Title:
Verfahren zum Glätten einer Oberfläche
Kind Code:
A1


Abstract:

Es wird ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche (1) vorgeschlagen, wobei wenigstens eine aushärtbare Flüssigkeit (3) mittels eines Tintenstrahl-Druckverfahrens auf eine zu glättende Oberfläche (1) aufgebracht wird, wobei die aushärtbare Flüssigkeit (3) auf der Oberfläche (1) durch Bestrahlen ausgehärtet wird.




Inventors:
Gayduschek, Martina (89075, Ulm, DE)
Fischer, Joachim, Dipl.-Ing. (89077, Ulm, DE)
Finsterwalder, Florian, Dr. (89171, Illerkirchberg, DE)
Application Number:
DE102016015027A
Publication Date:
01/11/2018
Filing Date:
12/16/2016
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102007017503B3N/A2008-11-06
DE10323412A1N/A2004-12-30
DE10031030A1N/A2002-01-17
DE19532724A1N/A1997-03-06



Foreign References:
201601073752016-04-21
201602436192016-08-25
Claims:
1. Verfahren zum Glätten einer Oberfläche (1), wobei
– wenigstens eine aushärtbare Flüssigkeit (3) mittels eines Tintenstrahl-Druckverfahrens auf eine zu glättende Oberfläche (1) aufgebracht wird, wobei
– die aushärtbare Flüssigkeit (3) auf der Oberfläche (1) durch Bestrahlen ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
a) eine erste Schicht (11) der aushärtbaren Flüssigkeit (3) auf die zu glättende Oberfläche (1) aufgebracht wird, wonach die erste Schicht (11) nicht ausgehärtet wird, wobei
b) wenigstens eine zweite Schicht (15) der aushärtbaren Flüssigkeit (3) auf die nicht ausgehärtete, erste Schicht (11) aufgebracht wird, wobei
c) eine bestimmte Anzahl von Schichten (11, 15, 17), nämlich wenigstens die erste Schicht (11) und die zweite Schicht (15) der aushärtbaren Flüssigkeit (3) auf der Oberfläche (1) übereinander angeordnet werden, wobei
d) eine letzte Schicht (17) der bestimmten Anzahl von Schichten (11, 15, 17) ausgehärtet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als aushärtbare Flüssigkeit (3) ein Lack verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare Flüssigkeit (3) durch Bestrahlen mit UV-Strahlung ausgehärtet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (1)
a) ohne Vorbehandlung geglättet, oder
b) vor dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit (3) vorbehandelt, insbesondere versiegelt, oder
c) einem Haftungsverbesserungsschritt unterzogen
wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (1) eines in einem generativen Verfahren hergestellten Bauteils geglättet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (1) eines Interieurbauteils für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Oberfläche (1) einer Zierleiste, einer Mittelkonsole oder einer Radioblende, geglättet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wartezeit zwischen dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit (3) und dem Aushärten variiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Glätten oder nach dem Glätten ein Muster auf die Oberfläche (1) aufgedruckt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche.

Verfahren zum Glätten von Oberflächen sind grundsätzlich bekannt. Dabei unterscheidet man zwischen sogenannten abtragenden Verfahren einerseits und auftragenden Verfahren andererseits. Zu den abgetragenden Verfahren zählt beispielsweise das Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden, beispielsweise Schleifen, Honen, Lappen, Gleitschleifen, oder auch chemisches Glätten. Bei solchen Verfahren entstehen prozessbedingte, ungewünschte Bauteilveränderungen an der Feingestalt des behandelten Bauteils. Beim chemischen Glätten von Bauteilen aus Kunststoff kann darüber hinaus der Einsatz von Chemikalien eine Veränderung von Kunststoffeigenschaften zur Folge haben. Dies ist besonders nachteilig im Automobilbereich, wo solche Eigenschaften strikt vorgeschrieben sind. Die Laserablation gehört zu den Verfahren des thermischen Abtragens. Hierbei müssen gesonderte Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, und es bedarf einer aufwändigen Bahnprogrammierung.

