CN107521239A - 无掩模喷绘和印刷 - Google Patents

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罗尔夫·本泽
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Abstract

本公开涉及无掩模喷绘和印刷，具体地，本公开涉及一种用于使用着色剂对复杂表面上的外涂料进行自动无掩模喷绘的装置(以及对应的操作方法)，其中所述复杂表面是飞机的一部分。所述装置包括多轴机器人，该多轴机器人包括用于所述着色剂的至少一个涂覆器，其中所述至少一个涂覆器被构造为使用着色剂喷射技术将所述着色剂涂覆至所述复杂表面。

Description

无掩模喷绘和印刷
技术领域
本公开总体涉及自动无掩模喷绘。具体地，本公开涉及使用着色剂对复杂表面上的外涂料(external paint)进行自动无掩模喷绘，其中所述复杂表面是飞机的一部分。
背景技术
当今，涂层涂覆的效率变得越来越重要。例如，喷涂之类的常规技术常常具有涂料材料过度喷涂的大问题。这种情况是由涂料的高度雾化造成的，涂料的高度雾化伴随有非常细小的喷雾。成问题的是，被喷雾的涂料的一部分没有到达期望区域。为保护特定区域免受涂料的影响并且为了获得选择性的、轮廓鲜明的喷绘结果，需要如掩模之类的无附加值的工艺步骤。另外，过度喷涂导致大量的材料浪费和低转换效率。由于这些影响，在喷绘工艺期间存在增加的过滤负荷和更高水平的排放。这些排放必须通过大量的舱室气流来去除，这增加了喷绘涂覆的总体能量消耗。尤其在航空和航天工业以及船舶工业，这些因素起到重要的作用，因为在喷绘工艺期间必须进行许多体力劳动。这也导致对于雇员保护的重要努力。
在这点上，如标识、字母或图画之类的选择性喷绘在喷绘之前和之后需要若干手动掩模/去掩模的步骤。这些步骤还花费大量时间和金钱。考虑到这些方面，有理由研究带来针对这些问题的适合解决方案的技术。所谓的“无掩模喷绘技术”对之前的常规喷涂工艺提供令人关注的替代。在这些技术中，主要不同的技术被概括，其在之前没有掩模步骤的情况下允许对选择区域或线条进行喷绘。另外，将仅涂覆涂层所需的涂料。因此，存在非过度喷涂的工艺。
发明内容
在此背景下，本申请人决定对目前被高度关注的两个特定应用案例进行研究：
-将耐磨涂料(WRP)涂覆在外表面(例如着陆襟翼)上的最终面漆上。
-装饰工艺的应用，包括在飞机部件(例如鲨鳍小翼(Sharklet)，垂直尾翼平面(VTP))的外表面上涂覆技术标识。
然而，通过以前所谓直接印刷的经验，引起其应用的局限性。此外，需要减少喷绘前的无附加值工艺(诸如掩模)以能够实现并涵盖速度增加。
在这点上，必须注意，先前的技术不能被用于极度弯曲的表面或者以仰位(overhead position)使用。这就是为什么先前的技术仅可用于VTP。此外，先前的技术只能涂覆墨，并且不能印刷一些现有的涂料。
因此，需要实现一种避免上述问题中一个或多个或者其它相关问题的方案。
在第一方面，提供一种用于使用着色剂对复杂表面上的外涂料进行自动无掩模喷绘的装置，其中所述复杂表面是飞机的一部分，该装置包括多轴机器人，该多轴机器人具有用于所述着色剂的至少一个涂覆器，其中所述至少一个涂覆器被构造为使用着色剂喷射技术将所述着色剂涂覆至所述复杂表面。以此方式，涂料和墨均可被涂覆，并且飞机的复杂表面也可被喷绘。
在该第一方面的第一改进中，所述涂覆器可以是静电喷枪和旋杯式(rotary-bell)喷涂涂覆器中的一种。因此，本公开可以尽可能地利用现有的技术来实施。
在该第一方面的第二改进中，所述至少一个涂覆器由彼此平行安装的多个涂覆器组成。以此方式，喷绘过程得以加速。
在该第一方面的第三改进中，所述着色剂可以是涂料和墨中的一种。附加地或者替代地，所述外涂料可以是外打底剂(external primer)、底漆、面漆、装饰性涂料(decoration coating)、清漆、功能性涂料(funtional coating)和最终面漆上的耐磨涂料中的一种。此外，附加地或者替代地，所述飞机的所述部分可以是垂直尾翼平面、襟翼、所述飞机的机身的至少一部分、所述飞机的机翼的至少一部分和所述飞机的引擎舱(nacelle)的至少一部分中的一种。因此，飞机的任何部分均可用任何必要的涂料被高精度地涂布。
