EP3578297B1 - Vorrichtung und verfahren zum mattieren einer oberfläche - Google Patents

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EP3578297B1
EP3578297B1 EP18175773.3A EP18175773A EP3578297B1 EP 3578297 B1 EP3578297 B1 EP 3578297B1 EP 18175773 A EP18175773 A EP 18175773A EP 3578297 B1 EP3578297 B1 EP 3578297B1
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EP
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jet
matt
abrasive
blasting
made matt
Prior art date
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EP18175773.3A
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EP3578297A1 (de
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Erhard Brandl
Marco Karig
Maurice Langer
Thomas Kuntze
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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Priority to CN201980031167.5A priority patent/CN112105483B/zh
Priority to PCT/EP2019/063913 priority patent/WO2019233839A1/de
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/06Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • B24C3/04Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other stationary
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • B24C5/04Nozzles therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • B24C9/003Removing abrasive powder out of the blasting machine

Definitions

  • the invention relates to a device for matting a surface according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for matting a surface with such a device.
  • Devices for matting glossy surfaces of a vehicle and / or a vehicle component are known in numerous variations. These known devices for matting painted surfaces have roughly cuboid jet nozzles or jet chambers. Here, a jet of blasting media is directed approximately perpendicularly or at an angle well over 60 ° onto the surface to be irradiated. A flat matting of the surface is achieved by a relative movement between the workpiece and the nozzle.
  • a method for processing a glossy surface of a vehicle and / or a vehicle component which is coated with a clearcoat layer of a given first layer thickness.
  • a blasting agent is metered into a carrier air flow generated by negative pressure, conveyed in a hose line system to a jet lance and directed onto a processing surface placed under negative pressure by a blasting chamber, from there returned to the air flow, cleaned and, if necessary, circulated.
  • the acceleration of the blasting medium is generated by the negative pressure and the blasting chamber is shifted on the processing surface, with at least one additional energy pulse being fed to the blasting medium by at least one further gas flow sucked in by the negative pressure and at least under atmospheric pressure Achieving a final speed well above the flow speed of the carrier air flow upstream of a metering point is issued.
  • an energy input into the processing surface is set depending on the parameters type and shape of the processing surface and the blasting agent, degree of loading of the carrier air flow with blasting agent, negative pressure in the carrier air flow, blasting time and blasting temperature, so that about 1 to 50 percent of the given first layer thickness of the clearcoat layer is removed is, whereby the surface of the vehicle and / or the vehicle component is matted and a reduced second layer thickness of the clearcoat layer is formed.
  • a generic device for matting surfaces is described.
  • the long duration of the matting process for larger surfaces to be matted can be viewed as disadvantageous in the known device and method for matting a surface, since the area performance of matting results from the relative speed between workpiece and nozzle or blasting chamber.
  • a device for blasting calendar roller surfaces which has a hood, one side of which is open and contoured is to come into engagement with the roller and the other side of which is longitudinally slotted, a jet nozzle extending through the slot and directed towards the roller, an abrasive supply line connected to the nozzle, a vacuum line connected to the hood and comprises means for reciprocating the nozzle in the slot.
  • the device comprises a centrifugal blasting head for blasting larger surfaces with abrasive particles conveyed in an air stream.
  • the centrifugal blast head comprises a manually guided blasting chamber to be placed on the surface to be blasted, with a blasting chamber opening which is enclosed by an edge part which can be placed on the surface to be blasted, and with a transparent chamber wall area, a blasting nozzle opening into the blasting chamber and directed towards the blasting chamber opening, and a The outlet nozzle arranged in the blasting chamber for discharging conveying air and used blasting media particles.
  • the jet nozzle is arranged at an acute angle to the plane of the jet chamber opening and essentially to the side of the same on the jet chamber.
  • the outlet connection is arranged essentially opposite the blasting nozzle on the blasting chamber, and the transparent chamber wall area is designed as a viewing window opposite the blasting chamber opening.
  • the invention is based on the object of providing a device and a method for matting a surface which enable a higher area performance of matting.
  • the workpiece and nozzle remain rigid to one another during the irradiation process, with a direction of a jet of abrasive material within a blasting chamber approximately parallel to or at an angle less than 30 ° to the interaction opening and the surface to be matted can be aligned.
  • the direction of the jet of abrasive material is reversed.
  • a device for matting a surface is understood below to mean an assembly with a nozzle which has the blasting chamber for irradiating a workpiece with an abrasive radiation material.
  • the blasting chamber has at least one flat interaction opening on at least one of its sides, which is intended to be positively placed on at least one surface to be matted, so that the blasting chamber is thereby closed.