Auftragende Verfahren umfassen beispielsweise das Lackieren. Hier bedarf es aber aus Sicherheitsgründen einer speziellen Kapselung, um Sicherheits- und Umweltschutzstandards gerecht zu werden. Auch müssen Luft- und Wasseraufbereitung, Abfallentsorgung und Ressourcenschonung beachtet werden. Der relativ grolle Materialauftrag und die daraus resultierenden Kantenverrundungen sind für die Konturtreue und Toleranzeinhaltung am Bauteil von Nachteil.

So beschreibt die deutsche Anmeldung DE 100 31 030 A1 ein Verfahren zum Herstellen flächiger Bauteile mit vorbestimmtem Oberflächenaussehen, insbesondere von Frontplatten von Küchenelementen, wobei flächige Bauteile mittels eines hinsichtlich des sich ergebenden Aussehens programmierbaren Druckverfahrens zur Ausbildung eines vorbestimmten Musters bedruckt werden.

Das deutsche Patent DE 10 2007 017 503 B3 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer Echtholzoberfläche, die mittels eines Inkjet-Druckverfahrens derart bedruckt ist, dass ihr Aussehen dem einer Vorlage mit einer vorbestimmten Wunschholzart entsprechenden Maserung und Porung sowie einer vorbestimmten Färbung entspricht, enthält folgende Schritte: Bereitstellen der Vorlage, Eingeben von das Aussehen der Oberfläche darstellenden Vorlagedaten in ein EDV-System, Bereitstellen eines Bauteils mit einer Nutzholzoberfläche, deren Porung ähnlich der der vorbestimmten Edelholzart ist und Bedrucken der Nutzholzoberfläche in einem Inkjet-Druckverfahren entsprechend den Vorlagedaten derart, dass die durch die Porung bedingte dreidimensionale Oberflächenstruktur der Nutzholzoberfläche zumindest teilweise erhalten bleibt.

Außerdem beschreibt die deutsche Anmeldung DE 195 32 724 A1 eine Mehrfarbendruckvorrichtung mit einem die Druckfarbe enthaltenden Druckkopf und einer Führungseinrichtung für den zu bedruckenden Gegenstand können nahezu beliebig hohe Gegenstände dadurch bedruckt werden, daß der Abstand zwischen der Druckeinheit und der Aufnahmefläche für den zu bedruckenden Gegenstand einstellbar ist.

Die deutsche Anmeldung DE 103 23 412 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer Oberfläche vorbestimmten Aussehens, insbesondere einer Holzmaserungsoberfläche. Sue enthält folgende Schritte: Herstellen eines Grundkörpers, dessen Gestalt der des herzustellenden Bauteils entspricht, und Behandeln wenigstens zweier, einen Winkel miteinander bildender und aneinander angrenzender Oberflächenbereiche des Grundkörpers derart, dass auf ihnen mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens vorbestimmte Muster aufbringbar sind, und Aufbringen der vorbestimmten Muster auf die aneinander angrenzenden Oberflächenbereiche mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens. Die auf die aneinander angrenzenden Oberflächenbereiche aufgebrachten Muster sind derart ausgebildet, dass sie von einem Oberflächenbereich zum anderen Oberflächenbereich stetig ineinander übergehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche geschaffen wird, bei welchem wenigstens eine aushärtbare Flüssigkeit mittels eines Tintenstrahl-Druckverfahrens auf eine zu glättende Oberfläche aufgebracht wird, wobei die aushärtbare Flüssigkeit auf der Oberfläche durch Bestrahlen ausgehärtet wird. Das hier vorgeschlagene Verfahren weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Insbesondere kann eine deutlich geringere Menge an aushärtbarer Flüssigkeit eingesetzt werden, als dies beim klassischen Lackieren der Fall ist, sodass der Materialauftrag insgesamt reduziert und damit die Konturtreue weitestgehend erhalten bleibt. Die Materialreduktion bringt außerdem Kostenvorteile, sowie Vorteile in Hinblick auf die Luft- und Wasseraufbereitung, die Abfallentsorgung und die Ressourcenschonung mit sich. Darüber hinaus handelt es sich bei Tintenstrahl-Druckverfahren um sehr schnelle Verfahren, die auch vollständig automatisiert werden können. Insbesondere ist es möglich, ein Tintenstrahl-Druckverfahren schon in einen Vorbearbeitungsschritt für ein Bauteil zu integrieren, sodass zwischen dem Urformen des Bauteils und einem fertigen Oberflächenfinish nur noch eine Zwischenstufe bis zum einsatzfähigen Bauteil vorzunehmen ist. Insgesamt können so Herstellungskosten und logistische Kosten gesenkt werden.

