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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Abdeckscheibe für eine Sensoreinrichtung und insbesondere für einen LiDAR-Sensor, eine Abdeckscheibe für eine Sensoreinrichtung sowie eine Sensoreinrichtung als solche.
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Im Bereich der Fahrzeugtechnik, aber auch in anderen Bereichen der Maschinentechnik, werden vermehrt Systeme zur Überwachung des Umfelds eines Fahrzeugs oder einer allgemeinen Vorrichtung eingesetzt, zum Beispiel LiDAR-Systeme. Zum Schutz der entsprechenden Sensorik werden dabei neben grundsätzlichen Gehäusen für das Messspektrum transparente Abdeckscheiben eingesetzt, welche eine freie Sicht in das Sichtfeld des jeweiligen Sensors erlauben.
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Die Ausgestaltung derartiger Abdeckscheiben mit Schutzmechanismen gegen Schmutz, Verkratzen und/oder Vereisen erfordert eine Vielzahl zusätzlicher Produktionsschritte, wodurch der Herstellungsvorgang insgesamt verkompliziert und verteuert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Abdeckscheibe für eine Sensoreinrichtung und insbesondere für einen LiDAR-Sensor weist demgegenüber den Vorteil auf, dass mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine mit geeigneten Schutzmechanismen ausgebildete Abdeckscheibe hergestellt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Verfahren zum Herstellen einer Abdeckscheibe für eine Sensoreinrichtung und insbesondere für einen LiDAR-Sensor angegeben wird, welches die Schritte aufweist:
- (i) Spritzprägen eines Grundkörpers der Abdeckscheibe aus einem thermoplastischen Material und mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite in einem ersten Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug,
- (ii) Ausbilden einer Heizelementanordnung auf einer der Seiten des Grundkörpers und
- (iii) Einbetten des Grundkörpers mit der Heizelementanordnung zumindest in den Bereichen der ersten und der zweiten Seite des Grundkörpers in ein Lackmaterial durch Spritzgießen mit dem Lackmaterial in einem zweiten Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug als Lackwerkzeug.
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Mit den erfindungsgemäßen Mitteln wird erreicht, dass ohne produktionstechnischen Mehraufwand eine Abdeckscheibe mit einer Heizelementanordnung und gegebenenfalls mit weiteren geeigneten Schutzmechanismen für eine zu Grunde liegende Sensoreinrichtung hergestellt werden kann.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Im Spritzgießwerkzeug wird das Lackmaterial insbesondere nur eingefüllt oder eingespritzt, ohne dass ein Prägehub ausgeführt wird. Herstellungstechnisch handelt es sich insbesondere also um einen Spritzprägeprozess in einem Spritzprägewerkzeug, gefolgt von einem Spritzgießprozess in einem Lackwerkzeug.
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Ein besonders hohes Maß an Flexibilität beim Ausgestalten von Eigenschaften der Oberflächen beim Herstellen einer Abdeckscheibe ergibt sich dann, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Ausbilden der Heizelementanordnung und vor dem Einbetten des Grundkörpers der Grundkörper mit der Heizelementanordnung in das zweite Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug derart eingebracht wird, dass die beiden Seiten des Grundkörpers und die Heizelementanordnung auf der einen Seite räumlich beabstandet sind von Formteilen des zweiten Werkzeugs oder Spritzgießwerkzeugs. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass immer eine Lücke oder ein Zwischenraum zwischen dem Formteil des zu Grunde liegenden Spritzgießwerkzeugs und der einzubettenden Grundkonfiguration vorliegt, so dass die Oberflächenbeschaffenheit der Grenzflächen entsprechend modelliert werden kann.
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Obwohl grundsätzlich beliebige Ausgestaltungsformen hinsichtlich der Flächen und Oberflächen des Grundkörpers und der herzustellenden Abdeckscheibe denkbar sind, wird bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste Seite des Grundkörpers als eine - insbesondere konkave - Innenseite und die zweite Seite des Grundkörpers als eine - insbesondere konvexe - Außenseite des Grundkörpers und insbesondere der Abdeckscheibe aus- oder weitergebildet.
