CN107847960A - 车身的数字印刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂装方法，其目的是通过生产线将由用户提供的数字图像打印到车身上。通过打印头实现打印，打印头喷射汽车油墨（溶剂基/水基）以及生态溶剂打印机油墨和UV油墨。指示打印头通过连续路径控制来执行各种自动化操作以发展车身涂装。打印头的特征在于具有臂状结构，不同的工具或压印机通过该结构可以用于制造模印，头部能够基于来自用户提供的图像的信息做出决定。

Description

车身的数字印刷方法

技术领域

本发明涉及一种涂装方法，其目的是通过生产线将由用户提供的数字图像打印到车身上。通过打印头实现打印，打印头喷射汽车油墨(溶剂基/水基)以及生态溶剂打印机油墨和UV油墨。指示打印头通过连续路径控制来执行各种自动化操作以发展车身涂装。打印头的特征在于结构形状的臂，你可以通过该臂使用不同的工具或辅助装置进行打印，能够基于来自用户提供的图像的信息做出决定。

背景技术

汽车漆从其开始的演变已经与时间的技术可能性和客户渴望他们将要获得的最终产品的要求相关联。

在最早的汽车中使用的涂装过程是与在车厢的涂装中使用的过程相同。用树脂和植物油制备油漆并用刷子涂覆，在约四周内完成涂装汽车的完整过程(由于干燥时间长)。

随着金属车身的到来和二十世纪上半叶的大规模生产的开始，在技术上需要实现更快的涂装过程，具有更少的干燥时间，并且油漆不是完全黑色的，然后开启汽车涂装的多样性时代。

批量生产时代的最早的涂装是硝化纤维，而硝化纤维得益于世界大战的化学进步，通过气动枪涂覆。硝化纤维油漆快速干燥，但不是非常耐候，并且具有随着时间推移它们变得混浊的缺点。

到1933年，最流行的车身涂装技术是通过使用基于醇酸树脂的合成漆的气动枪，其具有实现更大的填充能力和光滑的光洁度的相同的涂覆技术(喷枪)，这种技术不需要抛光，但是仅允许涂覆单种颜色。

多年来这些涂装得到了改进以实现非常耐腐蚀的膜，这种膜可以在120℃下烘烤，从而缩短了需要干燥的时间。

在20世纪60年代，开始了效果涂装的时代。开始使用另一种类型的树脂、丙烯酸树脂，发展成两个不同的方向：热塑性丙烯酸和热塑性塑料的两种成分。后者通过烘烤快速硬化，以获得光泽和高度耐磨的光洁度。在1960年的同一个年代，开始用所谓的金属漆来涂装汽车，金属漆在其组成中包含铝颗粒以满足客户在车身中再现金属效果的需要。但效果涂装有如下缺点：金属小片接近表面，导致它们随时间推移而氧化和断裂，在持续时间和修复方面产生问题。效果涂装是允许根据客户的喜好定制车身的最早实例之一，例如引入火焰效果、阴影等。

在随后的几十年中，在汽车行业中出现了随后粘附在车身上的乙烯基标签和通过“改装”方法用于汽车个性化的手工制作标签。

改装方法

改装方法允许在获取车辆的外观之后改变车辆的外观，基本上意味着根据车主的口味来定制。该方法允许向汽车内部一样改变外观以实现其自己的原创性。这种方法的主要缺点是它不能在批量生产中实现。

改装包括以下三组：

内部改装：对车辆内部的多个元件和部件进行若干修改，或者用新的元件和部件更换这些零件。你可以观察到汽车的内部真正令人印象深刻、明亮的色彩、高品质的配件、方向盘的织锦等。

发动机改装：这可能是最少的扩展，因为在许多情况下可能改变车辆的技术特性。在不改变发动机的特性的修改中改装是空气过滤器、直进气管和悬挂。

改装外观：这是最广泛的组，指的是在身上涂装。它是一种用于外部装饰的工艺技术，主要可以应用于个性化汽车作为使车辆真正独特的一部分资源。为了将颜色应用于平面或三维的表面，使用喷枪。喷枪是最重要的工具，其作用类似于具有压缩空气的喷漆枪，并且油漆通过其尖端以圆锥形式排出。该漆与加压空气混合并涂装在出口上，使得其可以轻柔、分散且柔和地着色。根据喷枪的出口角度，将油漆浸渍在待装饰的表面上。

