EP3728501A1

EP3728501A1 - Verfahren zur herstellung von klebflächen mittels einer 3d-druckvorrichtung

Info

Publication number: EP3728501A1
Application number: EP18807274.8A
Authority: EP
Inventors: Uwe Beck
Original assignee: Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Current assignee: Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-10-28
Also published as: WO2019120818A1; DE102017131236A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Klebfläche vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Fügeteils mit mindestens einer Fläche, die als zu klebende Fläche definiert ist; oder das Bereitstellen eines Transfer-Klebstoffträgers mit mindestens einer, vorzugsweise ebenen, Fläche als Träger eines aufzubringenden Klebstoffs, sowie das Auftragen eines Klebstoffs auf die mindestens eine Fläche des Fügeteils oder des Transfer- Klebstoffträgers mittels einer 3D-Druckvorrichtung. Zudem wird die Verwendung einer 3D- Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Klebstoffs auf eine Fläche eines Fügeteils oder eine Fläche eines Transferklebstoffträgers vorgeschlagen, sowie ein Verfahren zum Kleben zweier Fügeteile bereitgestellt.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON KLEBFLACHEN

MITTELS EINER 3D-DRUCKVORRICHTUNG

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Klebetechnik, insbesondere der Herstellung von Kleb- bzw. Fügeflächen. Insbesondere bezieht sie sich auf die Herstellung weitgehend beliebig geformter Kleb- bzw. Fügeflächen mittels einer 3D- Druckvorrichtung, und dabei insbesondere auf die Anbringung bzw. Aufbringung von Klebflächen auf Fügeteile oder auf Klebstoffträger.

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0002] Die Herstellung von Klebverbindungen beruht derzeit entweder auf der Verwendung von 1K oder 2K Klebstoffen unterschiedlicher Klebstoffklassen wie etwa Epoxidharzen, Polyurethanen und Cyanoaccrylaten, von ein- oder doppelseitigen Klebebändern etwa mit ein- oder beidseitig auf einer Trägerfolie aufgebrachtem Klebstoff, oder von sogenannten Transferklebebändern, die Klebstoff mit relativ großer Klebschichtdicke, bis zu einigen Millimetern, in der Mitte zwischen zwei Schutzfolien aufweisen kann.

[0003] Beim Kleben gibt es für die erreichbaren Klebfestigkeiten komplexe Abhängigkeiten: zum einen hängt die erreichbare Klebefestigkeit vom Material ab, zum Beispiel von dessen Oberflächenenergie, von der Benetzbarkeit und kohesiven Festigkeit der jeweiligen Klebstoffklasse/-art der Fügeteil-Flächen, zudem von der Beschaffenheit (zum Beispiel der Rauheit, Porosität, Vorbehandlung und Sauberkeit) der Fügeteil-Oberflächen, weiterhin von den Eigenschaften des Klebstoffes selbst, wie der Benetzbarkeit, Viskosität, dem Abbinde- bzw. Aushärteverhalten, und schließlich von den Applikationsbedingungen beim Kleben, etwa der Temperatur, Luftfeuchte, Sauberkeit, und der Technologie des Klebstoffauftrags. Erst danach erfolgt der eigentliche Fügeprozess durch Zusammenführen bzw. Zusammendrücken der Fügeteile.

[0004] Beim Fügeprozess hat in der Regel der Parameter Anpressdruck erheblichen Einfluss, der allerdings selbst in industriellen Spezifikationen oft kaum definiert ist. So sind etwa Formulierungen der Klebstoffhersteller wie "die Fügeteile sind fest gegeneinander zu drücken" nicht unüblich. Um das Kleben industriell auch in sicherheitsrelevanten Fragestellungen zu etablieren, wurde vor einigen Jahren eigens ein DIN NA 092-00-28-01 AK "Prozesskette Klebtechnik" gegründet. Im Ergebnis ist jede Klebverbindung vom Anwender selbst, und nicht etwa vom Klebstoffhersteller, zu validieren. Der Anpressdruck hat dabei, in Abhängigkeit von Oberflächen- und Klebstoffeigenschaften, einen signifikanten Einfluss auf die resultierende Kleb schichtdicke. Da der Klebstoff über die Kleb schichtdicke auch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Fügeteilmaterialien kompensieren, und auch visko-elastische Eigenschaften des Verbundes garantieren muss, wird die Kleb schichtdicke oft überkompensiert. So werden in Spezifikationen Mindestklebschichtdicken von 100 pm bis 300 m m gefordert, auch wenn homogene Kleb schichtdicken von gegebenenfalls 10 pm bis 30 pm vollkommen ausreichend wären. Andererseits gibt es Anwendungen, in denen die Kleb schichtdicke selbst besondere visko-elastische Eigenschaften mitbringen soll, zum Beispiel bei in Flugzeugen verklebten Teppichböden, bei denen Kleb schichtdicken von mehreren Millimeter nicht unüblich sind, aus Gründen des Laufkomforts der Schalldämmung und der Aufnahme von Verwindungen.