  • a method for matting a surface with such a device comprises the following steps: providing a workpiece with a surface to be matted, placing the device with its flat interaction opening on the area of the surface to be matted, and irradiating the surface with a jet of abrasive material in a first jet direction.
  • the jet of abrasive material is aligned approximately parallel to or at an angle of less than 30 ° to the interaction opening and the surface to be matted.
  • the surface is then irradiated with a jet of abrasive material in a second jet direction, which runs approximately in the opposite direction to the first jet direction.
  • the alternating irradiation of the surface with the jet of abrasive material can be repeated until a desired degree of matting of the surface to be matted is reached.
  • Embodiments of the invention enable a significantly higher surface output with otherwise the same beam parameters by means of "planar blasting". This means that the entire surface to be matted is blasted at the same time, whereby the blasting material can hit the workpiece several times. Since the workpiece and the nozzle remain rigid to one another during the irradiation process, and the area performance of matting is determined by the relative speed between the workpiece and the particles of the abrasive material and not by the relative speed between the workpiece and the blasting chamber or nozzle, the result is a much higher one Area performance than with the methods and devices known from the prior art. For example, broken glass or particles of glass with a size of 150 ⁇ m, for example, can be used as radiation means. By specifying the irradiation time, particle size, particle speed, material, etc., various matting effects can be achieved.
  • the surface to be matted is roughened in the form of grooves, so that no craters result, as is the case with a jet of blasting medium oriented at an angle steeper than 60 °.
  • the grooved roughening of the surface results in a more homogeneous matting at the micro level than with the blasting media jet that is oriented at a steeper angle than 60 °.
  • the matted surfaces produced are equally homogeneous.
  • aggressive media can run off or flow off better thanks to the groove-shaped structure. Overall, there is advantageously a higher chemical resistance of the matting produced.
  • a relative speed between the particles of the abrasive material of the blasting medium jet can be used and determine an area performance of the irradiation process for the surface to be matted.
  • a negative pressure generated in the blasting chamber can connect the at least one interaction opening to the at least one surface to be matted in a fluid-tight manner.
  • a good connection between the at least one surface to be matted and the blasting chamber can be established in a simple manner by the negative pressure generated.
  • the safety of the method can be increased by preventing the blasting process from starting if the workpiece is not correctly connected to the nozzle and no negative pressure can be generated in the blasting chamber.
  • the blasting chamber can have at least one interaction opening at least on an upper side and on a lower side, each of which can be covered by a surface to be matted.
  • the irradiation can be carried out with a high degree of effectiveness and without wear to a wall of the blasting chamber or blasting nozzle.
  • several interaction openings can be formed on the at least one side of the blasting chamber, each of which can be covered by a surface to be matted. This means that several small surfaces or workpieces can be matted at the same time.
  • a nozzle contour which encloses the at least one interaction opening can be designed as a fixed support frame with a seal on which the workpiece with the surface to be matted rests.
  • the nozzle contour can be designed as a flexible edge with a seal, which adapts to a contour of the workpiece in the area of the surface to be matted.
  • the surface to be matted can be masked from abrasive material before the blasting with the blasting medium jet in order to cover areas not to be matted.
  • the surface to be matted can be masked by means of a printing process or a film application.
  • the surface to be matted is preferably masked by applying a film.
  • the surfaces to be matted are preferably masked by means of a printing process.
  • Environmentally friendly, water-soluble peelable lacquer is preferably printed onto the surface to be matted as a mask. This masking can advantageously be washed off the matted surface in an environmentally friendly manner with water without chemical additives or with water with light chemical additives.
  • the illustrated embodiments of the device 1, 1A, 1B according to the invention for matting a surface 12 each include a nozzle 3, 3A, 3B, which has a blasting chamber 4, 4A, 4B for irradiating a workpiece 10, 10A, 10B with an abrasive blasting material having.
  • the blasting chamber 4, 4A, 4B has at least one flat interaction opening 5.2 on at least one of its sides, which is intended to be positively placed on at least one surface 12 to be matted, so that the blasting chamber 4, 4A, 4B is thereby closed.
  • the workpiece and the nozzle remain rigid to one another during the irradiation process, whereby a direction of a blasting medium jet 9 made of abrasive material within the blasting chamber 4, 4A, 4B can be aligned approximately parallel to or at an angle of less than 30 ° to the interaction opening 5.2 and the surface 12 to be matted is.
  • a relative speed between the particles 8 of the abrasive material of the blasting medium jet 9 and the surface 12 to be matted determines an area performance of the irradiation process.