Unter einem Tintenstrahl-Druckverfahren werden hier insbesondere Verfahren gemäß der sogenannten InkJet-Technologie verstanden. Diese sind insbesondere in zwei verschiedenen Ausführungsformen durchführbar, nämlich zum einen dem kontinuierlichen Tintenstrahl-Druckverfahren (Continuous InkJet-Verfahren), und zum anderen dem sogenannten DOD-Verfahren (Drop-on-Demand-Verfahren). Dabei zeichnet sich das Continuous InkJet-Verfahren durch eine kontinuierliche Tropfenförderung aus einzelnen Düsen aus. An den Düsen wird eine elektrische Spannung angelegt, welche die Flüssigkeitstropfen nach dem Austreten laden. Eine in einen Tintenstrahl-Drucker integrierte Elektrode lenkt dabei die für das Druckbild nicht benötigten Flüssigkeitströpfchen zu einem Sammelbehälter ab. Von dort aus werden diese zur Wiederverarbeitung in einen Flüssigkeits-Vorratsbehälter zurückgeführt. Die nicht abgelenkten Tröpfchen der Flüssigkeit bilden letztlich das Druckbild. Demgegenüber erfolgt bei dem DOD-Verfahren ein selektives Austreten von Tröpfchen aus den Düsen mittels eines gegebenen Impulses. Dieser Impuls kann durch eine Kontraktion einer Piezokeramik oder thermisch durch den Einsatz einer Gasblase in einer Düsenkammer erzeugt werden. Wie bereits angesprochen, sind solche Tintenstrahl-Druckverfahren voll automatisierbar. Dabei können Ausschussquoten reduziert und Taktzeiten erhöht werden, was letztlich zu Kosteneinsparungen führt. Durch den vergleichweise geringen Materialauftrag können insbesondere Kantenverrundungen sehr gering gehalten werden. Auch Form- und Lagetoleranzen werden durch den geringen Materialauftrag nur unwesentlich beeinflusst, da nur Rauheiten und Kavitäten der behandelten Oberfläche gefüllt werden, wobei vorzugsweise kein vollumfänglich geschlossener Lackfilm auf die Oberfläche appliziert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Schicht der aushärtbaren Flüssigkeit auf die zu glättende Oberfläche aufgebracht wird, wobei oder wonach die erste Schicht nicht ausgehärtet wird. Wenigstens eine zweite Schicht der aushärtbaren Flüssigkeit wird auf die nicht ausgehärtete, erste Schicht aufgebracht. Insgesamt wird eine bestimmte Anzahl von Schichten, nämlich wenigstens die erste Schicht und die zweite Schicht, der aushärtbaren Flüssigkeit auf der Oberfläche übereinander angeordnet, wobei eine letzte Schicht der bestimmten Anzahl von Schichten ausgehärtet wird. Dies bedeutet insbesondere, dass iterativ so lange nicht ausgehärtete Schichten aufeinander aufgetragen werden, bis die bestimmte Anzahl von Schichten erreicht ist, was grundsätzlich bereits nach der zweiten Schicht der Fall sein kann, wobei jedoch auch mehr als zwei Schichten, insbesondere drei Schichten, aber auch mehr als drei Schichten, übereinander angeordnet werden können, wobei ein Aushärten erst nach dem Auftragen der letzten Schicht der bestimmten Anzahl von Schichten, das heißt insbesondere der obersten Schicht, durchgeführt wird.

Allerdings erfolgt dabei in besonders bevorzugter Weise ein Aushärten der gesamten, in einer Mehrzahl von Schichten aufgetragenen, aushärtbaren Flüssigkeit; die Schichten werden also im Ergebnis insgesamt ausgehärtet und vorzugsweise untereinander vernetzt.

Besonders bevorzugt wird die letzte oder oberste Schicht unmittelbar nach dem Auftragen ausgehärtet.

Es ist möglich, dass eine Haltezeit zwischen dem Auftragen der einzelnen Schichten variiert wird, um die Zeit für die Verteilung der aushärtbaren Flüssigkeit zusätzlich zu beeinflussen.