在该第一方面的第四改进中，所述着色剂喷射技术可以是压电喷射阀技术。因此，实现了能够处理各种各样的着色剂(即不同的粘度和粒径)的技术。
在该第一方面的第五改进中，所述着色剂喷射技术可以是冲出式流体喷射技术(flush-out fluid ejecting technology)。在这点上，提出了能够特别处理具有高粘度并基于触变颜料的涂料的技术。
在该第一方面的第六改进中，所述着色剂喷射技术可以是喷墨技术。在此，实现了具有高结构分辨率、高印刷速度和通用着色剂的无击打式印刷方法。
在该第一方面的第七改进中，所述着色剂喷射技术可以是振荡单分散液滴产生技术。因此，获得了等尺寸液滴产生的强的可重复性。
在该第一方面的第八改进中，所述着色剂喷射技术可以是超声振动喷嘴喷墨技术。在此，实现了具有高产量的技术。
在第二方面，提供了一种使用着色剂对复杂表面上的外涂料进行自动无掩模喷绘的方法，其中所述复杂表面是飞机的一部分，并且其中使用包括用于所述着色剂的至少一个涂覆器的多轴机器人，所述方法包括使用着色剂喷射技术通过所述至少一个涂覆器将所述着色剂涂覆至所述复杂表面的步骤。
更进一步，将注意到，所述方法方面也可以体现在包括至少一个处理器和/或适合机构的所述第一方面的装置上，以实现控制相关的方面。
附图说明
在下文中参考附图描述本文提出的技术的实施例，其中：
图1示出根据本公开的装置的示例性配置。
图2A示出按需喷墨(DOD)热喷墨印刷头的构造；
图2B示出用压电驱动DOD系统产生液滴；
图2C示出单个和多个连续喷墨系统的操作原理；
图2D示出使用喷墨技术的测试印刷；
图3A示出在引入振动干扰后使用层流流体射流的瑞利衰减进行的振荡的单分散液滴产生的原理；
图3B示出液滴涂覆器的功能设计；
图4A示出超声振动喷嘴喷墨的液滴喷射原理；
图4B示出所谓的Vista印刷头的示意图；
图4C示出Vista喷墨系统印刷常规涂料；
图5A示出压电喷射阀的示意图；
图5B示出利用压电喷射阀涂覆流体的原理；
图6A示出具有功能部件的推出式流体喷射器(Push-Out Fluid Ejector)的示意图；
图6B示出利用推出式流体喷射器产生液滴的四个阶段；
图6C示出与推出式流体喷射器有关的不同可能的流体喷射器；
图7A示出替代技术，在此是利用粉末气刷(powder airbrush)的选择性涂料喷涂；
图7B示出另一替代技术，在此是电子照相工艺；
图7C示出又一替代技术，在此是激光声波技术(laser-sonic technology)；
图8示出方法实施例，其也反映设备实施例的部件之间的相互作用；
图9A示出Desothane CA 9100的和Alexit H/S Basecoat 411-22Black的流动曲线；以及
图9B示出放大的图9A的测试的Alexit H/S Basecoat 411-22的粘度曲线
具体实施方式
在下面的描述中，为了说明而非限制的目的，阐述具体细节(诸如特定标志性步骤)以提供对在此提出的技术的全面理解。本领域的技术人员将明白，本技术可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实施。
此外，本领域的技术人员将理解，在此说明的服务、功能和步骤可以使用协同编程的微处理器发挥作用的软件或者使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或通用计算机而实施。也将理解，虽然下面的实施例在方法和设备的情况下被描述，在此提出的技术也可以被体现在计算机程序产品中以及被体现在包括计算机处理器和联接到该处理器的存储器的系统中，其中存储器被编码有执行在此公开的服务、功能和步骤的一个或多个程序。
在这点上，本公开可以被概括如下(这并不排除在随后的描述中的某些拓展)：