  • the device 1, 1A, 1B for matting a surface each comprises two blasting media connections 7, 7A, 7B, of which, depending on the blasting direction, a first blasting media connection 7, 7A, 7B as a feed 7.1 and a second blasting media connection 7, 7A , 7B acts as discharge 7.2.
  • a transition area 6, 6A, 6B arranged.
  • a first transition area 6, 6A, 6B acts as a distributor 6.1 for the planar blasting medium jet 9 and a second transition area 6, 6A, 6B acts as a collector 6.2.
  • the blasting agent connections 7, 7A, 7B can be connected to a hose and / or pipe system (not shown).
  • a negative pressure is generated in the blasting chamber 4, 4A, 4B, which connects the interaction opening 5.2 in a fluid-tight manner to the surface 12 to be matted.
  • the direction of the blasting medium jet 9 made of abrasive material is reversed.
  • a nozzle contour 5, which encloses the interaction opening 5.2 is designed in the illustrated first exemplary embodiment as a fixed support frame 5A with a seal 5.1.
  • the workpiece 10A rests on this support frame 5A and the seal 5.1, so that the surface 12 to be matted covers the interaction opening 5.2.
  • the shape and dimensions of the support frame 5A and the seal can be adapted to the shape and dimensions of the workpiece 10A.
  • the workpiece 10A corresponds to an interior trim part.
  • the single interaction opening 5.2 of the blasting chamber 4A is arranged on its upper side. An underside of the blasting chamber 4A is covered by a wall, not designated.
  • a second interaction opening 5.2 can be formed on the underside of the blasting chamber 4A, which can be covered by a further surface 12 to be matted in order to close the blasting chamber 4A.
  • a plurality of interaction openings 5.2 are formed on at least one side of the blasting chamber 4A, each of which can be covered by a surface 12 to be matted.
  • the nozzle contour 5, which surrounds the interaction opening 5.2, is designed in the illustrated second exemplary embodiment as a flexible edge 5B with a seal 5.1.
  • the flexible edge 5B and the seal 5.1 adapt to a contour of the workpiece 10B in the area of the surface 12 to be matted.
  • the workpiece 10B corresponds to a rocker on which an area is to be matted.
  • the inventive method for matting a surface 12 with the device 1, 1A, 1B described above comprises the following steps: providing a workpiece 10, 10A, 10B with a surface 12 to be matted, placing the device 1, 1A, 1B with its flat interaction opening 5.2 onto the area of the surface 12 to be matted, and irradiating the surface 12 with a jet of abrasive material 9 made of abrasive material in a first jet direction.
  • the blasting medium jet 9 made of abrasive material is oriented approximately parallel to or at an angle of less than 30 ° to the interaction opening 5.2 and to the matting surface 12.
  • the relative speed between the particles 8 of the abrasive material of the blasting medium jet 9 and the surface 12 to be matted determines a surface output of the irradiation process.
  • the surface 12 to be matted is also irradiated with a blasting medium jet 9 made of abrasive material in a second jet direction, the second jet direction running approximately in the opposite direction to the first jet direction.
  • the alternating irradiation of the surface 12 with the blasting medium jet 9 made of abrasive material is repeated in the illustrated embodiment until a desired degree of matting of the surface 12 to be matted is reached.
  • the surface 12 to be matted can be masked before the irradiation in order to cover areas not to be matted.
  • the surface 12 of the workpieces 10, 10A, 10B to be matted can be used automatically for series parts by means of a printing process masked.
  • the surface 12 to be matted can be masked individually by applying a film.
  • Environmentally friendly, water-soluble peelable lacquer is preferably printed onto the surface 12 to be matted as a mask. This masking can advantageously be washed off or removed from the matted surface 12 in an environmentally friendly manner with water without chemical additives or with water with slight chemical additives.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche mit einer solchen Vorrichtung.
  • Vorrichtungen zum Mattieren von glänzenden Oberflächen eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugbauteils sind in zahlreichen Variationen bekannt. Diese bekannten Vorrichtungen zum Mattieren von lackierten Oberflächen weisen etwa quaderförmige Strahldüsen bzw. Strahlkammern auf. Hierbei wird ein Strahlmittelstrahl etwa senkrecht bzw. mit einem Winkel deutlich über 60° auf die zu bestrahlende Oberfläche gerichtet. Eine flächige Mattierung der Oberfläche wird durch eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Düse erreicht.