Dass die zunächst aufgetragenen Schichten nicht ausgehärtet werden, hat den Vorteil, dass diese ausreichend Zeit haben, um in einen Gleichgewichtszustand bezüglich der potentiellen Energie auf der Oberfläche zu gelangen, und so insbesondere Vertiefungen auf der Oberfläche auszufüllen und die Oberfläche damit effizient zu glätten. Wird nämlich – insbesondere mit Standardeinstellungen eines herkömmlichen Tintenstrahl-Druckers – eine aufgebrachte Flüssigkeitsschicht sofort ausgehärtet, geschieht dies so schnell, dass die Flüssigkeit keine Zeit hat, in Vertiefungen der Oberfläche einzudringen. Dieser Effekt ist normalerweise beim herkömmlichen Tintenstrahl-Drucken gerade erwünscht, weil so ein sehr geringes Spreiten der einzelnen Flüssigkeitstropfen gewährleistet werden kann, was sich positiv auf die Bildschärfe des Druckbilds auswirkt. Beim Glätten stellt dies jedoch einen Nachteil dar, weil die Flüssigkeit keine Zeit hat, die Positionen mit der geringsten potentiellen Energie zu erreichen. Bei der hier vorgeschlagenen Vorgehensweise können die Vertiefungen Schicht für Schicht gefüllt und die Oberfläche damit geglättet werden, bevor die letzte Schicht – und damit bevorzugt die gesamte aushärtbare Flüssigkeit – ausgehärtet und insbesondere durchvernetzt wird.

Je nach Leistung und/oder Intensität einer Aushärt-Einrichtung, insbesondere einer UV-Strahlungsquelle, muss nach einer bestimmten Anzahl von Schichten ausgehärtet werden, um die Aushärtung für alle darunterliegenden Schichten und damit eine gute Haftung der aushärtbaren Flüssigkeit auf der Oberfläche beziehungsweise den darunterliegenden Schichten gewährleisten zu können. Dabei ist ein Schichtaufbau von drei Schichten, wobei erst die dritte Schicht ausgehärtet wird, ohne weiteres möglich, ohne die Haftung und Durchhärtung der aushärtbaren Flüssigkeit insgesamt signifikant zu beeinflussen.

Die hier beschriebene Vorgehensweise erweist sich als besonders vorteilhaft bei der Verwendung herkömmlicher und nicht modifizierter Tintenstrahl-Druckeinrichtungen, bei welchen eine Lichtquelle zur Bestrahlung der aushärtbaren Flüssigkeit lediglich an und ausgeschaltet werden kann, wobei es jedoch nicht möglich ist, eine Zeit zu verändern, nach welcher die Lichtquelle die Flüssigkeit nach dem Auftragen aushärtet. Beispielsweise kann es bei einer Tintenstrahl-Druckeinrichtung der Fall sein, dass diese eine aufgebrachte Schicht nur eine Sekunde nach dem Druck aushärtet.

Um diese Einschränkung zu umgehen, werden bei der hier vorgeschlagenen Vorgehensweise zunächst die zum Glätten benötigten Schichten der aushärtbaren Flüssigkeit aufgedruckt, ohne dass diese vernetzt werden. Da ein Druckvorgang für eine einzelne Schicht eine definierte Zeit benötigt, beispielsweise 5 Sekunden, wobei mehrere Schichten aufgebracht werden, wird der aushärtbaren Flüssigkeit Zeit gegeben, sich zu verteilen und insbesondere die Vertiefungen der Oberfläche auszufüllen. Werden beispielsweise drei Schichten benötigt, dauert das Auftragen der ersten Schicht – in dem oberen Beispiel – 5 Sekunden, wonach diese erste Schicht nicht vernetzt wird. Direkt danach folgt der Auftrag der zweiten Schicht mit ebenfalls 5 Sekunden. Mit dem dritten und letzten Schritt wird die dritte Schicht aufgetragen, was wiederum 5 Sekunden dauert, und anschließend – nach der erwähnten Wartezeit von einer Sekunde – ausgehärtet und damit vernetzt. Somit hat man für die dritte Schicht noch eine Sekunde bis zur Vernetzung. Da die unteren Schichten jedoch nicht vernetzt wurden, hatte die erste Schicht elf Sekunden Zeit, sich zu verteilen, wobei die zweite Schicht noch sechs Sekunden Zeit hatte, sich zu verteilen.

