DE102008047118A1

DE102008047118A1 - Herstellungsverfahren für ein Lackieranlagenbauteil und entsprechendes Lackieranlagenbauteil

Info

Publication number: DE102008047118A1
Application number: DE102008047118A
Authority: DE
Inventors: Steffen Wesselky; Timo Beyl; Hans-Georg Fritz; Frank Herre
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: DE102008047118B4; US20110221100A1; RU2528838C2; WO2010028864A2; CN102186652A; EP2323836A2; WO2010028864A3; US9370792B2; RU2011114805A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Lackieranlagenbauteils, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils eines Farbwechslers, eines Farbventils, eines Zerstäubers oder eines Roboters. Es wird vorgeschlagen, dass das Lackieranlagenbauteil durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt wird. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechend hergestelltes Lackieranlagenbauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Lackieranlagenbauteils oder allgemeiner eines Bauteils einer Beschichtungsanlage, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils eines Farbwechslers, eines Farbventils, eines Zerstäubers, eines Roboters oder dergleichen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechend hergestelltes Lackieranlagenbauteil.
Herkömmlicherweise werden Lackieranlagenbauteile, wie beispielsweise Bauteile von Farbwechslern, Farbventilen oder Zerstäubern usw., die in Kraftfahrzeuglackieranlagen eingesetzt werden, mit spanabhebenden Herstellungsverfahren (z. B. Fräsen, Bohren) oder Urformverfahren (z. B. Gießen, Extrudieren) hergestellt, da diese Herstellungsverfahren die erforderliche geringe Oberflächenrauhigkeit der Lackieranlagenbauteile ermöglichen.
Nachteilig an diesen bekannten Herstellungsverfahren ist der beschränkte Gestaltungsspielraum bei der Formgebung, da bestimmte Bauteilformen mit den jeweiligen Herstellungsverfahren nicht realisierbar sind. So werden Durchleitungen für Medien (z. B. Spülmittel, Lack, Luft) in der Regel durch Bohrungen realisiert, die jedoch herstellungsbedingt nur einen geraden Verlauf haben können, so dass Richtungsänderungen der Durchleitungen stets mit einem Knick verbunden sind, an dem Turbulenzen entstehen können.
Darüber hinaus führen die üblichen Herstellungsverfahren in den Lackieranlagenbauteilen zu Hinterschneidungen und Toträumen, die wiederum Druckverluste verursachen und die Spülbarkeit beeinträchtigen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Herstellungsverfahren für Lackieranlagenbauteile besteht darin, dass die Herstellung eines Musters während des Entwicklungsprozesses relativ aufwendig ist und viel Zeit benötigt.
Darüber hinaus benötigen die bekannten Herstellungsverfahren für Lackieranlagenbauteile eine relativ große Fertigungsdauer, was eine umfangreiche Lagerhaltung erforderlich macht oder die Auslieferung der fertigen Lackieranlagenbauteile verzögert.
Ferner entstehen im Rahmen der bekannten Herstellungsverfahren für Lackieranlagen erhebliche Werkzeugkosten, beispielsweise für die beim Gießen erforderlichen Gussformen oder für Fräser oder Bohrer.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Herstellungsverfahren für Lackieranlagenbauteile besteht darin, dass die eigentliche Fertigung aufgrund der eingesetzten Herstellungsverfahren oftmals an Unterauftragnehmer vergeben werden muss, was mit dem Risiko von Industriespionage verbunden ist.
Ferner ist die Herstellung von individuellen Kleinserien von Lackieranlagenbauteilen mit den bekannten Herstellungsverfahren schwierig und in der Regel nicht rentabel, so dass sich individuelle Lösungen für Kunden kaum realisieren lassen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren zur Herstellung von Lackieranlagenbauteilen zu schaffen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, entsprechend verbesserte Lackieranlagenbauteile zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch ein Herstellungsverfahren und ein entsprechend hergestelltes Anlagenbauteil gemäß den nebengeordneten Ansprüche gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, Lackieranlagenbauteile (worunter hier und im Folgenden allgemein Bauteile von Anlagen zum Beschichten von Werkstücken wie beispielsweise Fahrzeugkarossen einschließlich Beschichtung mit Sealingmaterial od. dgl. zu verstehen wird) mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens oder allgemeiner mittels eines generativen Herstellungsverfahrens herzustellen. Dabei handelt es sich um Fertigungsverfahren, bei denen vorhandene CAD-Daten (CAD: Computer Aided Design) ohne manuelle Umwege oder Formen direkt und schnell in Werkstücke umgesetzt werden. In der Regel handelt es sich dabei um Urformverfahren, die das Lackieranlagenbauteil schichtweise aus formlosem oder formneutralem Material aufbauen.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen spanabhebenden Fertigungsverfahren (z. B. Fräsen, Bohren) handelt es sich also bei Rapid-Prototyping-Verfahren nicht um materialabtragende Herstellungsverfahren, sondern um materialaufbauende Herstellungsverfahren.