  • Aus der DE 10 2015 013 167 A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten einer glänzenden Oberfläche eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugbauteils bekannt, welche mit einer Klarlackschicht einer gegebenen ersten Schichtdicke lackiert ist. Bei dem Verfahren wird ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und auf durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und ggf. im Kreislauf gefahren. Hierbei wird die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer auf der Bearbeitungsfläche verschoben, wobei dem Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten, mindestens unter Atmosphärendruck stehenden Gasstrom zum Erreichen einer deutlich über der Strömungsgeschwindigkeit des Trägerluftstromes liegenden Endgeschwindigkeit stromaufwärts von einem Dosierort erteilt wird. Mit der Endgeschwindigkeit wird ein Energieeintrag in die Bearbeitungsfläche in Abhängigkeit der Parameter Art und Form der Bearbeitungsfläche und des Strahlmittels, Beladungsgrad des Trägerluftstromes mit Strahlmittel, Unterdruck im Trägerluftstrom, Strahlzeit und Strahltemperatur eingestellt, sodass ungefähr 1 bis 50 Prozent der gegebenen ersten Schichtdicke der Klarlackschicht abgetragen wird, wodurch die Oberfläche des Fahrzeugs und/oder des Fahrzeugbauteils mattiert wird und sich eine reduzierte zweite Schichtdicke der Klarlackschicht ausbildet. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Mattieren von Oberflächen beschrieben.
  • Als nachteilig kann bei den bekannten Vorrichtung und Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche die lange Dauer des Mattierungsvorgangs bei größeren zu mattierenden Oberflächen angesehen werden, da sich die Flächenleistung des Mattieren aus der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Düse bzw. Strahlkammer ergibt.
  • Aus der DE 10 2010 009 933 B3 ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer Formfläche einer Vulkanisations- oder Spritzgießform bekannt.
  • Aus der WO 98/07549 A1 ist eine Vorrichtung zum Strahlen ebener Flächen bekannt, bei der das Strahlmittel gleichmäßig aus einer sich über die gesamte Breite der Anlage erstreckenden Austrittsöffnung austritt, wodurch eine gleichmäßige Strahlwirkung erzielt wird.
  • Aus der JP 2017 039195 A sind ein Strahlverfahren und eine Strahlvorrichtung zum Bilden eines dreidimensional erkennbaren Musters auf einer glänzenden Oberfläche bekannt.
  • Aus der GB 681 524 A ist eine Vorrichtung zum Strahlen von Kalenderwalzenoberflächen bekannt, welche eine Haube, deren eine Seite offen und konturiert ist, um mit der Walze in Eingriff zu kommen, und deren andere Seite in Längsrichtung geschlitzt ist, eine Strahldüse, die sich durch den Schlitz erstreckt und auf die Walze gerichtet ist, eine mit der Düse verbundene Strahlmittelzufuhrleitung, eine Vakuumleitung, die mit der Haube verbunden ist, und Mittel zum Hin- und Herbewegen der Düse in dem Schlitz umfasst.
  • Aus der EP 0 350 965 A2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung geeignet zum Mattieren einer Oberfläche bekannt, sowie ein Verfahren zum Strahlen der Oberfläche. Die Vorrichtung umfasst einen Schleuderstrahlkopf zum Abstrahlen größerer Oberflächen mit in einem Luftstrom geförderten Strahlmittelteilchen. Der Schleuderstrahlkopf umfasst eine auf die abzustrahlende Oberfläche aufzusetzende, manuell führbare Strahlkammer mit einer Strahlkammeröffnung, die von einem auf die abzustrahlende Oberfläche aufsetzbaren Randteil umschlossen ist, und mit einem durchsichtigen Kammerwandbereich, eine in die Strahlkammer ausmündende und zur Strahlkammeröffnung hin gerichteten Strahldüse, und einem an der Strahlkammer angeordneten Auslassstutzen zum Abführen von Förderluft und verbrauchten Strahlmittelteilchen. Die Strahldüse ist unter spitzem Winkel zur Ebene der Strahlkammeröffnung und im Wesentlichen seitlich von derselben an der Strahlkammer angeordnet. Der Auslassstutzen ist im Wesentlichen der Strahldüse gegenüberliegend an der Strahlkammer angeordnet, und der durchsichtige Kammerwandbereich ist als der Strahlkammeröffnung gegenüberliegendes Sichtfenster ausgebildet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche bereitzustellen, welche eine höhere Flächenleistung des Mattierens ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Um eine Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche bereitzustellen, welche eine höhere Flächenleistung des Mattierens ermöglicht, bleiben Werkstück und Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander, wobei eine Richtung eines Strahlmittelstrahls aus abrasiven Material innerhalb einer Strahlkammer in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung und der zu mattierenden Oberfläche ausrichtbar ist. Zudem wird die Strahlrichtung des Strahlmittelstrahls aus abrasiven Material umgekehrt. Durch die wechselweise Bestrahlung der zu mattierenden Oberfläche in entgegengesetzte Strahlrichtungen kann das Ergebnis der Mattierung weiter verbessert werden.
