DE102018219863A1

DE102018219863A1 - Verfahren zum Erstellen von Sprühhäuten

Info

Publication number: DE102018219863A1
Application number: DE102018219863.2A
Authority: DE
Inventors: Sonja Krömer; Manfred Rudholzer; Alexander Rekelkamm
Original assignee: Frimo Group GmbH
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Sprühhaut, die beispielsweise an einer Dekorseite eines Interieur-Bauteils eines Automobils zum Einsatz kommt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Sprühhaut, die beispielsweise an einer Dekorseite eines Interieur-Bauteils eines Automobils zum Einsatz kommt.
Stand der Technik
Im Stand der Technik ist es beim Erstellen von Sprühhäuten für den Bereich der Innenverkleidungsbauteile bekannt, eine Galvanoform zu erstellen, an deren Oberfläche ein Kunststoffmaterial aufgetragen wird. Das Erstellen einer solchen Galvanoform, die die entsprechende Narb- und Oberflächenstruktur aufweist, ist jedoch relativ zeitaufwändig, sodass dies beispielsweise für den Prototypenbau ungeeignet ist oder einen relativ kostenintensiven Aspekt der Prototypenfertigung eines Innenverkleidungsbauteils bedingt.
Insbesondere wird zunächst aus einem Ureol-Kunststoff ein Fräsmodell zu erstellt, das in einem weiteren Schritt beledert wird, indem das Fräsmodell mit einer Belederungsfolie überzogen wird. Aus dem Belederungsmodell wird eine Silikonform mit einer Stützschale erstellt. Anhand des derart hergestellten Silikonmodells wird wiederum ein sogenanntes Muttermodell gefertigt, indem die Silikonschale mit Epoxidharz verfüllt wird.
Das Muttermodell wird in einem nachfolgenden Schritt verwendet, um eine weitere Silikonform zu erstellen, die wiederum zur Ausbildung eines sogenannten Badmodells verwendet wird. Das Badmodell wird in ein Galvano-Bad eingebracht, sodass ein galvanischer Aufbau stattfindet. Das Badmodell ist ein verlorenes Modell.
Die Vielzahl der genannten Schritte zeigt, dass der mit dem Erstellen der Galvanoform verbundene Zeitaufwand relativ hoch ist. Dies führt dazu, dass auch die Fertigung einer Sprühhaut anhand der Galvanoform einen entsprechenden Aufwand bedeutet, der zwar für die Serienfertigung gerechtfertigt ist, jedoch für die Erstellung einzelner, individueller Sprühhäute einen zu hohen Aufwand bedeutet.
Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Erstellen einer Sprühhaut bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik zügiger durchgeführt werden kann, sodass sich auch der damit verbundene finanzielle Aufwand reduziert.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Verfahren bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Erstellen einer Sprühhaut bereit, das die Schritte aufweist: Erstellen eines Datensatzes einer negativen Narbstruktur, Erstellen eines Bauteils mit einer negativen Narbstruktur anhand der erstellten Daten mittels eines additiven Verfahrens, Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial und Entformen des ausgehärteten Kunststoffmaterials von der negativen Narbstruktur. Da das Bauteil mit der negativen Narbstruktur mittels eines additiven Verfahrens hergestellt wird, kann die Zeit zum Erstellen einer Sprühhaut mit einer bestimmten Struktur deutlich verkürzt werden. Die Sprühhaut kann beispielsweise für ein Innenverkleidungsbauteil eines Automobils, wie eine Instrumententafel, verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die negative Narbstruktur vor Aufbringen des Kunststoffmaterials mit einem Trennmittel versehen wird oder das zum Erstellen der negativen Narbstruktur verwendete Material eine selbsttrennende Eigenschaft aufweist.