[0005] Unabhängig vom Anpressdruck ist somit eine möglichst homogene Klebschichtdicke, und zwar unabhängig von ihrer absoluten Dicke, ein Grunderfordernis beim Kleben. Konventionell wurde dieses Erfordernis bisher zum Beispiel durch die Verwendung von Spacem minimiert, die etwa durch Mikrokugeln aus Si02 oder anderen relativ harten Materialien realisiert sein können, die beim Zusammendrücken der Fügeteile mechanisch kaum bzw. nur sehr wenig verformt werden. Bei größeren zu klebenden Flächen werden auch makroskopische Abstandshalter wie Drähte und Liner verwendet. Bei Klebebändern wurde das Problem bisher kaum adressiert, da einerseits davon ausgegangen wird, dass die Kleb schichtdicke auf dem Klebeband homogen genug aufgetragen ist, und Klebebänder zudem in der Regel nur bei planen Flächen oder bei eindimensional gekrümmten Zylinderoberflächen technische Anwendung finden.

[0006] Ein potenzielles Problem bei der Verwendung von Spacern liegt darin, dass Spacer bei Klebstoffen immer auch potentielle Ausgangspunkte von Sollbruchstellen bei Beanspruchung der Klebverbindung darstellen. Außerdem müssen die Spacer selbst im Klebstoff homogen verteilt sein, und dürfen insbesondere unter keinen Umständen lokal agglomeriert sein, was zumindest bei geringen Anpressdrücken zu lokal größeren Klebspalten und in Folge zu unterschiedlichen Kleb schichtdicken oder gar klebstofffreien Gebieten führen kann. [0007] Bei Klebstoffen lässt sich durch Spacer die Problematik der homogenen Kleb schichtdicke für plan-parallele und glatte Oberflächen in der Regel hinreichend gut lösen, und sei es in Form von tendenziell oder klar überdimensionierten Mindest- Klebschichtdicken. Oft verlässt man sich konventionell auch darauf, dass sich ein volumen- bzw. mengenmäßig dosierter, lokal aufgebrachter Klebstoff bei Andruck hinreichend gut zwischen den Fügeteilflächen verteilt. Da, ausgehend von einem mittig abgesetzten Klebstofftropfen, strenggenommen nur kreisrunde Klebflächen möglich sind, werden z.B. bei rechteckigen Klebflächen Mehrpunkt- oder Klebraupenaufträge vorgenommen und die Klebflächen nicht vollflächig verklebt. Dies verhindert einerseits auch das Austreten von überschüssigem Klebstoff, reduziert allerdings andererseits auch die Klebfläche.

[0008] Im Fall von Klebebändern lassen sich ebene und eindimensional gekrümmte, d.h. in eine Ebene abwickelbare Oberflächen, in der Regel gut kleben. Bei zweidimensional gekrümmten Oberflächen ist dies aber nicht mehr der Fall, denn das Klebeband lässt sich zum Beispiel in eine Hohlkugelschale bzw. Kalotte nicht einlegen oder einkleben, ohne dass dabei Falten im Klebeband entstehen. Diese Problematik träte beispielsweise auch bei makroskopischen V-Nuten oder bei Grundlöchern auf. Eine vollflächige homogene Applikation des Klebebandes in der V-Nut-Spitze bzw. im Boden eines Grundlochs, sowie gleichzeitig an den V-Nut-Flanken bzw. Wänden des Grundlochs ist in der technischen Praxis unmöglich.

[0009] Bei allen Anwendungen, d.h. Klebstoffen und auch Klebebändern, ist überdies selbst bei planparallen Fügeteilflächen wichtig, dass der Anpressdruck beim Kleben über eine reine Normalkraft, d.h. eine identische Flächenpressung, im Flächenschwerpunkt realisiert wird. Nicht-Normalkräfte oder Normalkräfte, die nicht im Flächenschwerpunkt angreifen, können dabei zu unerwünschten keilförmigen Kleb schichtdicken Verteilungen führen.

[0010] Vor dem Hintergrund der angeführten Nachteile der bestehenden Kleb verfahren besteht Bedarf nach der vorliegenden Erfindung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0011] Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Klebfläche nach Anspruch 1 bereit. Ferner wird eine Verwendung einer 3D-Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Klebstoffs gemäß Anspruch 10 bereitgestellt, sowie ein Verfahren zum Kleben zweier Fügeteile gemäß Anspruch 12.