  • Unter einer Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche wird nachfolgend eine Baugruppe mit einer Düse verstanden, welche die Strahlkammer zur Bestrahlung eines Werkstücks mit einem abrasiven Strahlungsmaterial aufweist. Die Strahlkammer weist an mindestens einer ihrer Seiten mindestens eine flächige Interaktionsöffnung auf, welche dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf mindestens eine zu mattierende Oberfläche aufgesetzt zu werden, so dass die Strahlkammer dadurch geschlossen wird.
  • Zudem wird ein Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche mit einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks mit einer zu mattierenden Oberfläche, Aufsetzen der Vorrichtung mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche, und Bestrahlung der Oberfläche mit einem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in eine erste Strahlrichtung. Hierbei wird der Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung und der zu mattierenden Oberfläche ausgerichtet. Anschließend wird die Bestrahlung der Oberfläche mit einem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in eine zweite Strahlrichtung durchgeführt, welche in etwa entgegengesetzt zur ersten Strahlrichtung verläuft. Des Weiteren kann die wechselweise Bestrahlung der Oberfläche mit dem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material wiederholt werden, bis ein gewünschter Mattierungsgrad der zu mattierenden Oberfläche erreicht ist.
  • Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen durch ein "flächenförmiges Strahlen" eine deutlich höhere Flächenleistung bei sonst gleichen Strahlparametern. Das bedeutet, dass zeitgleich die gesamte zu mattierende Oberfläche bestrahlt wird, wobei das Strahlgut mehrmals auf das Werkstück auftreffen kann. Da das Werkstück und die Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander bleiben, und die Flächenleistung des Mattierens durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und den Partikeln des abrasiven Materials bestimmt wird und nicht durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Strahlkammer bzw. Düse, ergibt sich eine sehr viel höhere Flächenleistung als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen. Als Strahlungsmittel können beispielsweise Glasbruch bzw. Partikel aus Glas mit einer Größe von beispielsweise 150µm verwendet werden. Durch Vorgabe von Bestrahlungsdauer, Partikelgröße, Partikelgeschwindigkeit, Material usw. können verschiedene Mattierungseffekte erzielt werden.
  • Zudem werden die zu mattierende Oberfläche bei Ausführungsformen der Erfindung rillenförmig angeraut, so dass keine Krater wie bei einem mit einem steileren Winkel als 60° ausgerichteten Strahlmittelstrahl ergeben. Durch die rillenförmige Anrauung der Oberfläche ergibt sich auf Mikroebene eine homogenere Mattierung als bei dem mit einem steileren Winkel als 60° ausgerichteten Strahlmittelstrahl. Auf Makroebene sind die erzeugten mattierten Oberflächen gleich homogen. Zudem können aggressive Medien durch die rillenförmige Struktur besser ablaufen bzw. abfließen. Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise eine höhere Chemikalienbeständigkeit der erzeugten Mattierung.
  • Durch die Anpassung der Düse bzw. Strahlkammer an das zu mattierende Werkstück kann das Bauteilhandling sehr ergonomisch gestaltet werden. Da keine beweglichen Anlagenteile vorhanden sind ist das erfindungsgemäß Verfahren sehr sicher.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann eine Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln des abrasiven Materials des Strahlmittelstrahls und der zu mattierenden Oberfläche eine Flächenleistung des Bestrahlungsvorgangs bestimmen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann ein in der Strahlkammer erzeugter Unterdruck die mindestens eine Interaktionsöffnung fluiddicht mit der mindestens einen zu mattierenden Oberfläche verbinden. Durch den erzeugten Unterdruck kann auf einfache Weise eine gute Verbindung zwischen der mindestens einen zu mattierenden Oberfläche und der Strahlkammer hergestellt werden. Zusätzlich kann die Sicherheit des Verfahrens erhöht werden, in dem ein Starten des Strahlvorgangs verhindert wird, wenn das Werkstück nicht korrekt mit der Düse verbunden ist und kein Unterdruck in der Strahlkammer erzeugt werden kann.