Auf diese Weise kann eine wesentlich bessere Glättung der Oberfläche erhalten werden, als mit einem reinen Aufbringen der Schichten durch flächigen Druck mit direkter Vernetzung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als aushärtbare Flüssigkeit ein Lack verwendet wird. Besonders bevorzugt wird eine Klarlacktinte oder eine weiße Tinte verwendet. Solche Tinten haben im Vergleich beispielsweise zu Farbtinten einen hohen Materialauftrag pro Schicht, was insoweit günstig ist, als die Anzahl der aufzutragenden Schichten für ein bestimmtes Ergebnis beim Glätten vergleichsweise gering sein kann. Auch eine Verwendung von wenigstens einer aushärtbaren Farbtinte ist allerdings möglich. Gleichwohl ist der Materialauftrag noch geringer als beim herkömmlichen Lackieren.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aushärtbare Flüssigkeit durch Bestrahlen mit UV-Strahlung ausgehärtet wird. Insoweit wird insbesondere eine Flüssigkeit benutzt, welche durch UV-Strahlung aushärtbar ist. Eine UV-Lichtquelle kann in einfacher und kostengünstiger Weise an einer Tintenstrahl-Druckeinrichtung angeordnet sein, was herkömmlicherweise für die hier angesprochenen Tintenstrahl-Druckeinrichtungen, mit denen beispielweise Klarlacktinten druckbar sind, ohnehin der Fall ist, so dass es insoweit keiner Umrüstung bedarf.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche ohne Vorbehandlung geglättet wird. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Oberfläche ein Material aufweist, welches die aushärtbare Flüssigkeit nicht aufsaugt.

Alternativ ist es möglich, dass die Oberfläche vor dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit vorbehandelt, vorzugsweise versiegelt wird. Dies wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die Oberfläche einen Werkstoff aufweist, welcher die aushärtbare Flüssigkeit ohne Versiegelung aufsaugen könnte.

Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Oberfläche vor dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit einem Haftungsverbesserungsschritt unterzogen wird. Dies hat den Vorteil, dass auf diese Weise die Haftung der aushärtbaren Flüssigkeit an der Oberfläche erhöht werden kann. Ein solcher Haftungsverbesserungsschritt kann insbesondere eine Corona-Behandlung, eine Flammen-Behandlung der Oberfläche, ein Anwenden einer haftungsverbessernden Substanz, insbesondere eines sogenannten Primers, oder dergleichen umfassen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Oberfläche eines in einem generativen Verfahren hergestellten Bauteils geglättet wird. Solche generativen Verfahren eignen sich in besonderer Weise, um selbst komplizierte Bauteil mit komplexen Formen schnell und genau herzustellen. Bei dem generativen Verfahren kann es sich beispielsweise um ein 3-D-Druckverfahren und/oder um selektives Lasersintern (Selective Laser Sintering – SLS) handeln. Die mittels generativer Verfahren hergestellten Bauteile weisen allerdings an ihren Oberflächen typischerweise eine hohe Rauheit auf, die insbesondere bei ungefähr Rz = 100 μm liegen kann. Neben dieser Grundrauheit können noch Abweichungen der Bauteilgestalt während der Fertigung entstehen. Ein solches generatives Verfahren erzeugt die Endkontur eines Bauteils schichtweise. Durch Verlagerungen der Bauteillage von bis zu 15° können Stufen entstehen. Die Rauheit, wie auch die Stufen, verursachen einen unerwünschten, minderwertigen optischen Eindruck für die Bauteiloberfläche sowie eine wenig ansprechende Haptik. Gerade im Sichtbereich des Interieurs eines Kraftfahrzeugs sind aber Exklusivität und Qualität gefordert, welche durch solche minderwertigen Eindrücke beeinträchtigt werden können. Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren können in schneller, einfacher und ressourcenschonender Weise gerade solche in einem generativen Verfahren hergestellten Oberflächen geglättet werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Oberfläche eines Interieurbauteils für ein Kraftfahrzeug geglättet wird. Gerade dabei verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile des Verfahrens, insbesondere da es bei einer solchen Oberfläche auf einen hochwertigen und zu der Originalkontur des Bauteils konturtreuen Eindruck ankommen. Die Oberfläche kann insbesondere eine Oberfläche einer Zierleiste, einer Mittelkonsole oder einer Radioblende sein. Es ist auch möglich, dass eine Oberfläche eines Exterieurbauteils oder einer Fahrwerkskomponente eines Kraftfahrzeugs geglättet wird. Auch andere Kraftfahrzeugteile können bezüglich ihrer Oberfläche mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens geglättet werden. Darüber hinaus ist das Verfahren keinesfalls auf die Anwendung bei Kraftfahrzeugbauteilen beschränkt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Wartezeit zwischen dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit und dem Aushärten variiert wird. Eine solche Wartezeit ist insbesondere diejenige Zeit, die zwischen dem Aufbringen einer Schicht, insbesondere einer letzten Schicht, der aushärtbaren Flüssigkeit und dem Beginn des Aushärtens vergeht. Die Wartezeit kann insbesondere variiert werden, um auch bei verschiedenen Oberflächen oder anderweitigen Bedingungen für das Verfahren einen Gleichgewichtszustand bezüglich der Verteilung der aushärtbaren Flüssigkeit vor dem Aushärten zu erreichen.