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Ein besonders hohes Maß an Flexibilität ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dann, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ein erstes Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug und/oder zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug verwendet wird bzw. werden, welches oder welche ein oder mehrere Formteile oder Formeinsätze mit einer einem Innenraum zugewandten Oberfläche mit einer - insbesondere über ein Ultrapräzisionszerspanungsverfahren gefertigten - Mikrostruktur aufweist bzw. aufweisen.
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Durch die Ausgestaltung der Mikrostruktur lassen sich entsprechende Oberflächeneigenschaften am Grundkörper und mithin an der herzustellenden Abdeckscheibe ausbilden. Durch einfache Anpassung der Mikrostruktur kann auf die jeweiligen Erfordernisse einer Anwendung mit vergleichsweise einfachen Mitteln Rücksicht genommen werden.
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Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass durch das Spritzgießen im zweiten Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug auf der ersten Seite des Grundkörpers eine Antireflexschicht und/oder auf der zweiten Seite des Grundkörpers eine Schutzschicht ausgebildet wird, insbesondere gegen Verschmutzen und/oder Verkratzen.
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Zusätzlich oder alternativ können gemäß einer anderen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dem oder durch das Spritzprägen im ersten Werkzeug oder Spritzprägewerkzeugs am Grundkörper ein oder mehrere Befestigungselemente für eine Montage angeformt werden.
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Bei der Herstellung der Heizelementanordnung und deren Ausbildung auf einer der Seiten des Grundkörpers können grundsätzlich sämtliche Maßnahmen ergriffen werden, mit deren Hilfe entsprechende Heizmittel zur Verfügung gestellt und am Grundkörper angebracht werden können.
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Besonders einfache Verhältnisse stellen sich im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren insgesamt ein, wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens beim oder zum Ausbilden der Heizelementanordnung ein Heizelementgeflecht und/oder eine mit einem oder mehreren Heizelementen ausgebildete Folie auf der einen Seite des Grundkörpers angeordnet ist oder wird, insbesondere unter Verwendung eines Halterahmens oder Spannrahmens und/oder im ersten Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug.
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Ein besonders hohes Maß an Integrität lässt sich jedoch erzielen, wenn gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beim oder zum Ausbilden der Heizelementanordnung ein oder mehrere Heizelemente direkt auf der einen Seite des Grundkörpers aufgebracht wird oder werden, insbesondere durch Aufmetallisieren, zum Beispiel mittels Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Abdeckscheibe als solche, insbesondere für eine Sensoreinrichtung und/oder für einen LiDAR-Sensor.
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Eine derartige Abdeckscheibe kann mit einer eingebetteten Heizelementanordnung mit einem oder mehreren Heizelementen, einer Antireflexschicht auf einer ersten oder Innenseite und/oder einer Schutzschicht, insbesondere gegen Schmutz und/oder Verkratzen, auf einer zweiten oder Außenseite ausgebildet sein.
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Die vorgeschlagene Abdeckscheibe ist insbesondere mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens herstellbar.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Sensoreinrichtung und insbesondere einen LiDAR-Sensor als solche, welche mit einer Sensoreinheit und einer erfindungsgemäßen und insbesondere erfindungsgemäß hergestellten Abdeckscheibe zum Schutz der Sensoreinheit ausgebildet sind.
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Figurenliste
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
- 1 und 2 sind geschnittene Querschnittsansichten durch ein erstes Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug, welche Zwischenzustände einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Spritzprägen illustrieren,
- 3 bis 5 sind geschnittene Vorderansichten durch ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug und illustrieren Zwischenzustände verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Einbetten eines Grundkörpers für eine erfindungsgemäße Abdeckscheibe in ein Lackmaterial, und
- 6 und 7 sind geschnittene Querschnittsansichten durch ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug und illustrieren Zwischenzustände einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Einbetten eines Grundkörpers für eine erfindungsgemäße Abdeckscheibe in ein Lackmaterial, und zwar mit Fokus auf einen Prozess des Aushärtens.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere transparente Abdeckscheiben 50 mit Freiformflächen 50i, 50a und/oder dort integrierten Heizelementen 62 oder Heizdrähten in einer mikrostrukturierten Kratzschutzschicht 57 und/oder mit einer mikrostrukturierten Antireflexionsschicht 56 für einen LiDAR-Sensor und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Bei aktuellen Fahrzeugen - zum Beispiel für das autonome Fahren - werden Abstandsmesssysteme, wie beispielweise Radarmodule oder LiDAR-Systeme, eingesetzt, die per Radarwellen bzw. mittels Laserstrahlen die Umgebung erfassen.