然而，通过“改装”方法的标记被认为是手工制作的，并且不能应用于批量生产，成本通常高，这在很大程度上取决于将进行修改的“艺术家”的声望。

乙烯基标签

该过程旨在覆盖车身的整个暴露的外表面以保护表面，并且同时实现新的纹理、独创甚至不寻常的颜色。乙烯基改装得到在碳纤维中包括的不同方面，并且可以以许多不同的方式进行修整。

粘合乙烯基膜保留了汽车的原始油漆，并赋予它个性化的外观。这种方法被称为绘图，因为膜复制了车辆表面的整个轮廓。然而，当粘合乙烯基膜由于时间效应而损坏时，膜必须进行更换，并且需要最大程度的保护以保持车身的外观美观。

然而，像改装方法，乙烯基无法在车身上得到数字模印。

与上述技术不同，所关注的发明通过对用户提供的图像进行数字打印来实现汽车的个性化。此外，汽车油墨(溶剂基/水基)以及生态溶剂印刷机油墨和UV油墨设法增加其配方中的固体量，从而在不影响这些漆所需的光泽和硬度的特性的情况下减少稀释剂的比例。

附图说明

图1-油漆涂覆过程的示意性俯视图。

图2-自动油漆涂覆室的俯视图。

图3-自动油漆涂覆间的侧面剖视图。

图4-机器人自动涂覆的侧视图。

参考图1，其给出了通过涂覆油漆的区域涂覆油漆的过程的示意图，例如：

1A)通过机器人涂覆内部车身油漆的涂覆区域，

1B)具有三轴平移机器人的外部涂装区，并且

1C)通过机器人涂装的外部车身的涂覆区域，其中W和X机器人用于执行外部涂装涂覆，并且Y和Z机器人用于执行定制数字涂装工艺。

图3示出了在车辆的车身上实现数字油漆涂覆过程，图2A和2B指示在车身上应用个性化数字打印的机器人。图2C包括将在其上进行模印的车身，最后图2D示出将实现图像的数字模印的应用的头部。

参考图4，其指的是自动涂装机器人的头部，其能够移动并且根据客户选择的图像的参数自主地执行各种动作。头部的关节允许其具有自由度，通过该自由度，油漆投射在车身的所有中空部中。

具体实施方式

本发明的目的是通过使用记录头的数字打印再现由用户在车辆的车身中提供的图像。涂装过程可以在手动、自动和混合阶段中完成。

打印头在一批量生产线中注入汽车油墨(溶剂基/水基)以及生态溶剂印刷油墨和UV油墨，该头能够同时应用不同的色调。设计可以由用户提供或者可以从公司提供的数据库中进行选择。

本发明的涂装过程涉及多个阶段，其包括涂覆磷酸盐碱以防止腐蚀，放置底漆以制备车身，涂覆数字涂装，并相继到达由涂覆清漆组成的最后部分。所述过程可以根据客户要求以单位应用不定数量的单元。

涂装过程涵盖双重功能。首先，车辆被保护不受腐蚀，另一方面，它提供最终的美学外观。汽车车身的油漆是在组装之后并且在开始组装附件和设备之前开发的。

在车身组装过程中，表面可能积聚油脂、灰尘和其他杂质，在移动到涂装区域之前必须去除。随后，制备表面以确保待沉积在其上的产物的完美粘附。

涂装过程从马口铁的车体接收开始，其通过磷化和电泳过程(VBH/KTL)进行处理，其执行对车身片和车身中的杂质的清洗。准备粘附第一涂装层。

磷化和电泳(VBH/KTL)过程确保浴中存在的污染受到控制并降低到其最小水平。表面处理隧道(VBH)的目的是在磷化之前对物体进行脱脂和清洁，因为在开始涂装过程之前需要完全不含其它物质的表面。

驾驶室在表面处理隧道中接收的第一子过程是喷雾脱脂。该过程的目的是清洁车身的油涂层、污垢和其他杂质。

作为第二步骤，进行浸渍脱脂。在这个新阶段，不像喷雾脱脂，车身被浸没在油墨中，油墨包含碱性清洁剂，其可以到达通过喷雾脱脂无法到达的区域。随后，通过浸渍涂覆表面调节剂，其中形成由细晶体形成的致密的磷酸盐层，其被认为可理想的用于涂装的基料。

因此，磷化阶段开始，将由镍的磷酸盐、磷酸锰和锌形成的层添加到赋予机械表面防腐蚀性能的车辆的车身中。应用磷化以防止在电泳粘合剂基料(KTL)中腐蚀渗透。磷化过程的任务是产生强烈粘附到车身的氧化物薄层，从而实现防止氧化朝内部发展的第一保护以及下一层油漆更好地附着的表面。