[0012] Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Klebfläche bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Fügeteils mit mindestens einer Fläche, die als zu klebende Fläche definiert ist; oder das Bereitstellen eines Transfer- Klebstoffträgers mit mindestens einer, vorzugsweise ebenen, Fläche als Träger eines aufzubringenden Klebstoffs, sowie das Aufträgen eines Klebstoffs auf die mindestens eine Fläche des Fügeteils oder des Transfer-Klebstoffträgers mittels einer 3D-Druckvorrichtung.

[0013] Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Verwendung einer 3D-Druckvorrichtung zum Aufbringen eines Klebstoffs auf eine Fläche eines Fügeteils oder eine Fläche eines Transferklebstoffträgers bereitgestellt.

[0014] Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Kleben zweier Fügeteile bereitgestellt. Es umfasst das Bereitstellen eines ersten Fügeteils mit einer ersten Fläche, die als Klebfläche dienen soll; das Aufbringen eines Klebstoffs mittels einer 3D- Druckvorrichtung auf die erste Fläche, oder Herstellen mittels einer 3D-Druckvorrichtung eines Klebepads oder Klebeinlays, das mindestens eine Fläche aufweist, die formschlüssig zu der ersten Fläche des ersten Fügeteils geformt ist, und Anbringen des Klebepads oder Klebeinlays an der ersten Fläche, sowie das Andrücken, vorzugsweise passgenau, des zweiten Fügeteils an das erste Fügeteil mit dem aufgebrachten Klebstoff, Klebepad oder Klebeinlay.

[0015] Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung ermöglichen es, auf neuartige einfache, schnelle und ökonomische Weise homogene Kleb schichtdicken oder Kleb schichten mit Dickenverläufen bereitzustellen. Dies gilt insbesondere für Klebschichten auf konturierten oder strukturierten ebenen, und auch für global oder lokal nicht-ebene, eindimensional oder zweidimensional bzw. nahezu beliebig gekrümmte Oberflächen. Sie ermöglicht zudem, ähnlich wie bei Klebebändern ein direkt anwendungsbereites, weitgehend gegen unerwünschte äußere Einwirkung geschütztes, transport- und lagerfähiges Klebstoffgebinde bereitzustellen, das lösbar auf einem Klebstofftransfer-Träger bereitgestellt sein kann. KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER FIGUREN

[0016] Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fügeteils mit aufgebrachtem Klebstoff, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Klebstoff-Transferträgers mit aufgebrachtem Klebstoff, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fügeteils mit aufgebrachtem Klebstoff, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Fügeteils mit aufgebrachtem Klebstoff und Schutzschicht, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Klebstoff-Transferträgers mit aufgebrachtem Klebstoff und Schutzschicht, gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 6 zeigt eine 3D-Druckvorrichtung mit einem zu bearbeitenden Fügeteil, gemäß Verfahren und Verwendungen nach Ausführungsbeispielen.

GENERELLE ASPEKTE DER ERFINDUNG

[0017] Im Folgenden werden einige weitere Aspekte der Erfindung beschrieben. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, sind diese Aspekte unabhängig voneinander und können in jeglicher Weise miteinander kombiniert werden, soweit technisch möglich und sinnvoll. Zum Besipiel kann jeder in dieser Offenbarung beschriebene Aspekt mit jedem anderen Aspekt bzw. jedem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel kombiniert werden, um so weitere Aspekte bzw. Ausführungsbeispiele zu erhalten.

[0018] Gemäß Aspekten kann der eingesetzte Klebstoff einer der folgenden, oder eine Kombination aus bzw. mehrere gleichzeitig eingesetzte der folgenden sein: ein drucksensitiver Klebstoff; ein intrinsisch selbstaushärtender Klebstoff, insbesondere durch eine chemische Reaktion aushärtender zweikomponentiger Klebstoff; ein extrinsisch aushärtender Klebstoff, insbesondere unter Einwirkung von Luftsauerstoff, Luftfeuchte, Wärme- oder UV-Strahlung aushärtend; und ein Klebstoff, der in einer Kombination von extrinsischen und intrinsischen Faktoren aushärtet, insbesondere ein mit metallischen Mikro- bzw. Nanopartikeln angereicherter Klebstoff, der durch äußere induktive Heizung von innen her erwärmt wird und so intrinsisch aushärtet.