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Da der jeweilige Sensor in einem Gehäuse am Fahrzeug mediendicht integriert ist, wird zur freien Sicht eine in einem jeweiligen Erfassungsspektrum transparente Abdeckscheibe 50 - zum Beispiel im Wellenlängenbereich um 900 nm - eingesetzt, die kratzfest sowie beheizbar ist.
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Entsprechende bekannte Herstellungsverfahren, mit welchen herkömmliche Abdeckscheiben erzeugbar sind, sind vergleichsweise aufwendig und vergleichsweise wenig zuverlässig, weil sie eine Vielzahl voneinander getrennter Verfahrensschritte erfordern.
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Mit einer erfindungsgemäß hergestellten und ausgestalteten Abdeckscheibe 50 - zum Beispiel aus Kunststoff - soll ein zu Grunde liegender LiDAR-Sensor vor Witterungseinflüssen, Steinschlägen sowie Schmutz geschützt werden und gleichzeitig immer eine freie Sicht für das Senden und Empfangen von Laserstrahlen in Bezug auf das ins Auge gefasste Sichtfeld haben.
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Um einen großen Sichtbereich abdecken zu können, muss die Abdeckscheibe 50 in einem möglichst großen Winkel um den Sensor ausgebildet sein. Dabei dürfen etwaige Heizelemente 62, zum Beispiel Heizdrähte oder andere metallische Komponenten ins Sichtfeld ragen. Aus Sichtschutzgründen soll die Scheibe 50 so eingefärbt sein, dass die Sensorkomponenten nicht von außen zu erkennen sind.
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Die komplette Scheibe 50 soll erfindungsgemäß in möglichst wenigen Prozessschritten fertiggestellt werden können, bei denen wenig Fehlerquellen auftreten.
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Die 1 und 2 zeigen dazu geschnittene Querschnittsansichten durch ein erstes Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug 10 und illustrieren Zwischenzustände einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Spritzprägen.
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Die 3 bis 5 zeigen geschnittene Vorderansichten durch ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 und illustrieren Zwischenzustände verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Einbetten eines Grundkörpers 55 für eine erfindungsgemäße Abdeckscheibe 50 in ein Lackmaterial 52.
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Die 6 und 7 zeigen geschnittene Querschnittsansichten durch ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 und illustrieren Zwischenzustände einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf ein Einbetten eines Grundkörpers 55 für eine erfindungsgemäße Abdeckscheibe 50 in einen Lackmaterial 52, mit Fokus auf einen Prozess des Aushärtens.
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Sämtliche Figuren nehmen Bezug auf eine zu Grunde liegende Vorrichtung 1 zum Ausführen von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
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Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann eine kostengünstige Abdeckscheibe 50 für eine Sensoreinrichtung und insbesondere für einen LiDAR-Sensor mit Heizdrähten 62 in einer schmutzabweisenden Außenschicht 57 gefertigt werden.
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Dabei wird erfindungsgemäß in einer vergleichsweise kurzen Zykluszeit und in vergleichsweise wenigen Prozessschritten reproduzierbar aus einem oder mehreren transparenten Kunststoffen ein blickdichtes sowie kratzfestes Freiformoptikbauteil hergestellt.
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Dafür wird in einem ersten Prozessschritt, wie er im Zusammenhang mit den 1 und 2 für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, ein Grundkörper 55 für eine thermoplastische Abdeckscheibe 50 - vorzugsweise für eine 180° Sicht - aus einem transparenten Thermoplast 51 durch ein Spritzprägeverfahren spannungsfrei gefertigt.
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Gleichzeitig können auch alle Befestigungspunkte zum Anbringen an einem Sensorgehäuse direkt mit angeformt werden.
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Der transparente Kunststoff 51 kann eine kostengünstige Standardvariante sein, weil eine blickdichte Einfärbung der Scheibe 50 und insbesondere des Grundkörpers 55 für den Sichtschutz auch mit einer dünnen Schutzlackschicht 52 erst später in einem zweiten Prozessschritt erfolgen kann.