磷化过程是通过浸渍转化金属表面的处理，由此侵蚀金属，从而形成磷酸锌的微晶层。将车身浸入主要由磷酸、磷酸锌和加速添加剂组成的浴中，温度为40-60℃，时间为90-180秒。这种涂层提供高耐腐蚀性，加上高附着力和耐久性。此外，获得了化学惰性的表面，其防止金属基底和油漆的各种组分之间的反应。

与通过涂装方法相比，浸渍提供更均匀的涂层和到中空件中更好的渗透。所产生的层是多孔的，并且由于其晶体结构，它增加接触的表面，从而便于数字涂装的粘附。涂层事实上是不溶的和电绝缘的，从而保护车身免受水分和腐蚀。其厚度主要取决于浸渍时间和浴的总酸度，从而影响其他方面，例如温度或搅拌。

随后，进行喷雾冲洗，这是从磷化步骤中尽可能多地去除细泥浆所必需的。作为补充，进行浸渍冲洗，目的是消除前一阶段通过喷雾不能消除的泥浆。

下一阶段是浸没钝化，其中车体浸入钝化槽中，以增加磷化表面的耐腐蚀性。随后，用去矿物质或去离子的再循环水进行浸渍漂洗，以便尽可能多地消除从磷化和钝化阶段夹带残留盐。

在磷化过程结束时，车辆的车身通过阴极电沉积或电泳(KTL)进行车身涂装阶段。

电泳包括基于电泳现象的车身的浸入式涂装，其中带正电的油漆颗粒朝着作为阴极(负电荷)并且连接到电势的车身移动。磷化后的第二涂层的功能主要是防腐蚀。

电泳的基本原理是吸引具有相反电荷的材料。电泳对浸没在具有带反电荷颗粒的油漆浴中的金属件施加直流负载。油漆颗粒被吸引到金属件上，并且油漆沉积在金属件中，从而形成均匀的层。该过程在每个狭缝和拐角中的每个表面上继续，直到覆盖达到期望的厚度。一旦获得所需的厚度，该层隔离金属件并且停止吸引，从而完成电泳过程。

在电泳期间，将来自表面处理隧道(TTS)的车身浸入含有无铅的水溶性阳离子油漆的搅拌浴中。

在电泳浴区域中，涂覆油漆并且操作过程控制设备。电泳浴由80％-90％去离子水和10％-20％油漆固体组成。去离子水用作不断搅拌的油漆固体的载体。固体由树脂和颜料组成。树脂是最终层的主要成分，并提供耐腐蚀性和耐久性。颜料用于提供颜色和光泽。在该阶段中，在水性介质中工作以避免污染和可燃性的问题。

在电泳过程中，当涂层沉积在车身上时，在阳极释放H+。维持平衡的方式是利用乙酸根离子(阴离子)向阳极(正电荷)的迁移来提取形成的过量的乙酸。

然后通过喷雾清洗车身，以便通过超滤系统来去除油漆浴的固体产物。

随后，冲洗该车身，目的是消除过量的KTL和固体，并将该车身浸入桶中以清洁喷淋冲洗无法触及的其内侧。然后用软化水冲洗车身，首先通过浸渍，然后通过喷雾，以便尽可能多地去除涂覆浸涂装所产生的固体。

然后将车身提升至窑炉并通过侧面干燥坡道运输，在车身的每一侧具有喷嘴。在这个烘烤阶段，试图在车身上沉积树脂。

在炉阶段结束时，车身经历被称为密封的糊状材料的涂覆，该糊状材料被涂覆到下部、发动机舱和轮罩。此涂覆程序允许避免环境的腐蚀，并保证多年的车身质量。此外，密封旨在覆盖组件并且保护车身免于吹动，消除空气和噪声，同时在内侧放置内底。