Dabei ist es zum einen möglich, die Wartezeit dadurch zu variieren, dass eine Aushärt-Einrichtung, insbesondere eine Lichtquelle zum Aushärten der aushärtbaren Flüssigkeit, erst nach einer bestimmten, vorzugsweise variablen Wartezeit nach dem Aufbringen einer Schicht der aushärtbaren Flüssigkeit auf die Oberfläche aktiviert oder eingeschaltet wird. Ist eine Variation dieser Zeit nicht möglich, kann die Wartezeit dadurch variiert werden, dass die Anzahl an unausgehärtet übereinander aufgetragenen Schichten verändert wird. Somit wird insbesondere die Wartezeit zwischen dem Aufbringen und dem Aushärten für die unteren Schichten variiert, da – wie bereits zuvor ausgeführt – lediglich die letzte, oberste Schicht ausgehärtet wird, d. h. die Aushärt-Einrichtung erst dann aktiviert wird, wenn die letzte, oberste Schicht aufgetragen ist.

Das Aufbringen einer Mehrzahl von Schichten übereinander ohne zwischenzeitliches Aushärten hat darüber hinaus den Vorteil, dass eine Gefahr der fehlenden Zwischenschichthaftung zwischen einzelnen Schichten verringert wird, da diese zu einem späteren Zeitpunkt insgesamt ausgehärtet und damit optimal miteinander vernetzt werden. Werden die Schichten dagegen einzeln direkt nach dem Auftragen ausgehärtet, können sich Grenzflächen zwischen einzelnen Schichten ausbilden, wobei die Haftung an den Grenzflächen verringert sein kann.

Schließlich wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, dass nach dem Glätten ein Muster auf die Oberfläche aufgedruckt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass das Muster beim Glätten auf die Oberfläche aufgedruckt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Individualisierung der zu glättenden Oberfläche. Das Aufbringen des Musters kann insbesondere – im Zuge der Oberflächenglättung oder im direkten Anschluss daran – in einer selben Aufspannung erfolgen, sodass das individuelle Muster besonders genau und konturgetreu gedruckt werden kann.

Unter einem Muster wird dabei insbesondere ein geometrisches Muster, ein Bild, eine – vorzugsweise alphanumerische – Beschriftung, ein Piktogramm, eine Ziffer, eine Zahl, ein Sonderzeichen oder dergleichen verstanden.

Es zeigt sich noch, dass auch ein Glätten einer Oberfläche durch Aufbringen einer Schicht der aushärtbaren Flüssigkeit mit anschließender, direkter Aushärtung der Schicht insbesondere für Defekte an einer Oberfläche infrage kommt, welche eine geringe Tiefe aufweisen. Dies kann auch mehrfach wiederholt werden, das heißt es können mehrere, unmittelbar nach ihrem Auftrag ausgehärtete Schichten übereinander angeordnet werden, insbesondere um kleinere Oberflächenrauheiten zu glätten.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Glätten einer Oberfläche 1, bei welchem wenigstens eine aushärtbare Flüssigkeit 3 mittels eines Tintenstrahl-Druckverfahrens, hier insbesondere mittels einer Tintenstrahl-Druckeinrichtung 5 auf die zu glättende Oberfläche 1 aufgebracht wird. Die aushärtbare Flüssigkeit 3 wird nach dem Auftragen auf die Oberfläche 1 ausgehärtet.