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Das transparente Thermoplastbauteil - zum Beispiel der Grundkörper 55 der erfindungsgemäßen Abdeckscheibe 50 - nimmt durch eine derartige Ausgestaltung beispielsweise bei direkter Sonneneinstrahlung nur wenig Wärmeenergie auf und ändert dabei seine Form in nur geringem Maß.
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In einem zweiten Prozess, nämlich des Spritzgießens, wie es im Zusammenhang mit den 3 bis 7 für verschiedene Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, wird die Thermoplastscheibe des Grundkörpers 55 zum Beispiel zusammen mit einem passend abgestimmten Heizdrahtgeflecht 61 oder einer transparenten Folie 63 mit aufgebrachtem Heizdraht oder anderen Heizelementen 62, die auf einem Halterahmen 65 gespannt sind, in ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20, welches als Lackwerkzeug 20' fungiert, eingelegt. Der Rahmen 65 kann zum Beispiel durch einen Unterdruck 4 oder ein Vakuum 4 angesaugt und somit fixiert werden.
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Das Bauteil des Grundkörpers 55 wird so positioniert, dass vor und hinter der thermoplastischen Freiformfläche ein dünner Spalt zur Kavitätsoberfläche, also zur Oberfläche der Formteile 21, 22 entsteht.
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In die äußere Oberfläche der Kavität des Spritzprägewerkzeugs 20 und dessen Formteils 21, 22 ist durch ein Ultrapräzisionszerspanungsverfahren eine Mikrostruktur für einen hydrophoben und/oder Lotuseffekt für eine Schutzschicht 57 gegen Verkratzen und/oder gegen Verschmutzen eingearbeitet.
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In die innere Kavitätsoberfläche ist eine Mikrostruktur für eine Antireflexschicht 56 eingearbeitet.
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Die Mikrostrukturen und damit die Oberfläche für die Schutzschicht 57 und die Oberfläche für die Antireflexschicht 56 werden beim zweiten Prozess des Spritzgießens zum Beispiel von einem niedrigviskosen Kratzschutzlack 52 gemeinsam oder zusammen optimal abgeformt.
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Dadurch kann sich in der Anwendung zum einen kein Schmutz oder Wasser an der äußeren Fläche 50a, 55a der Abdeckscheibe 50 halten und die Lichtstrahlen werden an der Innenfläche 50i, 55i nicht reflektiert.
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Bei der Positionierung werden der Grundkörper 55 oder das Thermoplastbauteil durch die Heizdrähte 62 oder die Folie 63 auf dem Halterahmen 65 und den Fügeflächen 28 am Rand gegen den Formeinsatz oder das Formteil 21, 22 gepresst, so dass diese Flächen nicht mit Lack 52 überspritzt werden.
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Der eingefärbte und trotzdem infrarottransparente duroplastische Kratzschutzlack 52, der beispielweise ein niedrigviskoses Polyurethan (PUR) oder Polyurea (PUA) sein kann, wird in einen dünnen Spalt des durch das zweite Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 realisierten Lackwerkzeugs 20' eingefüllt und umfließt in der Anwendung den Grundkörper 55 oder die Thermoplastscheibe sowie das Drahtgeflecht 61 oder die Folie 63, ähnlich wie Wasser.
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Gleichzeitig formt es die Mikrostrukturen, die durch die Oberflächen der Formteile 21, 22 vorgegeben sind, optimal ab und vernetzt chemisch durch Wärmezufuhr und/oder UV-Strahlen.
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Es entsteht insgesamt eine Abdeckscheibe 50 als ein infrarottransparentes Optikbauteil mit sehr beständigen Schutzschichten 56, 57 auf beiden Scheibenseiten 50i, 55i; 50a, 55a.
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Neben den gleichzeitig integrierten Heizelementen 62 oder Heizdrähten hat die Außenseite 50a, 55a eine schmutzabweisende Oberfläche 57 und die Innenseite 50i, 55i eine Antireflexschicht 56.
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Das Drahtgeflecht 61 oder die Folie 63 werden am fertigen Bauteil, realisiert durch den Grundkörper 55, zum Beispiel von einem Rahmen 65, der auch als Spannrahmen oder Halterahmen bezeichnet werden kann, abgewickelt und entsprechend kontaktiert.