随后，进行冷处理，其中车身通过用于干燥或固化热风基密封膜的炉。

在密封操作之后，立即将一层称为填料的油漆涂覆到车身，其作为背景，随后涂覆指定给车身的颜色。填料涂覆的目的是使车身的表面平整并用作第二层油漆。

涂覆填料的第一阶段是自动涂覆，其中车身通过一些辊，目的是去除污垢的表面。然后通过气动手枪将填料手动涂覆到车身的内部。

为了使填料的涂覆足够，考虑某些参数以确保填料层的厚度的均匀性，例如流量、电压、钟摆转速和风扇空气。

在称为填料的油漆的涂覆结束时，用去离子水对车身进行最后的清洗以消除来自先前一次处理的电解质和产物残余物。

然后，车身进入油漆涂覆过程的自动区域(DL)，其中颜色由机器人自动涂覆，如图1所示。

使用机器人在油漆涂覆单元内自动完成车身油漆涂覆过程。涂覆单元被划分为旨在对车身内部涂覆颜色的设备区域，以及负责执行相同操作但是用于车身外部的另一个区域。

在该阶段开始时，如图2所示，在具有机器人(1A)的内部颜色车身的应用的区域中，其清洁自动地提供在体内涂覆的油漆基料。

室内基料涂覆在如图3所示的自动喷漆间中自动进行，其中该设备覆盖马镫，门和框架的内部，以及发动机罩和行李箱盖的内部。

在完成在车身内的油漆涂覆时，车身进入具有3个平移轴(1B)的外部颜色机器人的涂覆区域，如图1所示。在该阶段中要监测的参数是空气压力和金属基料流量。

随后，通过对其面积已经被指定并准备进行模印的车身的特殊触摸来开始利用机器人印刷对车身进行个性化的处理，如图1所示，特别是在区域外部颜色应用机器人车身(1C)中。前两个机器人执行外部油漆涂覆，并且剩余的两个机器人用于执行数字油漆涂覆过程。

数字定制油漆通过电子控制的机械机器人头进行打印，如图4所例示的。机械头能够移动并自主地执行各种动作，从而遵循为客户选择的图像的参数。

机器人的头部具有允许其以角度自由动作的关节，所以它在工件的所有空隙喷射油漆，并具有特殊的保护作为对涂装间内的悬浮颗粒和其可能的后果(如爆炸、火灾、机械损坏等)的防御。

自动机器人，通过静电涂装涂覆油漆，静电涂装机的操作是在其机构内产生高旋转，以打破所有油漆颗粒并产生一种云，其包含通过机器人的运动而沉积在车身中以跟随车身的轮廓的涂装的细颗粒。

喷雾器产生通过涂覆转移的电荷，从而车身允许油漆更好地粘附到车身上的静电场。

机械机器人的头部基于连续路径控制进行操作，其指定其运动的开始点和结束点，从而指定前进方向。

自动机器人的整个涂覆过程由机器人的PLC(可编程逻辑控制器)控制，机器人的PLC用作计算机来计算涂覆油漆到车身所需的油漆量、空气压力和电荷量。可编程逻辑控制器还控制机器人必须在X、Y和Z轴上执行的运动以符合汽车的图形。

油漆在车身上的涂覆是通过触摸线连续进行的，车身由此从不保持静止。

作为自动印刷油墨(溶剂基/水基)以及生态溶剂油墨和UV油墨印刷机，立即进行干燥。因此，车身然后进行清漆涂覆，保护车身的颜色免受环境影响并且产生汽车中所需的光泽。

车身与油漆的接触时间为每个车辆单位0.8分钟至1.2分钟。

在清漆涂覆之后，进行干燥，通常在60℃的温度下持续30至60分钟。最终检查将确保成品不存在任何缺陷。

这就是为什么实现涂装过程，其目的是实现由用户通过生产线向车辆的车身提供的数字图像的打印。

Claims (7)

1.一种在装配线内以手动、自动和混合阶段涂装车身的方法，包括涂覆磷酸盐基料、阴极电沉积涂装、密封、填料的步骤，并且其特征在于：

- 在所述装配线中提供最终的一行打印头，用于将图像直接数字印刷到车辆的车身上，并且

- 使用汽车油墨（溶剂基/水基），如生态溶剂印刷油墨和UV油墨，进行数字印刷。

2.根据权利要求1所述的涂装车身的方法，其包括两个打印头，所述打印头能够使用各种类型的汽车油墨并同时涂覆不同的色调。

3.根据权利要求1所述的涂装车身的方法，其中所述打印头的特征在于：

- 具有臂的形式的机器人结构，通过所述臂使用不同的工具或辅助装置（apprehensors）来制造模印；

- 包含连续路径控制，所述连续路径控制指定其运动的起点和终点，所述起点和终点根据要打印的图的绘制线指定在车辆的车身中遵循的路线；并且

- 在X、Y和Z轴上自动移动并执行各种动作。

4.根据权利要求1所述的涂装车身的方法，其中，从先前由所有者或客户建立的数据库获得要数字获得的图像。

5.根据权利要求4所述的涂装车身的方法，其中所述图像能够根据客户要求从车辆单元用于不定数量的单元。

6.根据权利要求5所述的涂装车身的方法，其中油漆与车身的接触时间为每单位0.8分钟至1.2分钟。

7.根据权利要求1所述的涂装车身的方法，其特征在于，在最后步骤中涂覆清漆以保护所述底漆和印刷的设计。