[0019] Gemäß Aspekten kann der Klebstoff mit einer homogenen Schichtdicke über die mindestens eine Fläche aufgebracht werden, wobei die Schichtdicke bevorzugt von etwa 5 pm bis etwa 5000 m m beträgt. Alternativ, bzw. ergänzend in Teilbereichen der Fläche, kann der Klebstoff als 3D-Klebstoffstruktur auf die mindestens eine Fläche aufgebracht werden, wobei die 3D-Klebstoffstruktur mindestens zwei, oder optional eine Vielzahl, von Bereichen mit unterschiedlichen Schichtdicken aufweist. Zudem kann der Klebstoff auf die mindestens eine Fläche aufgebracht werden in einer Weise, bei der sich einzelne, im Wesentlichen identische 3D-Klebstoffstrukturen wiederholen, und/oder einzelne nicht-identische 3D- Klebstoffstrukturen in Kombination auftreten, oder die 3D-Klebstoffstruktur eine Architektur aufweist, die zumindest in Teilbereichen komplementär bzw. invers zur Oberflächenform der zweiten Fügeteiloberfläche ist.

[0020] Gemäß Aspekten weist mindestens eine Fläche mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf: die Fläche ist eben oder weist mindestens einen ebenen Flächenteil auf; die Fläche ist mindestens auf einem Teil konturiert, 3D-strukturiert oder mit 3D- Oberflächenformen ausgerüstet; die Fläche weist einen Krümmung sverlauf in mindestens einer von einer Breitendimension und einer Längendimension auf; und die Fläche weist eine definierte, gezielt hergestellte und/oder durch den Herstellungsprozess des Fügeteils gegebene Rauheit auf.

[0021] Gemäß Aspekten kann nach Aufbringen des Klebstoffs eine lösbare Schutzschicht auf den Klebstoff aufgebracht werden. Die Schutzschicht kann etwa dazu ausgelegt sein zu verhindern, dass ein extrinsisch induzierter Aushärteprozess beginnt, und/oder dass eine vorzeitige Degradation oder Kontamination des Klebstoffs eintritt. Dabei kann die Schutzschicht etwa auf den Klebstoff aufgedruckt oder aufgesprüht werden. Sie kann zum Beispiel auf Silikagel-Basis ausgeführt sein, zur Ausbildung von Si02-Schutzschichten, oder einen Kunstharzlack umfassen, wie etwa, als nicht-limitierendes Beispiel, einen Acryllack.

[0022] Gemäß Aspekten wird eine 3D-Druckvorrichtung zur Aufbringung des Klebstoffs eingesetzt bzw. verwendet. Diese kann etwa nach dem Tintenstrahlprinzip arbeiten oder von einem Endlos-Strang gespeist werden. Die 3D-Druckvorrichtung dient zum Aufbringen des Klebstoffs auf eine Fläche eines Fügeteils oder auf eine Fläche eines Transferklebstoffträgers.

[0023] Gemäß Aspekten kann die unter Einsatz der 3D-Druckvorrichtung erzeugte Klebstoffschicht oder 3D-Klebstoffstruktur nach ihrer Erzeugung von dem Fügeteil oder dem Transferklebstoffträger abgelöst werden. Nach einer, je nach Fagerfähigkeit des Klebstoffs, auch fast beliebig langen Zeitdauer bzw. Fagerdauer wird die Klebstoffschicht oder 3D- Klebstoffstruktur vor dem Klebvorgang dann wieder auf eines der beiden Fügeteile angefügt.

[0024] Gemäß Aspekten stellt die die abgelöste Klebstoffschicht oder die 3D- Klebstoffstruktur ein transport- und lagerfähiges Klebstoffgebinde dar.

[0025] Gemäß Aspekten kann der Klebstoff nach dem Aufbringen durch die 3D- Druckvorrichtung eine im Wesentlichen homogene Schichtdicke über die Fläche aufweisen, wobei die Schichtdicke bevorzugt von etwa 5 pm bis etwa 5000 m m beträgt, typischer von etwa 10 pm bis etwa 500 pm. Alternativ bzw. ergänzend kann eine 3D-Klebstoffstruktur bereitgestellt sein, die mindestens zwei, optional eine Vielzahl, von Bereichen mit unterschiedlichen Schichtdicken und Geometrieelementen aufweist.

[0026] Gemäß Aspekten wird mit Verfahren und Verwendungen gemäß den hier beschriebenen Aspekten und/oder Ausführungsbeispielen ein Klebe-Inlay oder Klebe-Pad hergestellt.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

[0027] Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen dienen der Veranschaulichung eines oder mehrerer Beispiele von Ausführungsformen der Erfindung.