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Anschließend wird auf die unbeschichteten Randbereiche der Innenfläche 50i, 55i sowie auf die überstehenden Heizdrähte 62 ein Dichtungsklebstoff aufgebracht und am Systemgehäuse fixiert.
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Die Heizelemente 62 können alternativ direkt auf die spritzgeprägte Trägerscheibe als Grundkörper 55 metallisiert oder aufgedruckt und anschließend mit der mikrostrukturierten Schutzlackschicht 52 umspritzt werden.
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Für die Umsetzung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein erstes Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug 10 mit einer passenden Spritzgießmaschine sowie ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 als Lackwerkzeug 20' jeweils mit mikrostrukturierten Formeinsätzen oder Formteilen 11, 12 bzw. 21, 22 und letztere mit einer entsprechender Lackdosierung 3 eingesetzt.
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Für einen ersten Schritt des Spritzprägens werden die Formeinsätze 11, 12 des ersten Werkzeugs oder Spritzprägewerkzeugs 10 in die Freiformfläche mit der benötigten geringen Oberflächenrauigkeit in einem Ultrapräzisionszerspanungsverfahren gefertigt.
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Die Einsätze oder Formteile 11, 12 werden in ein erstes Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug 10 eingebaut und dieses wird in eine zu Grunde liegende Spritzgießmaschine mit Prägesoftware eingesetzt.
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Über die Spritzeinheit 2 der Maschine wird eine flüssige Kunststoffschmelze als thermoplastisches Material 51 vorzugsweise mit einem geringen Forminnendruck als Teilfüllung 51' über einen Anguss 13 und einen Filmanschnitt 14 in die Kavität zwischen den Formteilen 11, 12 gefüllt.
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Dabei ist die transparente Kunststoffschmelze 51 beispielweise ein Polycarbonat (PC), zum Beispiel mit der Markenbezeichnung Makrolon von der Firma Covestro. Ein alternativer transparenter Kunststoff ist beispielweise ein Polymethylmethacrylat (PMMA) mit der Bezeichnung Plexiglas von der Firma Evonik.
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Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit drückt der Prägestempel über ein gekoppeltes Formteile 12 gegen die flüssige Teilfüllung 51' und presst das Material zum Grundkörper 55 der Abdeckscheibe 50, und zwar vorzugsweise mit einer gleichmäßigen Flächenkraft und somit spannungsfrei auf eine vorgegebene Sollgeometrie, wie dies im Zusammenhang mit den 1 und 2 und dem Übergang zwischen diesen dargestellt ist.
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Dabei können gleichzeitig in den Außenbereichen Befestigungspunkte für die Integration in einem Systemgehäuse angeformt werden.
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Nach einer vorgegebenen Abkühlzeit öffnet sich das erste Werkzeug oder Spritzprägewerkzeug 10 und der Grundkörper 55 - aufgefasst als transparentes Optikbauteil für die erfindungsgemäße Abdeckscheibe 50 - wird mit dem Prägestempel und dem Formteil 12 entformt.
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Für den zweiten Schritt des Spritzgießens wird der als transparentes Optikbauteil aufgefasste Grundkörper 55 in ein - vorzugsweise aufgeheiztes - Lackwerkzeug 20', welches durch ein zweites Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 gebildet wird, eingelegt. Dabei kann der als Thermoplastbauteil aufgefasste Grundkörper 55 gleichzeitig eine Temperung erfahren, durch welche thermomechanische Spannungen abgebaut werden können.
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Für das Lackwerkzeug 20' werden ebenfalls in einem vorgeschalteten Ultrapräzisionsspanungsprozess zwei Formeinsätze oder Formteile 21, 22 mit jeweils einer Freiformfläche und einer Mikrostruktur hergestellt.
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Die äußere oder konvexe Oberfläche der Kavität weist eine Mikrostruktur als Schutzschicht 57 für einen hydrophoben oder Lotuseffekt gegen Verkratzen und/oder Verschmutzen auf.
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In die innere Kavitätsoberfläche ist eine Antireflexmikrostruktur 56 eingearbeitet.
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Beide Mikrostrukturen können durch einen niedrigviskosen Kratzschutzlack als Lackmaterial 52 optimal abgeformt werden.