Das Kunststoffmaterial kann ein Polyurethan-Kunststoffmaterial sein. Das Polyurethan-Kunststoffmaterial lässt sich besonders vorteilhaft verarbeiten, sodass eine kostengünstige Fertigung ermöglicht wird.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das additive Verfahren ein FDM-Verfahren ist, wobei es gemäß einer weiter bevorzugten Variante vorgesehen ist, dass die Korngröße des verwendeten Materials zwischen 100µm und 300µm beträgt. Mit dem FDM-Verfahren/Schmelzschichtverfahren, insbesondere bei Verwendung der genannten Korngröße, lässt sich ein Bauteil zügig und in hoher Oberflächenqualität erstellen.
Alternativ kann das additive Verfahren ein STL-Verfahren sein, wobei bevorzugt ist, dass eine Polymersuspension mit Kunststoffpartikeln mit einer Korngröße zwischen 10pm und 100µm eingesetzt wird. Auch auf diese Weise kann ein qualitativ hochwertiges Bauteil erstellt werden.
Bei der Fertigung einer Sprühhaut kann das Bauteil mit der negativen Narbstruktur auf eine Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C, bevorzugt im Wesentlichen 60°C, erwärmt sein. Somit werden ein schonender Fertigungsprozess sowie ein energieeffizientes Verfahren ermöglicht. Ferner werden thermische Belastungen für das Bauteil mit der negativen Narbstruktur verringert.
Es ist bevorzugt, dass beim Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial eine Schichtdicke von 500µm bis 3000µm, bevorzugt von 1000µm bis 2000µm, aufgetragen wird.
Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform vor dem Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial ein Lack aufgebracht werden. Somit wird das optische Äußere der Sprühhaut an ihrer Sichtseite weiter verbessert. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorgesehen, dass der Lack mit einer Schichtdicke zwischen 50 bis 200µm, bevorzugt 50 bis 100µm, aufgetragen wird, so dass eine hohe Beständigkeit sichergestellt wird.
Die negative Narbstruktur kann beispielsweise eine negative Lederoberfläche, eine Holzstruktur oder eine sich geometrisch wiederholende Narbung sein. Eine sich geometrisch wiederholende Narbung umfasst beispielsweise bestimmte geometrische Elemente, wie Rechtecke, Kreise, geradlinige oder gekrümmte Linien, die wiederholt angeordnet sind, um ein bestimmtes Muster auszubilden.
Es ist bevorzugt, dass die Narbstruktur eine Narbtiefe im Bereich von 0,1 - 1mm aufweist, so dass die Narbung an der Sprühhaut entsprechend optisch und/oder haptisch wahrnehmbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer negativen Narbstruktur, die mittels eines additiven Verfahrens hergestellt wurde, zum Erstellen einer Sprühhaut, wobei die negative Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial besprüht und das ausgehärtete Kunststoffmaterial von der negativen Narbstruktur entformt wird. In diesem Zusammenhang können ein oder mehrere der zuvor genannten Verfahrensaspekte zum Einsatz kommen.
Figurenliste