Die Tintenstrahl-Druckeinrichtung 5 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform des Verfahrens insbesondere zur Durchführung eines sogenannten DOD-Verfahrens eingerichtet, wobei einzelne Tröpfchen der Flüssigkeit 3 selektiv aus einer Düse 7 mittels eines Impulses ausgetrieben werden, wobei der Impuls durch die Kontraktion einer Piezokeramik 9 oder auch thermisch durch Erhitzen unter Einsatz einer Gasblase, welche in einer Düsenkammer erzeugt wird, bereitgestellt werden kann. Alternativ ist es allerdings auch möglich, dass ein Continuous InkJet-Verfahren angewendet wird, wobei die Tintenstrahl-Druckeinrichtung 5 in diesem Fall eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Bei a) ist dargestellt, dass bevorzugt eine erste Schicht 11 der aushärtbaren Flüssigkeit 3 auf die Oberfläche 1 aufgebracht wird, wobei diese erste Schicht 11 nicht ausgehärtet wird. Dies ist bei a) durch eine als inaktiv gekennzeichnete Aushärt-Einrichtung 13 dargestellt.

Bei b) ist dargestellt, dass eine zweite Schicht 15 der aushärtbaren Flüssigkeit 3 auf die erste Schicht 11 aufgebracht wird, wobei auch die zweite Schicht 15 nicht ausgehärtet wird.

Diese Vorgehensweise wird bevorzugt so lange wiederholt, bis eine bestimmte Anzahl an Schichten, wenigstens aber die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 15, auf der Oberfläche 1 übereinander angeordnet sind. Insoweit ist bei c) dargestellt, dass eine dritte Schicht 17 auf die zweite Schicht 15 aufgebracht wird. Nach dem Auftragen der letzten, obersten Schicht der bestimmten Anzahl von Schichten, hier also der dritten Schicht 17, erfolgt dann ein Aushärten zumindest der obersten Schicht, besonders bevorzugt allerdings ein Durchhärten und Durchvernetzen aller aufgetragenen Schichten 11, 15, 17, d. h. der gesamten aushärtbaren Flüssigkeit 3, wobei das Aushärten hier bei c) schematisch durch die aktiv dargestellte Aushärt-Einrichtung 13 angedeutet ist.

Insbesondere durch eine Variation der Anzahl an aufgetragenen Schichten 11, 15, 17 der aushärtbaren Flüssigkeit 3 vor dem Aktivieren der Aushärt-Einrichtung 13 kann eine Wartezeit zwischen dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit 3 und dem Aushärten derselben verändert werden. Dabei gibt das Aufbringen einer Mehrzahl von Schichten 11,15, 17 auf die Oberfläche 1 der aushärtbaren Flüssigkeit 3 zumindest den unteren Schichten hinreichend Zeit, in Vertiefungen, Rauheiten und/oder Kavitäten der Oberfläche 1 einzudringen.

Dies wird im Folgenden näher erläutert: Bei d) ist dabei eine zeitliche Abfolge des Aufbringens der aushärtbaren Flüssigkeit 3 dargestellt, bei welcher ein Aushärten mittels der Aushärt-Einrichtung 13 direkt nach dem Aufbringen erfolgt. Dabei zeigt die Folge von einzelnen Abbildungen bei d), dass der aushärtbaren Flüssigkeit 3 bis zu deren Aushärten nicht genügend Zeit bleibt, um in eine Kavität 19 der Oberfläche 1 einzudringen, beziehungsweise eine bezüglich der potentiellen Energie minimierte Gleichgewichtslage in der Kavität 19 einzunehmen. Dies ist beim herkömmlichen Tintenstrahl-Drucken sogar erwünscht, weil so eine Spreitung der einzelnen Flüssigkeitstropfen minimiert und dabei das Druckbild möglichst scharf gestaltet werden kann. Für das Glätten der Oberfläche 1 ist der beschriebene Effekt jedoch höchst nachteilig, weil so gerade die auszufüllenden Vertiefungen oder Kavitäten 19 nicht gefüllt werden.