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Alternativ werden die Formeinsätze oder Formteile 21, 22 mit den Mikrostrukturen für das Lackwerkzeug 20' aus einem transparenten Material gefertigt und mit einer UV-Lichtquelle 29 hinterlegt, wie dies im Zusammenhang mit der 7 dargestellt ist.
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Das Heizdrahtgeflecht 61 oder die mit dem Heizdraht bestückte Folie 63, zum Beispiel aus PC oder PMMA, können im Vorfeld auf einen Halterahmen 65 gewickelt und vor die Trägerscheibe, gebildet durch den Grundkörper 55 der Abdeckscheibe 50, gespannt werden, wie dies im Zusammenhang mit den 3 und 4 dargestellt ist. Insbesondere sind in den 3 und 4 die aufgewickelten Heizelemente 62' bzw. die aufgewickelte Folie 63' am Halterahmen 65 dargestellt.
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Dabei wird der Halterahmen 65 über eine Nut mit Unterdruck oder Vakuum und eine Einführungsschräge 27 in einem Formrahmen angesaugt und gleichmäßig fixiert. Bei der Positionierung wird das Thermoplastbauteil des Grundkörpers 55 durch das Heizdrahtgeflecht 61 und die Fügeflächen 28 am Rand gegen den Formeinsatz oder das jeweilige Formteil 21, 22 gepresst, so dass diese nicht mit Lackmaterial 52 überspritzt werden.
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Alternativ können die Heizelemente 62 oder Heizdrähte direkt auf den als spritzgeprägte Trägerscheibe aufgefassten Grundkörper 55 metallisiert oder aufgedruckt und anschließend mit der mikrostrukturierten Schutzlackschicht 52 umspritzt werden, wie dies im Zusammenhang mit der 5 gezeigt ist.
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Die Formeinsätze oder Formteile 11, 12; 21, 22 können vorzugsweise mit einer Spaltbreite von etwa 0,1 mm bis etwa 0,3 mm zum aufgesetzten Heizdrahtgewebe 61 oder den aufgebrachten Leiterbahnen oder Heizelementen 62 und zur Trägerscheibe des Grundkörpers 55 im aufgeheizten zweiten Werkzeug oder Spritzgießwerkzeug 20 eingebaut sein.
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Über eine Lackdosierung 3 wird zum Beispiel ein Gemisch aus eingefärbtem Polyol oder Polyamin und Isocyanant als Lackmaterial 52 mit vergleichsweise geringem Fülldruck in den Spalt gespritzt und es wird das Heizdrahtgeflecht 61 von einem niedrigviskosen Lack eingeschlossen, wie dies im Zusammenhang mit der 6 dargestellt ist.
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Durch eine vergleichsweise hohe Werkzeugtemperatur, zum Beispiel mit einem Wert in einem Bereich zwischen etwa 140°C und etwa 180°C, vernetzt das transparente PUR oder PUA chemisch und bildet eine kratz- und witterungsbeständige Schutzschicht 57 mit einer vergleichsweise hohen IR-Transparenz.
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Insgesamt entsteht vorzugsweise eine erfindungsgemäße Abdeckscheibe 50 als blickdichtes Optikbauteil mit einer guten Transparenz für Laserstrahlen im erforderlichen Spektralbereich sowie mit sehr beständigen Schutzschichten 56 und 57 auf beiden Scheibenseiten 50a, 55a; 50i, 55i.
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Neben den gleichzeitig integrierten Heizdrähten 62 hat die Außenseite 50a, 55a eine schmutzabweisende Oberfläche 57 und die Innenseite 50i, 55i weist eine Antireflexschicht 56 auf.
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Das Drahtgeflecht 61 wird am fertigen Bauteil des Grundkörpers 55 vom Rahmen 65 abgewickelt und entsprechend kontaktiert. Anschließend wird auf die unbeschichteten Randbereiche der Innenfläche sowie die überstehenden Heizdrähte 62 ein Dichtungsklebstoff aufgebracht und am Systemgehäuse fixiert.
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Alternativ werden die Heizdrähte 62 direkt auf die spritzgeprägte Trägerscheibe 55 metallisiert oder aufgedruckt und anschließend mit der mikrostrukturierten Schutzlackschicht 52 umspritzt.