·利用用于定制标志、技术标识和划区、文字以及如机身之类的非常复杂的几何形状上的受限的特定区域的非过度喷涂涂覆飞机涂料和墨是减小喷绘的处理时间的非常有吸引力的方法。在涂覆墨和涂料之前的整个掩模过程可以被省去。
·如图1中所示，使用多轴机器人101的方法是涂覆印刷在航空表面上的墨和涂料的下一步发展。尤其是对于涂覆在VTP上，已经开发了一种由简单的台架单元(gantryunit)引导的印刷单元。这里，对于仰位涂覆或极度弯曲表面的涂覆没有给予灵活性，本公开克服了这一点。
·印刷和喷射技术原理适用于在复杂的飞机部件和几何形状上的现有的飞机涂料或墨。该技术的整合可被直接安装在多轴机器人上。
·为了改进并提高面积效率，印刷和喷射技术可以通过更多几个印刷喷口102(例如彼此平行安装)来扩展。
·应用领域：用于定制标志和图片、文字、技术标识和划区、以及需要用功能性涂层保护的特定受限区域的每个装饰性和功能性涂层。这两个领域的应用都需要具有满足外部喷绘要求的轮廓鲜明的边缘的非过度喷涂涂料涂覆。
·印刷和喷射技术原理可被用于在飞机和需要功能性涂层的特定受限区域上产生定制标志、技术标识和划区、文字。涂覆的场所可以是喷绘车间。
·所使用的涂料和/或墨应例如为外涂料，如面漆、底漆、功能性涂料。
在工业上，根据操作目的，有许多不同的涂布方法可用。从简单的刮涂到丝网印刷或真空喷涂涂覆，许多不同的技术被使用，在每种情况下适用于最佳结果。根据给定的需要，工业部门中的一些“经典”原理多年来已经证明了自己，并且已经被很好地证实。例如，当今在图形印刷行业中的应用在工艺方面以及印刷材料方面都被很好地优化和高度标准化(例如：PSO“平版印刷过程标准(Process Standard Offset)”)。工艺的每个步骤和每个部分都可以协调一致。在喷绘行业中也遵循同样的观念。当代的涂料被很好地改性以便以适当的涂布工艺用于其各自的应用。
在无掩模/非过度喷涂涂覆(特别是汽车或航空航天喷绘活动)的相当新的市场中发现了另一种情况。虽然在该领域中有一些研究活动，但不幸的是，今天，到现在为止还没有市售的“即用型系统”。但是市场上存在潜在的技术，这些潜在技术可以选择性地进行一些修改来使用。本申请人的研究活动取得了一些有希望的结果。
为了找到合适的技术，知道其应被用于什么应用案例是非常重要的。基本上，存在两种高度关注的案例。首先，将耐磨涂料(WRP)涂覆于外表面(例如着陆襟翼)上的最终面漆上，其次，用于装饰工艺，包括在AC部件(例如鲨鳍小翼、VTP)的外表面上涂覆技术标识。
在本申请人进行的研究中，成功测试了两种典型的涂料材料：Desothane HS CA9100(来自PPG航空)和外涂料系统Alexit H/S Basecoat 411-22(来自美凯维奇(Mankiewicz))。因此，这两种涂料系统可以作为本公开中进一步技术研究的基础。然而，这并不阻止其它涂料/墨的使用。
Desothane HS CA 9100/Alexit H/S Basecoat 411-22
两种涂料都是2K-系统，适用期从1小时到2小时。在50-80％的湿度下，典型的处理温度为大约15-35℃。该涂料适合于常规的空气喷涂和低压静电涂覆。在Desothane HS CA9100的情况下，如果需要，还可以通过高流量低压力(HVLP)空气喷涂、刷子或辊进行涂覆。在下面的表1中，示出了涂料材料的可用技术数据。除了这些事实，一个重要的方面是涂料的流变学分析。特别是该涂料显示出什么样的流动特性，它们是否是例如被剪切的？许多技术具有相当小的粘度范围，在该范围内它们最佳工作，因此粘度也会是限制因素。为此，用流变仪Physica UDS-200测量两种涂层材料。
表1：
测试程序由三部分组成。首先，样本将以低剪切速率剪切，以进行均化，此后，剪切速率增加到最高速率，最后该值将被保持短时间。在表2中，描绘了完整的测试程序。
表2：
两种材料均被测试三次。结果，计算出具有标准偏差的均值曲线。在测量期间，剪切速率范围从2至200s-1。对于所有测试，测试温度保持在23℃。在图9A和图9B中，示出了Desothane CA 9100和Alexit H/S Basecoat 411-22Black的流动曲线。