[0028] Ausführungsformen betreffen u. a. ein Verfahren zur Herstellung einer Klebfläche an einem Fügeteil 15. Ein derart erzeugtes, beispielhaftes Fügeteil 15 mit Klebfläche ist in Fig. 1 dargestellt ist. Das Fügeteil 15 weist mindestens eine Fläche 16 auf, die als zu klebende (nach Herstellung der Klebfläche) Fläche definiert ist, d.h. zu einem späteren Zeitpunkt etwa mit einem zweiten Fügeteil verklebt wird. Der Klebstoff 30 wird mittels einer 3D- Druckvorrichtung (nicht dargestellt, siehe Fig. 6) auf die Fläche 16 des Fügeteils 15 aufgetragen bzw. aufgebracht. [0029] Generell kann in Ausführungsbeispielen der aufgetragene Klebstoff 30 aus einer Vielzahl von Klebstoff-Typen ausgewählt sein. Dazu gehören typischerweise etwa ein drucksensitiver Klebstoff und ein intrinsisch selbstaushärtender Klebstoff . Letzterer kann insbesondere ein durch eine chemische Reaktion aushärtender zweikomponentiger Klebstoff (2K) sein. Auch extrinsisch aushärtende Klebstoffe sind vorgesehen, die insbesondere unter Einwirkung von Luftsauerstoff, Luftfeuchte, von Wärme- oder UV-Strahlung aushärten können. Lerner sind gemäß Ausführungsbeispielen Klebstoffe möglich, die in einer Kombination von extrinsischen und intrinsischen Laktoren aushärten. Dazu gehört etwa, als nicht-limitierendes Beispiel, ein mit metallischen Mikro- bzw. Nanopartikeln angereicherter Klebstoff, der durch äußere induktive Heizung (der Partikel) von innen her durch ein elektromagnetisches Leld erwärmt wird und so intrinsisch aushärtet.

[0030] Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Klebstoff 30 mit einer homogenen Schichtdicke auf der Lläche 16 aufgebracht. Typische Schichtdicken liegen dabei im Bereich von etwa 5 pm bis etwa 5000 pm, typischer im Bereich von etwa 10 pm bis etwa 500 pm. Im einfachsten Anwendungsfall bedeutet dies, dass eine ebene homogen dicke Schicht des Klebstoffs 30 auf eine ebene bzw. plane Lläche 16 aufgebracht wird.

[0031] Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, wie etwa in Lig. 1 gezeigt, wird der Klebstoff 30 so mit Hilfe der 3D-Druckvorrichtung aufgebracht, dass eine 3D-Klebstoffstruktur 33 auf der Lläche 16 entsteht. Eine solche 3D-Klebstoffstruktur 33 weist mindestens zwei, oder mehr, Bereiche mit unterschiedlichen Schichtdicken auf. In Lig. 1 sind mehrere Beispiele von 3D-Klebstoffstrukturen 33 gezeigt, die jeweils einen Schichtdickenverlauf aufweisen (in Richtung parallel zur Lläche 16) und somit eine Vielzahl verschiedener Schichtdicken aufweisen.

[0032] Wie in Lig. 1 gezeigt, kann der Klebstoff 30 so auf die mindestens eine Lläche 16 aufgebracht werden, dass sich verschiedene einzelne, d.h. voneinander getrennte Klebstoffstrukturen 33 ergeben. Typischerweise weist die erzeugte bzw. aufgebrachte 3D- Klebstoffstruktur 33, 33a, 33b, 33c eine Architektur auf, die zumindest in Teilbereichen komplementär zur Oberflächenform einer Oberfläche eines zweiten Lügeteils (nicht dargestellt) ist, das mit dem ersten Lügeteil 15 geklebt werden soll.

[0033] In Lig. 2 ist das Ergebnis eines ähnlichen Herstellungsverfahrens für eine Klebfläche wie in Lig. 1 dargestellt, wobei jedoch der Träger des Klebstoffs nicht ein Lügeteil 15 wie in

Lig. 1 ist, sondern ein Transfer-Klebstoffträger 25. Dies kann etwa eine Kunststoff- oder

Metallfolie sein, oder auch ein papierartiges Material. Auf diesen Transfer-Klebstoffträger 25 wird der Klebstoff aufgetragen, wobei alle bereits in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Dicken, Formen etc. eingesetzt werden können. Die entstehenden 3D-Klebstoffstrukturen 33, 33a, 33b, 33c können dabei von dem Transfer-Klebstoffträger 25 vor Anwendung abgelöst bzw. abgezogen werden, so dass individuelle Klebepads 50 bzw. Klebeinlays 52 herstellbar sind.