Bei e) ist demgegenüber schematisch in einer entsprechenden Bildfolge dargestellt, dass der Flüssigkeit 3 genügend Zeit bleibt, in die Kavität 19 einzudringen und dort eine Gleichgewichtslage bezüglich einer minimalen potentiellen Energie einzunehmen, wenn genügend Wartezeit bis zum Aushärten der aushärtbaren Flüssigkeit 3 mittels der Aushärt-Einrichtung 13 verbleibt.

Eine solche ausreichende Wartezeit kann zum einen durch Veränderung der Zeit zwischen dem Aufbringen einer einzelnen Schicht der aushärtbaren Flüssigkeit 3 auf die Oberfläche 1 und einem Aktivieren der Aushärt-Einrichtung 13 gewährleistet werden. Wo dies allerdings nicht möglich ist, oder auch aus anderen Gründen, kann die Wartezeit aber ebenso verändert werden, indem die Zahl der nicht ausgehärteten Schichten 11, 15 bis zum Aushärten der letzten, obersten Schicht 17 verändert wird.

Als aushärtbare Flüssigkeit 3 wird bevorzugt ein Lack, insbesondere eine Klarlacktinte, oder eine weiße Tinte, verwendet.

Die aushärtbare Flüssigkeit wird bevorzugt durch Bestrahlen mit hier bei d) und bei e) schematisch dargestellter UV-Strahlung 21 ausgehärtet. Die Aushärt-Einrichtung 13 ist in diesem Fall besonders bevorzugt als UV-Strahlungsquelle, insbesondere als UV-Lampe, ausgebildet.

Es ist möglich, dass die Oberfläche 1 ohne Vorbehandlung mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens geglättet wird. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Oberfläche 1 die verwendete aushärtbare Flüssigkeit 3 nicht aufsaugt. Insbesondere dann, wenn die Oberfläche 1 allerdings ein Material aufweist, welches die aushärtbare Flüssigkeit 3 aufsaugt, empfiehlt sich eine Vorbehandlung der Oberfläche 1 vor dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit 3, wobei die Oberfläche 1 bevorzugt versiegelt wird.

Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Oberfläche 1 vor dem Aufbringen der aushärtbaren Flüssigkeit 3 einem Haftungsverbesserungsschritt unterzogen wird, beispielsweise einer Corona-Behandlung, einer Flammen-Behandlung, oder indem ein Primer aufgetragen wird.

Besonders bevorzugt ist die Oberfläche 1 die Oberfläche eines in einem generativen Verfahren, insbesondere einem 3-D-Druckverfahren, hergestellten Bauteils; dabei kann die Oberfläche 1 insbesondere durch selektives Lasersintern hergestellt sein. Solche Oberflächen weisen typischerweise eine erhöhte Rauheit auf, sodass sich bei diesen in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens verwirklichen. Darüber hinaus trägt das hier vorgeschlagene Verfahren dazu bei, in einem generativen Verfahren hergestellte Bauteile auch für mit Blick auf eine optische Anmutung und/oder eine Haptik sensible Bereiche, beispielsweise dem Interieur eines Kraftfahrzeugs, anwendbar zu machen.

Die Oberfläche 1 kann demnach insbesondere die Oberfläche eines Interieurbauteils für ein Kraftfahrzeug, insbesondere die Oberfläche einer Zierleiste, einer Mittelkonsole oder einer Radioblende sein.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach dem Glätten oder schon beim Glätten der Oberfläche 1 im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens ein Muster, beispielsweise ein geometrisches Muster, ein Bild, eine alphanumerische Beschriftung, ein Piktogramm, und/oder wenigstens eine Ziffer, eine Zahl oder ein Sonderzeichen, auf die Oberfläche 1 aufgedruckt wird. Auf diese Weise kann die Oberfläche 1 noch während des Glättens oder unmittelbar nach dem Glätten – besonders bevorzugt in einer selben Aufspannung, vorzugsweise mit derselben Tintenstrahl-Druckeinrichtung 5, bedruckt und damit individualisiert werden.

Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren ein konturtreues, schnelles, ungefährliches und umweltschonendes Glätten einer Oberfläche 1 möglich ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 10031030 A1 [0004]
  • DE 102007017503 B3 [0005]
  • DE 19532724 A1 [0006]
  • DE 10323412 A1 [0007]