如图9A中所见，涂料材料具有两种不同的流动特性。同样地，粘度范围明显不同。耐磨涂料具有比装饰底漆高得多的粘度值。其从约275毫帕·秒开始，与仅具有27毫帕·秒的第二涂料材料不同。此外，在较低的剪切速率下，假塑性流动比其它测试样本更加显著。仅在剪切增加25s-1时，有接近200毫帕·秒的下降。对于装饰底漆Alexit，该下降相当少。其总计大约9毫帕·秒。
在图9B中，为更好的说明，所测试的Alexit H/S Basecoat 411-22的粘度曲线被放大。令人感兴趣的是，从20至200s-1，Alexit示出了准牛顿流动，其特征是水平直曲线。没有显示剪切稀释特性。
用户需求规范
关于涂料材料的研究和用户的需求，给出了良好的范围和关于非常需要无掩模/非过度喷涂技术的哪些特征的相关信息。例如，可能有双组分涂料系统。涂覆器(特别是流体引导部件)的良好清洁能力以及也许“即时(on-the-fly)”混合系统的存在可以是做出对适当技术的正确选择的重要方面。通过流变学分析，获得了两种涂料的特定值，其可用于本公开的目的。因此，仅在如10000毫帕·秒或更高的非常高的粘度下成功运行的“按需喷墨”系统，可以从相关技术的列表中被排除。结合所有这些方面，得出了适合的无掩模/非过度喷涂技术的用户需求规范，具有以下几点，在下表3中示出：
表3：适合的无掩模/非过度喷涂技术的用户需求规范
潜在技术概述
按照以上在此定义的用户需求规范，评估了适合的无掩模喷绘技术。每种技术在其与所期望的应用案例(例如WRP和装饰性涂料)有关的品质、潜力和限制性方面进行了评论。该领域的五种技术被选出。在该选择中，我们具有从典型的DOD技术到全新的发展的宽的范围。该五种有前途的技术是：
·喷墨技术
·振荡单分散液滴产生
·超声振动喷嘴喷墨
·压电喷射阀
·推出式流体喷射(EPJet)
下面我们将详细介绍每项技术。将讨论基本原理。
喷墨技术(使用涂覆器102a)
喷墨技术是一种无击打式印刷方式，其具有若干特征。除了高结构分辨率(高达50μm)和高速涂覆(高达100m/min)的能力外，喷墨技术还可以处理大量的功能性流体，例如微乳液、分散体或纳米颗粒胶体。为达到完全的位置精度，最大液滴飞行距离通常被限制于喷嘴板和基底之间为2mm至5mm附近的范围。然而，如果要涂覆装饰主题或照片级真实的图片(例如丝网四色印刷CMYK)，则喷墨技术提供与复杂性、速度和可重复性有关的能力。如果决定使用该方法，可以考虑两种不同的方式：一种方式可以使用改性的常规涂料，特别是在粘度及其粒径分布方面改性的常规涂料。另一种可能是(如果有强烈需求)为特定应用案例开发全新的墨配方，诸如上述公开的来自美凯维奇的墨。在该方式中，开发了适合于工业喷墨印刷机的不同的底漆/清漆。基本上有两种喷墨系统可用：按需喷墨或连续喷墨。
按需喷墨(DOD)：
在DOD系统中，有两种不同的功能原理。一种是热喷墨(TIJ)，而另一种被称为压电喷墨(压电-DOD)。TIJ通常被称为“气泡式喷墨”。这归因于液滴产生包括加热步骤的事实。在该步骤中，墨将被部分加热；这导致因形成气泡的“蒸汽”爆发。该气泡引起墨室中的体积变化和压力增加，这最终通过喷嘴将液滴从墨室推出至基底上(见图2A)。
压电DOD系统以类似的方式(就体积变化而言)工作，但有所不同：液滴产生的体积变化不是归因于加热步骤，而是由于压电驱动效应(见图2B)。
连续喷墨(CIJ)：
CIJ以连续产生液滴射流工作，该液滴射流由许多小墨滴组成。振动压电晶体产生声波，使液体流以规律的间隔破碎成液滴。这些液滴穿过充电电极，充电电极在液滴表面上为液滴提供特定的电荷。为做到这一点，墨必须充分导电(例如在50Ωcm和2000Ωcm之间)。之后，“带电”液滴飞过电场(偏转板)。根据液滴的电荷，偏转的程度变化。不带电的液滴将不会偏离，而带电的液滴将会通过电场而与其携带的电荷成比例地偏转。偏转调节哪个液滴飞到基底上，并调节哪个液滴涂覆在沟槽(gutter)中。图2C中示出单个和多个CIJ的原理。CIJ的高工作频率提供了良好的高速喷墨印刷和高液滴速度(50m/s)的能力，并允许至基底的大的涂覆距离。因此，CIJ经常用于包装行业中的标识过程，并且是一种有价值的替代技术(参见图2D中的使用案例示例)。