[0034] Generell kann die aufgebrachte 3D-Klebstoffstruktur 33, 33a, 33b, 33c identische 3D- Klebstoffstrukturen 33a, 33b, 33c aufweisen die sich wiederholen, wie die Klebstoffstruktur 33a in Fig. 2. In einem anderen Beispiel wie in 33b und 33c in Fig. 2 weist die Klebstoffstruktur selbst repetitive Elemente auf. Diese und weitere Kleb Stoff Strukturen können gemäß Ausführungsbeispielen beliebig miteinander kombiniert werden, so dass einzelne, nicht identische 3D-Klebstoffstrukturen (im Querschnitt) nebeneinander liegen, oder mit sich wiederholenden, oder sich wiederholenden Elementen aufweisenden Klebstoffstrukturen kombiniert werden können. Dem Fachmann ist ohne weiteres einsichtig, dass auf diese Weise hochflexibel unterschiedlichste 3D-Klebstoffstrukturen mit individuellen und/oder repetitiven Elementen erzeugt werden können, die über die hier gezeigten Beispiele hinausgehen, und als unter die vorliegende Offenbarung fallend angesehen werden.

[0035] Wie in Fig. 3 dargestellt, kann die Fläche 16 des Fügeteils 15 auch nicht-eben sein, anders als in Fig. 1 und 2 gezeigt. Dabei kann die Fläche 16 mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: die Fläche ist eben (siehe Fig. 1 und 2) oder weist mindestens ebene Flächenteile auf; die Fläche ist mindestens auf einem Teil konturiert, 3D-strukturiert oder mit 3D-Oberflächenformen ausgerüstet; die Fläche weist einen Krümmung s verlauf in mindestens einer von einer Breitendimension und einer Fängendimension auf; und/oder die Fläche weist eine definierte, gezielt hergestellte oder durch den Herstellungsprozess des Fügeteils gegebene Rauheit auf. Im Beispiel der Fig. 3 ist eine homogene Schichtdicke eines Klebstoffs 30 mit einer 3D-Klebstoffstruktur 33 kombiniert.

[0036] Nach Aufbringen des Klebstoffs 30, um etwa eine 3D-Klebstoffstruktur 33, 33a, 33b, 33c zu erhalten, kann in Ausführungsbeispielen zusätzlich eine lösbare Schutzschicht 45 auf den Klebstoff 30 aufgebracht werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Typischerweise ist die Schutzschicht 45 dabei so ausgelegt, dass sie verhindert, dass ein extrinsisch induzierter Aushärteprozess beginnt und/oder dass eine vorzeitige Degradation oder Kontamination des Klebstoffs 30 eintritt. Die Schutzschicht 45 kann auf den Klebstoff 30 beispielsweise aufgedruckt oder aufgesprüht oder durch Eintauchen aufgebracht werden. Die Schutzschicht 45 kann etwa einen Kunstharzlack umfassen, als nicht-limitierendes Beispiel etwa einen Acryllack, oder auf Silikagel basieren, zur Ausbildung von Si02-Schutzschichten. Die erzeugte Kleb Stoff Schicht oder 3D-Klebstoffstruktur 33 kann nach ihrer Erzeugung von dem Fügeteil 15 oder dem Transferklebstoffträger 25 abgelöst werden, und vor dem Klebvorgang wieder auf das erste Fügeteil 15 oder ein zweites Fügeteil aufgebracht werden, das vorzugsweise eine zur ersten Fläche 15 invers geformte Fläche aufweist. Dabei kann die abgelöste Klebstoffschicht oder die 3D-Klebstoffstruktur 33 ein auch längerfristig transport- und lagerfähiges Klebstoffgebinde darstellen. Je nach Typ des verwendeten Klebstoffs, siehe oben, kann dabei auch eine zusätzliche Schutzschicht 45 entbehrlich sein. Insbesondere bei Fuft- und Feuchtigkeits-aushärtenden Klebstoffen kann eine Schutzschicht 45 zweckmäßig sein, bei Ablösung von einem Fügeteil 15 gegebenenfalls auch eine Schutzschicht 45 auf beiden Seiten der Klebstoffschicht.

[0037] Ein Verfahren zum Kleben zweier Fügeteile gemäß Ausführungsformen umfasst zum Beispiel: das Bereitstellen eines ersten Fügeteils 15 mit einer ersten Fläche 16, die als Klebfläche dienen soll; das Aufbringen eines Klebstoffs 30 mittels einer 3D- Druckvorrichtung 40 auf die erste Fläche 16, oder Herstellen mittels einer 3D- Druckvorrichtung 40 eines Klebepads 50 oder Klebeinlays 52, das mindestens eine Fläche aufweist, die formschlüssig zu der ersten Fläche 16 des ersten Fügeteils 15 geformt ist. Anschließend wird das Klebepad 50 oder Klebeinlay 52 an der ersten Fläche 16 angebracht. Es folgt das passgenaue Andrücken des zweiten Fügeteils an das erste Fügeteil 15 mit dem aufgebrachten Klebstoff 30, Klebepad 50 oder Klebeinlay 52.