  • Um mehrere Werkstücke bzw. Oberflächen gleichzeitig zu mattieren, kann die Strahlkammer zumindest an einer Oberseite und an einer Unterseite mindestens eine Interaktionsöffnung aufweisen, welcher jeweils von einer zu mattierenden Oberfläche abdeckbar sind. Dadurch kann die Bestrahlung mit einer hohen Effektivität und ohne Verschleiß einer Wandung der Strahlkammer bzw. Strahldüse ausgeführt werden. Handelt es sich um kleine zu mattierende Oberflächen können auf der mindestens einen Seite der Strahlkammer mehrere Interaktionsöffnungen ausgebildet werden, welcher jeweils von einer zu mattierenden Oberfläche abdeckbar sind. Dadurch können mehrere kleine Oberflächen bzw. Werkstücke gleichzeitig mattiert werden.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung kann eine Düsenkontur, welche die mindestens eine Interaktionsöffnung umschließt, als fester Auflagerahmen mit einer Dichtung ausgebildet werden, auf welchem das Werkstück mit der zu mattierende Oberfläche aufliegt. Alternativ kann die Düsenkontur als flexibler Rand mit einer Dichtung ausgebildet werden, welcher sich an eine Kontur des Werkstücks im Bereich der zu mattierende Oberfläche anpasst.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die zu mattierende Oberfläche vor der Bestrahlung mit dem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material maskiert werden, um nicht zu mattierende Bereiche abzudecken.
  • Dadurch können beispielsweise optische Effekte, Schriftzüge, Ornamente, Formen usw. umgesetzt werden. Hierbei kann die zu mattierenden Oberfläche mittels eines Druckverfahrens oder einem Folienauftrag maskiert werden. Für individuelle Mattierungen, wird die zu mattierende Oberfläche vorzugsweise mittels Folienauftrag maskiert. Bei Serienbauteilen werden die zu mattierenden Oberflächen vorzugsweise mittels eines Druckverfahrens maskiert. Vorzugweise wird umweltschonender wasserlöslicher Abziehlack als Maskierung auf die zu mattierende Oberfläche aufgedruckt. Diese Maskierung kann in vorteilhafter Weise umweltschonend mit Wasser ohne chemische Zusätze oder mit Wasser mit leichten chemischen Zusätzen wieder von der mattierten Oberfläche abgewaschen werden.
  • Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche;
    Fig. 2
    eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche; und
    Fig. 4
    eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 3.
  • Wie aus Fig. 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B zum Mattieren einer Oberfläche 12 jeweils eine Düse 3, 3A, 3B, welche eine Strahlkammer 4, 4A, 4B zur Bestrahlung eines Werkstücks 10, 10A, 10B mit einem abrasiven Strahlungsmaterial aufweist. Die Strahlkammer 4, 4A, 4B weist an mindestens einer ihrer Seiten mindestens eine flächige Interaktionsöffnung 5.2 auf, welche dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf mindestens eine zu mattierende Oberfläche 12 aufgesetzt zu werden, so dass die Strahlkammer 4, 4A, 4B dadurch geschlossen wird.
  • Hierbei bleiben das Werkstück und die Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander, wobei eine Richtung eines Strahlmittelstrahls 9 aus abrasiven Material innerhalb der Strahlkammer 4, 4A, 4B in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung 5.2 und der zu mattierenden Oberfläche 12 ausrichtbar ist.
  • Bei Ausführungsformen der Erfindung bestimmt eine Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln 8 des abrasiven Materials des Strahlmittelstrahls 9 und der zu mattierenden Oberfläche 12 eine Flächenleistung des Bestrahlungsvorgangs.
  • Wie aus Fig. 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1, 1A, 1B zum Mattieren einer Oberfläche jeweils zwei Strahlmittelanschlüsse 7, 7A, 7B, von denen in Abhängigkeit von der Strahlrichtung ein erster Strahlmittelanschluss 7, 7A, 7B als Zuführung 7.1 und ein zweiter Strahlmittelanschluss 7, 7A, 7B als Abführung 7.2 wirkt. Zwischen den Strahlmittelanschlüssen 7, 7A, 7B und der Strahlkammer 4, 4A, 4B ist jeweils ein Übergangsbereich 6, 6A, 6B angeordnet. In Abhängigkeit von der Strahlrichtung wirkt ein erster Übergangsbereich 6, 6A, 6B als Verteiler 6.1 des flächigen Strahlmittelstrahls 9 und ein zweiter Übergangsbereich 6, 6A, 6B als Sammler 6.2. Hierbei können die Strahlmittelanschlüsse 7, 7A, 7B mit einem nicht dargestellten Schlauch- und/oder Rohrsystem verbunden werden.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird in der Strahlkammer 4, 4A, 4B ein Unterdruck erzeugt, welcher die Interaktionsöffnung 5.2 fluiddicht mit der zu mattierenden Oberfläche 12 verbindet. Zudem wird die Strahlrichtung des Strahlmittelstrahls 9 aus abrasiven Material umgekehrt.
  • Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist eine Düsenkontur 5, welche die Interaktionsöffnung 5.2 umschließt, im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel als fester Auflagerahmen 5A mit einer Dichtung 5.1 ausgebildet. Das Werkstück 10A liegt auf diesem Auflageramen 5A und der Dichtung 5.1 auf, so dass die zu mattierende Oberfläche 12 die Interaktionsöffnung 5.2 abdeckt. Zudem können Form und Abmessungen des Auflagerahmens 5A und der Dichtung an die Form und Abmessungen des Werkstücks 10A angepasst werden. Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht das Werkstück 10A einem Innenverkleidungsteil. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die einzige Interaktionsöffnung 5.2 der Strahlkammer 4A an deren Oberseite angeordnet. Eine Unterseite der Strahlkammer 4A wird von einer nicht bezeichneten Wandung abgedeckt. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann an der Unterseite der Strahlkammer 4A eine zweite Interaktionsöffnung 5.2 ausgebildet werden, welcher von einer weiteren zu mattierenden Oberfläche 12 abdeckt werden kann, um die Strahlkammer 4A zu schließen. Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind an mindestens einer Seite der Strahlkammer 4A mehrere Interaktionsöffnungen 5.2 ausgebildet, welche jeweils von einer zu mattierenden Oberfläche 12 abdeckbar sind.
  • Wie aus Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist die Düsenkontur 5, welche die Interaktionsöffnung 5.2 umschließt, im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel als flexibler Rand 5B mit einer Dichtung 5.1 ausgebildet. Hierbei passt sich der flexible Rand 5B und die Dichtung 5.1 an eine Kontur des Werkstücks 10B im Bereich der zu mattierenden Oberfläche 12 an. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel entspricht das Werkstück 10B einem Schweller, an welchem ein Bereich mattiert werden soll.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche 12 mit der oben beschriebenen Vorrichtung 1, 1A, 1B umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks 10, 10A, 10B mit einer zu mattierenden Oberfläche 12, Aufsetzen der Vorrichtung 1, 1A, 1B mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung 5.2 auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche 12, und Bestrahlung der Oberfläche 12 mit einem Strahlmittelstrahl 9 aus abrasiven Material in eine erste Strahlrichtung. Hierbei wird der Strahlmittelstrahl 9 aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung 5.2 und zur mattierenden Oberfläche 12 ausgerichtet.
  • Wie oben bereits ausgeführt ist, bestimmt die Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln 8 des abrasiven Materials des Strahlmittelstrahls 9 und der zu mattierenden Oberfläche 12 eine Flächenleistung des Bestrahlungsvorgangs.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bestrahlung der zu mattierenden Oberfläche 12 zusätzlich mit einem Strahlmittelstrahl 9 aus abrasiven Material in eine zweite Strahlrichtung durchgeführt, wobei die zweite Strahlrichtung in etwa entgegengesetzt zur ersten Strahlrichtung verläuft. Die wechselweise Bestrahlung der Oberfläche 12 mit dem Strahlmittelstrahls 9 aus abrasiven Material wird im dargestellten Ausführungsbeispiel wiederholt, bis ein gewünschter Mattierungsgrad der zu mattierenden Oberfläche 12 erreicht ist.
  • Zur Erzielung von bestimmten Mattierungseffekten kann die zu mattierende Oberfläche 12 vor der Bestrahlung maskiert werden, um nicht zu mattierende Bereiche abzudecken. Die zu mattierenden Oberfläche 12 der Werkstücke 10, 10A, 10B können für Serienteile mittels eines Druckverfahrens automatisch maskiert werden. Bei individuellen Werkstücken 10, 10A, 10B kann die zu mattierende Oberfläche 12 durch Folienauftrag einzeln maskiert werden. Vorzugweise wird umweltschonender wasserlöslicher Abziehlack als Maskierung auf die zu mattierende Oberfläche 12 aufgedruckt. Diese Maskierung kann in vorteilhafter Weise umweltschonend mit Wasser ohne chemische Zusätze oder mit Wasser mit leichten chemischen Zusätzen wieder von der mattierten Oberfläche 12 abgewaschen bzw. entfernt werden.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
  • 1, 1A, 1B
    Vorrichtung zum Mattieren von Oberflächen
    3, 3A, 3B
    Düse
    4, 4A, 4B
    Strahlkammer
    5
    Düsenkontur
    5A
    fester Auflagerahmen
    5B
    flexibler Rand
    5.1
    Dichtung
    5.2
    Interaktionsöffnung
    6
    Übergangsbereich
    6.1
    Verteiler
    6.2
    Sammler
    7, 7A, 7B
    Strahlmittelanschluss
    7.1
    Zuführung