振荡单分散液滴产生(使用涂覆器102b)
一种新技术(关于涂料涂覆)是振荡单分散液滴产生(OMD)。该技术基于层流流体射流的瑞利衰减。通过由流体射流中的振荡引入振动干扰来控制该机制，以产生具有已知尺寸的液滴。与典型的喷涂涂覆(在喷涂中有许多不同液滴尺寸)相比，大的优势在于产生相同尺寸液滴(单分散液滴尺寸分配)的强的可重复性。图3A中示出OMD技术的功能原理。此外，图3B中示出了液滴涂覆器102b的示意图。
OMD技术还用于药剂学或计量学(聚合物颗粒的生产、测量设备的校准)中的技术应用。自2010年(“绿色车身项目”启动)至今，已经知道一种新的无掩膜喷绘方法开发的途径。此处的主要应用是为汽车工业(不同颜色的车顶、带有装饰条纹的车蓬等)涂覆选择性的涂层。
在该技术中应考虑的一个重要方面是OMD不适于典型的按需喷射涂覆。这意味着该设备不能仅推出单个液滴。当开始振荡时，产生液滴流。在涂覆进行时，停止流的唯一方式是关闭流体路径阀。与这种阀的“慢”关闭时间(与喷墨压电致动器相比)相关，在特定的短时间序列(～1毫秒)内的单个液滴是不可能的。对于全体选择性涂层(如具有轮廓鲜明的边缘的条纹)，如果涂层开始和结束于部件，则这不是排除的标准。
超声振动喷嘴喷墨(使用涂覆器102c)
在本章中，描述了超声振动喷嘴喷墨系统(UVI)，其是被称为“振动孔发生器”(首先商业化的振动喷嘴液滴发生器被用于对肺进行用药管理(吸入器)或用于印刷车间中的润湿器)的技术的进步。这种技术的一种新的方式已被提出，开发的主要焦点尤其在于通过使用常规涂料系统与高产量喷墨沉积涂覆相结合的制造过程中的涂层。喷墨工艺已经用用于汽车和飞机主体制造的纤维素涂料和双组分聚氨酯涂料成功测试。
对于该技术，如图4A所示，使用了包含喷嘴阵列的柔性膜的超声振荡。该技术也与前面说明的振荡单分散液滴发生器非常相似。驱动液滴喷射所需的能量源自孔的振荡。该快速运动引起与孔接触的液体的加速，这产生高压形式的反作用力。该压力使液体的脉动射流通过喷嘴。在通过喷嘴的那一刻后，流出流均匀地破碎成液滴。液滴尺寸直接受喷嘴设计(直径)和振荡频率控制。
该技术的主要优点之一在于更高的产量以及就粘度和最大粒径(100毫帕·秒-如果剪切稀释则更高；最大粒径为50μm)而言比用常规的喷墨方法具有更宽范围的相容液体。图4A中示出了超声振动喷嘴喷墨系统的液滴喷射原理。
此外，图4B中描绘了称为Vista喷墨的UVI印刷头102c的示意图。如图4B中所示，印刷头由不同的部分组成：每个喷嘴是“指部(finger)”的一部分，其将由内部的压电元件单独致动。在喷嘴板上在喷嘴之间设置细缝以避免机械串扰。简单的液滴喷墨原理，特别是印刷头结构带来一些益处。其允许涂料容易地再循环，这有助于更好的自清洁和更少的堵塞。也可以使用流体中更大的颗粒。在这点上，图4C示出印刷常规涂料的喷墨系统。
压电喷射阀(使用涂覆器102d)
另一个令人感兴趣的技术是压电喷射阀(PJV)或喷射分配技术(JettingDispensing Technology)。广泛应用于电子封装工业中，以将粘合剂材料或焊膏涂覆至如印刷电路板(PCB)等不同种类的基底。喷射分配技术近年来发展非常迅速，因为其处理大范围的可用材料(关于粘度和粒径而言)并在高达3000Hz的高频下工作的能力。这种可变性对于无掩模/非过度喷涂涂覆中的常规涂料材料的操作可以是一个大的优点。图5A中示出典型的压电喷射阀102d。该设备主要由压电致动器、带有密封球的杆和喷嘴组成。杆被机械连接至振荡致动器，因此每个运动将被直接传递到像阀一样打开和关闭喷嘴的密封球。
如图5B中所示，压电喷射阀102d的流体涂覆遵循这些步骤：供应压力将经由流体路径被施加，并且球座区域周围的整个体积将被所需的介质再填充。通过将球移开球座，流体将被允许填充座区域。随后，球以已知的速度迅速向下移动以撞击喷嘴的座。座区域处的流体被向下的球困住，并找到其唯一的出口路径离开喷嘴孔。在此情况下，流体压力变得非常高，并且流体以流束喷射出喷嘴。