Ein Unterschied von Rapid-Prototyping-Verfahren gegenüber den eingangs erwähnten Abformverfahren (z. B. Gießen) besteht in dem Fehlen einer vorgegebenen Form, so dass sich individuelle Bauteilformen realisieren lassen.
Ein Beispiel eines Rapid-Prototyping-Verfahrens sind stereolithografische Verfahren (STL oder SLA), die in der Regel mit flüssigen Duromeren oder zu Duromeren vernetzten Kunststoffen als Werkstoffe arbeiten. Hierbei kann die Form des Lackieranlagenbauteils durch STL-Daten (STL: Standard Triangulation Language) vorgegeben werden, was aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Ein weiteres Beispiel eines Rapid-Prototyping-Verfahrens ist das sogenannte selektive Lasersintern (SLS), das mit Thermoplasten (z. B. Polycarbonate, Polyamide, Polyvenylchlorid), aber auch mit Metallen als Werkstoffen arbeitet.
Ferner kann im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens ein Polyamidgussverfahren eingesetzt werden, das mit Polyamid als Werkstoff arbeitet.
Vorteilhaft ist auch das sogenannte Lasergenerieren auf Pulverbasis. Dabei wird ein pulverförmiger Werkstoff kontinuierlich mittels Zufuhrdüsen in einen fokussierten Laserstrahl eingebracht. Der Aufbau der Lackieranlagenbauteile erfolgt dabei schichtweise, wobei das Pulver mit dem Laserstrahl aufgeschmolzen und dann mit der unteren Pulverschicht schmelzmetallurgisch verbunden wird. Dabei können nahezu alle metallischen Legierungen verwendet werden.
Darüber hinaus kann im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens das sogenannte Fused-Deposition-Modelling (Schmelzschichtung) Verwendung finden, bei dem das Lackieranlagenbauteil schichtweise aus schmelzfähigem Kunststoff aufgebaut wird. Das Fused-Deposition-Modelling beruht auf der Verflüs sigung eines drahtförmigen Materials aus Kunststoff oder Wachs durch Erwärmung. Kühlt man dieses Material anschließend ab, so erstarrt das Material. Der Materialauftrag kann hierbei durch Extrudieren erfolgen, wozu eine Heizdüse eingesetzt werden kann, die in der Fertigungsebene frei verfahrbar ist. Bei der schichtweisen Modellherstellung entstehen dann einzelne Schichten, die sich zu einem Teil mit einer komplexen Formgebung verbinden.
Ein weiteres mögliches Rapid-Prototyping-Verfahren ist das sogenannte Laminated-Object-Modelling (LOM), bei dem ein Werkstück schichtweise aus Papier aufgebaut wird, wobei auch mit Folien aus Keramik, Kunststoff oder Aluminium experimentiert wird. Jede neue Schicht wird hierbei auf eine vorhandene Schicht auflaminiert und dann in seiner Kontur geschnitten.
Darüber hinaus kann als Rapid-Prototyping-Verfahren auch das sogenannte 3D-Drucken eingesetzt werden, um Lackieranlagenbauteile herzustellen. Dabei wird ein Pulver (z. B. Zellulosepulver) durch Einspritzen eines Bindemittels gezielt an einzelnen Stellen verfestigt.
Ein weiteres mögliches Herstellungsverfahren ist das sogenannte Contour-Drafting, was an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist.
Schließlich können die Lackieranlagenbauteile im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens auch durch das sogenannte PolyJet-Verfahren hergestellt werden.
Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich des eingesetzten Rapid-Prototyping-Verfahrens nicht auf ein bestimmtes Verfahren be schränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Rapid-Prototyping-Verfahren realisierbar.
Im Stand der Technik wurde die Verwendung eines Rapid-Prototyping-Verfahrens bisher noch nicht zur Herstellung von Lackieranlagenbauteilen vorgeschlagen, da die bekannten Rapid-Prototyping-Verfahren nur eine unbefriedigende Oberflächenrauhigkeit ermöglichen, die für Lackieranlagenbauteile nicht akzeptabel ist, da bei medienführenden Lackieranlagenbauteilen eine geringere Oberflächenrauhigkeit erforderlich ist, um bei einem Farbwechsel oder bei Arbeitsunterbrechungen eine gute Spülbarkeit zu erreichen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das durch das Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Lackieranlagenbauteil deshalb nach der Durchführung des Rapid-Prototyping-Verfahrens vorzugsweise einer oberflächenglättenden Nachbearbeitung unterzogen, um die gewünschte geringe Oberflächenrauhigkeit zu erreichen.