[0038] Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf die mit Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen erzeugten Klebe-Inlays oder Klebe-Pads. Diese lassen sich durch Abzug des Klebstoff- Auftrags von dem Fügeteil 16 bzw. vom Transfer- Klebstoffträger 25 erhalten, wobei die Klebepads und Klebeinlays etwa von einem Fügeteil 15 wie in Fig. 1 oder einem Transfer- Klebstoffträger 25 wie in Fig. 2 abgezogen werden können.

[0039] Generell kann die in und gemäß Ausführungsbeispielen verwendete 3D- Druckvorrichtung 40, wie in Fig. 6 gezeigt, etwa nach dem Tintenstrahlprinzip arbeiten oder von einem Endlos-Strang gespeist werden. Dabei ist die Art bzw. der Typ des einsetzbaren Klebstoffs vom Typ der 3D-Druckvorrichtung abhängig, bzw. die Art der Vorrichtung kann unter anderem in Abhängigkeit vom einzusetzenden Klebstoff gewählt bzw. ausgelegt werden. Die 3D-Druckvorrichtung 40 weist üblicherweise mindestens einen, typischerweise elektromechanisch geführten, Druckkopf 41 auf, der den Klebstoff auf das Fügeteil 15 oder den Transfer-Klebstoffträger 25 (in Fig. 6 aus illustrativen Gründen nicht dargestellt) aufträgt. Für die Auswahl und Auslegung der 3D-Druckvorrichtung (bzw. 3D-Druckers) und des 3D- Druckprinzips, das typischer-, aber nicht notwendigerweise nach dem Tintenstrahl- oder Endlosstrang-Prinzip gewählt sein kann, können die Eigenschaften des Klebstoffs bzw. der Komponenten des Klebstoffs erheblichen Einfluss haben, etwa wenn die Mischung des Klebstoffs„on demand“ bzw. in Echtzeit beim Druck vorgenommen wird bzw. werden soll. Dabei spielen insbesondere, neben anderen Faktoren, die Viskosität und die Topfzeit des Klebstoffs eine Rolle. Gleiches gilt sinngemäß für den Aufdruck etwaiger Schutzschichten, zum Beispiel auf Basis von Silikagelen zur Ausbildung von Si02-Schutzschichten. Außerdem sind technische Gegebenheiten des Druckers, etwa die maximale Druckauflösung in dpi (dots per inch), die mit der Dimensionierung der Druckköpfe korreliert sein kann, bei gegebener Viskosität des Klebstoffs im Verhältnis zur geforderten Strukturauflösung der aufgedruckten Klebstofftopographie und den Oberflächen-eigenschaften der Fügeteile, wie etwa Oberflächenenergie, Rauheit, und Porosität, relevant. Es ist dem Fachmann ohne weiteres einsichtig, dass auf Basis der hierin bereitgestellten Verfahren und Verwendungen eine Vielzahl an Varianten von 3D-Druckvorrichtungen, bzw. deren Kombination mit bekannten oder neuentwickelten Klebstofftypen abgeleitet werden kann, die als unter die vorliegende Offenbarung fallend betrachtet werden.

[0040] Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Aspekten und Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Kleb fläche, umfassend:

Bereitstellen eines Fügeteils (15) mit mindestens einer Fläche (16), die als zu klebende Fläche definiert ist; oder Bereitstellen eines Transfer- Klebstoffträgers (25) mit mindestens einer, vorzugsweise ebenen, Fläche (26) als Träger eines aufzubringenden Klebstoffs (30),

Aufträgen eines Klebstoffs (30) auf die mindestens eine Fläche (16, 26) des Fügeteils (15) oder des Transfer- Klebstoffträgers (25) mittels einer 3D- Druckvorrichtung (40).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Klebstoff (30) mindestens einer der folgenden ist:

a. ein drucksensitiver Klebstoff,

b. ein intrinsisch selbstaushärtender Klebstoff, insbesondere durch eine chemische Reaktion aushärtender zweikomponentiger Klebstoff, c. ein extrinsisch aushärtender Klebstoff, insbesondere unter Einwirkung von Luftsauerstoff, Luftfeuchte, Wärme- oder UV-Strahlung aushärtend, d. ein Klebstoff, der in einer Kombination von extrinsischen und intrinsischen Laktoren aushärtet, insbesondere ein mit metallischen Mikro- bzw.