根据流体的体积、流变性和表面张力，流束分解成许多相等尺寸的液滴，或者其收缩成一个大的液滴。利用正确的频率和合适的流体材料，可以以高的可重复性每秒涂覆几百个点。
替代操作的喷射阀
在这一点上，必须注意，除了压电驱动的喷射阀之外，可用替代的驱动方法。用于阀门打开的常见变型是通过电磁力或气动操作。液滴产生原理与用压电技术的相同。所以，这些涂覆器的利弊也是类似的。主要区别在于高开关频率(气动驱动设备-大约300Hz)的能力较低，以及由高开关频率引起的电磁线圈(电磁驱动设备)的有问题的加热。
推出式流体喷射器(EPJet)(使用涂覆器102e)
在下面，参考一种称为EPJet的特殊的推出式流体喷射器技术。从一开始，EPJet的主要目标是印刷高粘性和触变颜料基的涂料。因此，已经使用了结合喷射阀分配和喷墨技术的原理的基本原理。为了获得所需的高动能以适合于具有高粘度的涂料的液滴产生，已经设计出压电驱动控制阀(导向阀)102e，其具有处理高开关次数(kHz范围内的频率)并同时调节高压力(高达30巴)的能力。该“控制单元”将与射流单元(fluidic unit)连接。图6A中显示该涂覆器102e的示意图。
用该设备进行的液滴产生包括以下步骤：通常，气动/控制单元产生多个高瞬态、高能量压力脉冲。这些脉冲控制配备有DOD分配器的一次性射流单元以喷射具有受控体积的液滴。单个液滴产生具有四个阶段(见图6B)。首先，控制压力(pc)较高，并且流体压力(pFl)非常低，并且射流单元呈现关闭状态。接下来，压力pc降低到流体压力以下，这将使膜在两个压力水平之间偏转，并因此获得打开状态。由于流体压力，流体室开始填充。此后，压力pc再次上升，并且膜关闭流体支持部。流体室中压力持续增加，并且最终，流体将通过喷嘴孔被非常快地驱出并产生液滴(推出状态)。至少控制压力结束于第一状态的初始水平，并且过程再次开始。
根据使用的控制压力和喷嘴的几何形状，剂量体积可在宽的范围内选择。该设备的另一个令人感兴趣的特征在于其惯常的一次性射流单元。电子喷绘器(E-painter)可以提供宽范围的不同的流体喷射器。从对于双组分材料的内/外混合单元的“按需喷涂”，到经典的高速分配，许多不同种类的喷射器是可能的(见图6C)。
用于多色喷涂方案的替代技术
最后，为了结束围绕无掩模喷绘涂覆的相关技术的功能描述的循环，给出了多色喷涂方案的附加替代技术的简短概述。
粉末气刷
粉末气刷技术用于将粉末涂层材料有目的地涂覆在各种基底材料上。该开发的主要内容是特别设计的圆形喷射喷嘴102，其允许精确的准时(punctual)喷涂模式。该性能使轮廓鲜明的选择性涂层能够具有小于0.2mm的不确定性区域。图7A中示出粉末气刷的典型使用案例的示例。
电子照相
有创新性的选择性涂布技术的另一示例是电子照相工艺。最初，想要一种用于建筑使用案例中的玻璃材料的装饰性涂层的合适的快速高效的印刷技术。今天，涵盖了不同工业领域(涂布内部、外部大小零件)的广泛领域。该技术使得直接在几乎任何种类的材料(金属、玻璃、陶瓷、石头和塑料)上基于CMYK印刷的装饰性涂层成为可能。该方法的一个大的优点是所涂覆的涂层对磨料、化学制品、温度和紫外线的影响具有高抵抗力，这注定其用于户外应用。图7B中示出电子照相工艺的原理。
激光声波技术
激光声波技术是一种激光诱导的向前转移工艺(LIFT工艺)。这意味着涂料材料的转移将借助聚焦激光束被诱导。激光束被引导至湿涂料膜表面上。激光的能量在该涂料膜中生成蒸汽泡，这最终导致破裂，并且将涂料液滴推至印刷基底上。图7C中示出了示意性原理。
该工艺的一个特征是印刷各种不同流体材料的能力。从常规的凹版墨或柔性版墨到涂料和功能性材料(如导电墨)都可利用此技术。由于这个原因，大的不同应用的领域是可行的。
评估
基于上述公开中的选择，在此主要目的是建立需求和技术规范的适合目录。特别是有关应用案例(如装饰性涂层或WRP喷绘)的可能用途的信息是焦点。因此，评估了四个不同的主要类别。这些主要类别涉及材料、层性能、涂覆性能和可能的应用领域等主题。每个类别分别具有其详细需求及其技术标准，这应有助于对整个领域中的技术进行分类。