    7.2
    Abführung
    8
    Partikel
    9
    Strahlmittelstrahl
    10, 10A, 10B
    Werkstück
    12
    zu mattierende Oberfläche

Claims (12)

  1. Vorrichtung (1, 1A, 1B) zum Mattieren einer Oberfläche (12), mit einer Düse (3, 3A, 3B), welche eine Strahlkammer (4, 4A, 4B) zur Bestrahlung eines Werkstücks (10, 10A, 10B) mit einem abrasiven Strahlungsmaterial aufweist, wobei die Strahlkammer (4, 4A, 4B) an mindestens einer ihrer Seiten eine mindestens eine flächige Interaktionsöffnung (5.2) aufweist, welche dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf mindestens eine zu mattierende Oberfläche (12) aufgesetzt zu werden, so dass die Strahlkammer (4, 4A, 4B) dadurch geschlossen wird,
    wobei das Werkstück (10, 10A, 10B) und die Düse (3, 3A, 3B) während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander bleiben, wobei eine Richtung eines Strahlmittelstrahls (9) aus abrasiven Material innerhalb der Strahlkammer (4, 4A, 4B) in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung (5.2) und der zu mattierenden Oberfläche (12) ausrichtbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Strahlrichtung des Strahlmittelstrahls (9) aus abrasiven Material umkehrbar ist.
  2. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen den Partikeln (8) des abrasiven Materials des Strahlmittelstrahls (9) und der zu mattierenden Oberfläche (12) eine Flächenleistung des Bestrahlungsvorgangs bestimmt.
  3. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Strahlkammer (4, 4A, 4B) erzeugter Unterdruck die mindestens eine Interaktionsöffnung (5.2) fluiddicht mit der mindestens einen zu mattierenden Oberfläche (12) verbindet.
  4. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (4, 4A, 4B) zumindest an einer Oberseite und an einer Unterseite mindestens eine Interaktionsöffnung (5.2) aufweist, welcher jeweils von einer zu mattierenden Oberfläche (12) abdeckbar sind.
  5. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (4, 4A, 4B) an der mindestens einen Seite mehrere Interaktionsöffnungen (5.2) aufweist, welche jeweils von einer zu mattierenden Oberfläche (12) abgedeckt sind.
  6. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenkontur (5), welche die mindestens eine Interaktionsöffnung (5.2) umschließt, als fester Auflagerahmen (5A) mit einer Dichtung (5.1) ausgebildet ist, auf welchem das Werkstück (10, 10A) mit der zu mattierende Oberfläche (12) aufliegt.
  7. Vorrichtung (1, 1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenkontur (5), welche die mindestens eine Interaktionsöffnung (5.2) umschließt, als flexibler Rand (5B) mit einer Dichtung (5.1) ausgebildet ist, welcher sich an eine Kontur des Werkstücks (10, 10B) im Bereich der zu mattierende Oberfläche (12) anpasst.
  8. Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche (12) mit einer Vorrichtung (1, 1A, 1B), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist, mit folgenden Schritten:
    Bereitstellen eines Werkstücks (10, 10A, 10B) mit einer zu mattierenden Oberfläche (12),
    Aufsetzen der Vorrichtung (1, 1A, 1B) mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung (5.2) auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche (12),
    Bestrahlung der Oberfläche (12) mit einem Strahlmittelstrahl (9) aus abrasiven Material in eine erste Strahlrichtung, wobei der Strahlmittelstrahl (9) aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung (5.2) und der zu mattierenden Oberfläche (12) ausgerichtet wird,
    wobei die Bestrahlung der Oberfläche (12) mit dem Strahlmittelstrahl (9) aus abrasiven Material anschließend in eine zweite Strahlrichtung durchgeführt wird, wobei die zweite Strahlrichtung in etwa entgegengesetzt zur ersten Strahlrichtung verläuft.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wechselweise Bestrahlung der Oberfläche (12) mit dem Strahlmittelstrahl (9) aus abrasiven Material wiederholt wird, bis ein gewünschter Mattierungsgrad der zu mattierenden Oberfläche (12) erreicht ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mattierende Oberfläche (12) vor der Bestrahlung mit dem Strahlmittelstrahl (9) aus abrasiven Material maskiert wird, um nicht zu mattierende Bereiche abzudecken.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mattierenden Oberfläche (12) mittels eines Druckverfahrens oder einem Folienauftrag maskiert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wasserlöslicher Abziehlack als Maskierung auf die zu mattierende Oberfläche (12) aufgedruckt wird.
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