1 zeigt einen schematischen Verfahrensablauf zum Erstellen einer Sprühhaut

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Anhand der beigefügten Figur wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform beschrieben. Weitere in diesem Zusammenhang genannte Modifikationen bestimmter Einzelmerkmale können jeweils miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung darzustellen. Auch wenn die beschriebene Ausführungsform rein beispielhaft, und nicht einschränkend ist, können Einzelmerkmale der beschriebenen Ausführungsform zur Spezifizierung der Erfindung herangezogen werden.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird zunächst basierend auf CAD-Daten oder einem ähnlichen Datensatz eine Narbstruktur anhand eines Computermodells erstellt. In diesem Zusammenhang ist es möglich, ein bestimmtes Muster von einer Lederhaut zu erfassen und anzupassen. Hierbei können Details der Narbstruktur durch Modifikation des Datensatzes individualisiert werden. Um den Datensatz über eine größere Fläche zu verteilen, wird ein beispielsweise von einer realen Haut erfasster Bereich erweitert, wobei in diesem Zusammenhang die Narbung fortgesetzt wird.
Nachfolgend wird der derart erstellte Datensatz in einem zweiten Schritt S2 invertiert, sodass eine negative Narbstruktur erhalten wird.
Der derart erstellte Datensatz wird zu einer Steuereinrichtung einer 3D-Druckeinrichtung übertragen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zuführeinrichtung für ein Filament, einen Extruder sowie eine Düse umfasst. Anhand der in der Steuereinrichtung der 3D-Druckeinrichtung vorhandenen Informationen wird auf einer Platte ein Bauteil mit einer negativen Narbstruktur erstellt (Schritt S3). Die Narbstruktur weist dabei eine Narbtiefe im Bereich von 0,1 - 1mm auf.
Nachdem das Bauteil mit der negativen Narbstruktur hergestellt wurde, kann zumindest die gedruckte Seite mit einem Trennmittel versehen werden (Schritt S4). Das Aufbringen des Trennmittels kann auch wiederholt nach Ausbilden einer Sprühhaut erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, dass das zum Erstellen der negativen Narbstruktur verwendete Material eine selbsttrennende Eigenschaft aufweist.
Zur Vorbereitung der Fertigung einer Sprühhaut wird in einem weiteren Schritt ein Lack mit einer Schichtdicke von 50-200µm, bevorzugt im Wesentlichen 75µm, auf die Oberfläche der negativen Narbstruktur aufgetragen. Der Lack wird demnach die Sichtseite der Sprühhaut bilden und das optische Äußere der Sprühhaut entsprechend beeinflussen.
Nachfolgend wird die mit dem Lack versehene Oberfläche der negativen Narbstruktur mit einem PU-Kunststoffmaterial (Polyurethan-Kunststoffmaterials) besprüht (Schritt S5). Dies kann beispielsweise mittels eines Roboters erfolgen, der eine entsprechende Düse trägt, sodass ein gleichmäßiger Materialauftrag gewährleistet wird. Der Auftrag des PU-Kunststoffmaterials wird derart eingestellt, dass eine Schichtdicke im Bereich von 500-3000µm erreicht wird, wobei bevorzugt eine Schichtdicke von im Wesentlichen 1500µm angestrebt wird.
Nachdem das aufgesprühte PU-Kunststoffmaterial ausgehärtet ist, wird die derart erstellte Sprühhaut von der negativen Narbstruktur entfernt. Die Sprühhaut weist Eigenschaften wie eine konventionell erstellte Sprühhaut auf, und kann mittels eines bekannten Verfahrens zur Beschichtung der Dekorseite einer Instrumententafel verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Erstellen einer Sprühhaut, umfassend die Schritte: Erstellen eines Datensatzes einer negativen Narbstruktur, Erstellen eines Bauteils mit einer negativen Narbstruktur anhand der erstellten Daten mittels eines additiven Verfahrens, Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial und Entformen des ausgehärteten Kunststoffmaterials von der negativen Narbstruktur.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die negative Narbstruktur vor Aufbringen des Kunststoffmaterials mit einem Trennmittel versehen wird oder das zum Erstellen der negativen Narbstruktur verwendete Material eine selbsttrennende Eigenschaft aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial ein Polyurethan-Kunststoffmaterial ist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Verfahren ein FDM-Verfahren ist, wobei bevorzugt ist, dass die Korngröße des verwendeten Materials zwischen 100µm und 300µm beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Verfahren ein STL-Verfahren ist, wobei bevorzugt ist, dass eine Polymersuspension mit Kunststoffpartikeln mit einer Korngröße zwischen 10pm und 100µm eingesetzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mit der negativen Narbstruktur auf eine Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C, bevorzugt im Wesentlichen 60°C, erwärmt ist.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial eine Schichtdicke von 500µm bis 3000µm, bevorzugt von 1000µm bis 2000µm, aufgetragen wird.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Besprühen der negativen Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial ein Lack aufgebracht wird, insbesondere mit einer Schichtdicke zwischen 50 bis 200µm, bevorzugt 50 bis 100µm.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die negative Narbstruktur eine negative Lederoberfläche, Holzstruktur, geometrisch wiederholende Narbung darstellt.
Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Narbstruktur eine Narbtiefe im Bereich von 0,1 - 1mm aufweist.
Verwendung einer negativen Narbstruktur, die mittels eines additiven Verfahrens hergestellt wurde, zum Erstellen einer Sprühhaut, wobei die negative Narbstruktur mit einem Kunststoffmaterial besprüht und das ausgehärtete Kunststoffmaterial von der negativen Narbstruktur entformt wird.