Nanopartikeln angereicherter Klebstoff, der durch äußere induktive Heizung von innen her erwärmt wird und so intrinsisch aushärtet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei a. der Klebstoff (30) mit einer homogenen Schichtdicke über die mindestens eine Fläche (16, 26) aufgebracht wird, und wobei die Schichtdicke bevorzugt von etwa 5 mih bis etwa 5000 mih beträgt, oder

b. der Klebstoff als 3D-Klebstoffstruktur (33) auf die mindestens eine Fläche (16, 26) aufgebracht wird, und die 3D-Klebstoffstruktur (33) mindestens zwei, optional eine Vielzahl, von Bereichen mit unterschiedlichen Schichtdicken aufweist.

c. der Klebstoff (30) auf die mindestens eine Fläche (16, 26) aufgebracht wird, und sich dabei einzelne identische 3D-Klebstoffstrukturen (33a, 33b, 33c) wiederholen, einzelne nicht identische 3D-Klebstoffstrukturen (33a, 33b, 33c) in Kombination auftreten, oder die 3D-Klebstoffstruktur (33a, 33b, 33c) eine Architektur aufweist, die zumindest in Teilbereichen komplementär zur Oberflächenform einer Oberfläche eines zweiten Fügeteils ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Fläche (16, 26) mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: die Fläche ist eben oder weist mindestens ebene Flächenteile auf;

die Fläche ist mindestens auf einem Teil konturiert, 3D-strukturiert oder mit 3D-

Oberflächenformen ausgerüstet;

die Fläche weist einen Krümmungsverlauf in mindestens einer von einer

Breitendimension und einer Längendimension auf;

die Fläche weist eine definierte, gezielt hergestellte oder durch den

Herstellungsprozess des Fügeteils gegebene Rauheit auf.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Aufbringen des

Klebstoffs (30) eine lösbare Schutzschicht (45) auf den Klebstoff (30) aufgebracht wird, wobei die Schutzschicht (45) dazu ausgelegt ist zu verhindern, dass ein extrinsisch induzierter Aushärteprozess beginnt und/oder dass eine vorzeitige Degradation oder Kontamination des Klebstoffs (30) eintritt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schutzschicht (45) auf den Klebstoff (30) aufgedruckt oder aufgesprüht oder durch Eintauchen aufgebracht wird, und optional einen Kunstharzlack, insbesondere einen Acryllack umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 3D- Druckvorrichtung (40) nach dem Tintenstrahlprinzip arbeitet oder von einem Endlos- Strang gespeist wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugte

Klebstoffschicht oder 3D-Klebstoffstruktur nach ihrer Erzeugung von dem Fügeteil (15) oder dem Transferklebstoffträger (25) abgelöst wird, und vor dem Klebvorgang wieder auf das erste Fügeteil (15) oder ein zweites Fügeteil aufgebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die abgelöste Kleb Stoff Schicht oder die 3D- Klebstoffstruktur ein transport- und lagerfähiges Klebstoffgebinde darstellt.

10. Verwendung einer 3D-Druckvorrichtung (40) zum Aufbringen eines Klebstoffs (30) auf eine Fläche (15) eines Fügeteils oder eine Fläche (26) eines

Transferklebstoffträgers (25).

11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei der Klebstoff nach dem Aufbringen a. eine im Wesentlichen homogene Schichtdicke über die Fläche (15, 25) aufweist, und wobei die Schichtdicke bevorzugt von etwa 5 mih bis etwa 5000 mih beträgt, oder

b. eine 3D-Klebstoffstruktur ist, die mindestens zwei, optional eine Vielzahl, von Bereichen mit unterschiedlichen Schichtdicken und Geometrieelementen aufweist.

12. Verfahren zum Kleben zweier Fügeteile, umfassend:

Bereitstellen eines ersten Fügeteils (15) mit einer ersten Fläche (16), die als Klebfläche dienen soll;

Aufbringen eines Klebstoffs (30) mittels einer 3D-Druckvorrichtung (40) auf die erste Fläche (16), oder Herstellen mittels einer 3D-Druckvorrichtung (40) eines Klebepads (50) oder Klebeinlays (52), das mindestens eine Fläche aufweist, die formschlüssig zu der ersten Fläche (16) des ersten Fügeteils (15) geformt ist, und Anbringen des Klebepads (50) oder Klebeinlays (52) an der ersten Fläche (16), Andrücken, vorzugsweise passgenau, eines zweiten Fügeteils an das erste Fügeteil (15) mit dem aufgebrachten Klebstoff (30), Klebepad (50) oder Klebeinlay (52).

13. Klebe-Inlay oder Klebe-Pad, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder einer Verwendung nach Anspruch 10.