各种技术之间存在非常显著的差异。经过对完整选择的详细评估，有三种非常有前途的技术可用于所限定的应用案例。这些技术是：
-压电(磁)喷射阀技术，
-EPJet印刷机，和
-Vista喷墨技术
所有这些技术通常是微量涂覆器。该技术类型为在无掩模喷绘涂覆中的使用带来一些附加的益处。
除了处理所需的粘度和颜料尺寸的能力之外，这些技术由于其在可用流体材料方面的高灵活性及其涂覆性能(DOD的能力、更大的涂覆器距离的可能性等)脱颖而出。例如，与喷墨技术相比，不需要涂料材料的额外的流变或材料改性过程。
由上可知，本公开实现了以下优点中的一个或多个：
·减轻重量
·通过无掩模装饰和涂料涂覆工艺缩短交付周期
·减少材料消耗
·减少工时
·减少环境影响(挥发性有机化合物(VOC)减少))
相信在此提出的技术的优点将从前面的描述中得到充分的理解，并且显而易见的是，可以在其示例性方面的形式、结构和配置方面做出各种改变，而不脱离本公开的范围或不牺牲其所有有益效果。因为在此提出的技术可以以许多方式改变，所以将认识到，本公开应仅由所附权利要求书的范围的限制。

Claims (12)

1.一种用于使用着色剂对复杂表面上的外涂料进行自动无掩模喷绘的装置(10)，其中所述复杂表面是飞机的一部分，该装置(10)包括：
多轴机器人(101)，包括用于所述着色剂的至少一个涂覆器(102；102a-102e)；
其中所述至少一个涂覆器被构造为使用着色剂喷射技术将所述着色剂涂覆至所述复杂表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述涂覆器是下列中的一种：
静电喷枪，和
旋杯式喷涂涂覆器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个涂覆器由彼此平行安装的多个涂覆器组成。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂是涂料和墨中的一种。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述外涂料是下列中的一种：
外部打底剂，
底漆，
面漆，
装饰性涂料，
清漆，
功能性涂料，和
最终面漆上的耐磨涂料。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述飞机的所述部分是下列中的一种：
垂直尾翼平面，
襟翼，
所述飞机的机身的至少一部分，
所述飞机的机翼的至少一部分，和
所述飞机的引擎舱的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂喷射技术是压电喷射阀技术。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂喷射技术是冲出式流体喷射技术。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂喷射技术是喷墨技术。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂喷射技术是振荡单分散液滴产生技术。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述着色剂喷射技术是超声振动喷嘴喷墨技术。
12.一种使用着色剂对复杂表面上的外涂料进行自动无掩模喷绘的方法，其中所述复杂表面是飞机的一部分，并且其中使用包括用于所述着色剂的至少一个涂覆器(102；102a-102e)的多轴机器人(101)，所述方法包括以下步骤：
使用着色剂喷射技术通过所述至少一个涂覆器将所述着色剂涂覆至所述复杂表面(S1)。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171229

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