Beispielsweise kann die oberflächenglättende Nachbearbeitung des Lackieranlagenbauteils durch eine elektrochemische Behandlung, Polieren, insbesondere Elektropolieren, Beizen, Schleifen, Honen, Läppen, Kugelstrahlen, Trockeneisstrahlen, Trockenschnee oder Schlichten erfolgen. Besonders wichtig ist hierbei die Oberflächenglättung der Innenwand von Durchleitungen für Medien (z. B. Lack, Spülmittel, Luft), da Lack an rauhen Innenwänden von Durchleitungen haften bleiben kann, was insbesondere bei einem Farbwechsel störend ist. Darüber hinaus ist zu beachten, dass entlang den Durchleitungen ein Druckverlust auftritt, da möglichst kleine Leitungsquerschnitte bevorzugt sind. Derartige Durchleitungen können geglättet werden, indem Partikel durch die Durchleitung hindurchgeleitet werden, wobei die Partikel in einer Trägerflüssigkeit suspendiert oder in einem Trägergas enthalten sein können. Bei der Durchleitung der Partikel wirken die Partikel dann abrasiv auf die Innenwand der Durchleitung und führen dadurch zu einer Oberflächenglättung. Beispielsweise kann es sich bei den Partikeln um Granulate, Perlen, Kugeln, Formteile oder Stäube aus Glas, Keramik, Aluminiumoxid, Polymeren, Nussschalen, organischen Substanzen, CO₂-Pellets, Schnee, Sand oder Mineralien handeln. Dabei werden Art, Form und Größe der Partikel entsprechend dem Durchleitungsquerschnitt und der gewünschten Oberflächengüte ausgewählt.
Darüber hinaus können die inneren Oberflächen der Durchleitungen mit einer Beschichtung versehen sein, die eine ausreichend geringe Oberflächerauhigkeit aufweist.
Die oberflächenglättende Nachbearbeitung des Lackieranlagenbauteils nach der Durchführung des Rapid-Prototyping-Verfahrens führt vorzugsweise zu einer Rauhigkeit Rz, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 10, Rz = 5 oder sogar Rz = 2. Diese geringe Oberflächenrauhigkeit ist insbesondere in Durchleitungen für Lack oder Spülmittel wünschenswert, um Anhaftungen von Lack zu minimieren.
Weiterhin kann das erfindungsgemäß hergestellte Lackieranlagenbauteil aus Kunststoff bestehende Teile und aus Metall bestehende Teile aufweisen, die vorzugsweise beide im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens geformt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Ventilsitz aus Metall nahtlos in eine Polymermatrix eingefügt werden. Die aus Kunststoff bestehenden Teile des Lackieranlagenbauteils weisen dann nach der oberflächenglättenden Nachbearbeitung vorzugsweise eine Rauhigkeit Rz auf, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 15, Rz = 10, Rz = 9, Rz = 8 oder Rz = 7, wohingegen die aus Metall bestehenden Teile des Lackieranlagenbauteils nach der oberflächenglättenden Nachbearbeitung vorzugsweise eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 10, Rz = 5, Rz = 2 oder Rz = 1,5.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Lackieranlagenbauteil im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens aus verschiedenen Materialien hergestellt werden kann, die sich hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften unterscheiden und an die jeweilige Bauteilfunktion angepasst sind. Beispielsweise kann ein erstes Material verwendet werden, das lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist, während ein zweites Material eine größere Härte, Risszähigkeit, Festigkeit und/oder Steifigkeit aufweist als das erste Material. Durchleitungen für Lack bzw. Spülmittel können dann mit dem lösemittelbeständigen bzw. lackbeständigen ersten Material ausgekleidet werden, während das Lackieranlagenbauteil ansonsten aus dem härteren zweiten Material besteht, um eine größere Bauteilfestigkeit zu erreichen. Weiterhin können die verschiedenen Materialien unterschiedliche elektrische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise unterschiedliche spezifische elektrische Leitfähigkeiten.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich zur Herstellung verschiedenster Lackieranlagenbauteile, wie beispielsweise von Farbventilen für eine Lackieranlage oder von Bauteilen eines Zerstäubers, insbesondere eines Rotationszerstäubers, eines Roboters oder eines Sealing-Geräts, das zur Versiegelung oder Abdichtung von Bauteilen eingesetzt wird. Darüber hinaus können auch Bauteile von Farbwechslern oder Dosierpumpen mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt werden. Ferner eignet sich das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren auch zur Herstellung von verkleinerten Modellen von Lackieranlagenbauteilen, beispielsweise von Mo dellen von Robotern, insbesondere Lackierrobotern oder Handhabungshabungsrobotern, Lackierkabinen, Lackierstraßen, Lackieranlagen oder Zerstäubern, um nur einige Beispiele zu nennen.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäß hergestellte Lackieranlagenbauteil in entsprechenden Fällen im Wesentlichen totraumfrei und/oder im Wesentlichen hinterschneidungsfrei, um eine gute Spülbarkeit zu erreichen. Es lassen sich aber insbesondere auch komplizierte Geometrien wie Bauteile mit Hinterschneidungen gut herstellen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Lackieranlagenbauteil eine Hülle aus einem hochfesten Polymer und eine mediendurchführende Durchleitung aus einem lösemittelbeständigen und/oder lackbeständigen Polymer aufweisen, wobei die Durchleitung insbesondere zur Durchführung von Lack oder Lösemittel dient.
Der selektive Auftrag der unterschiedlichen Materialien kann auch von den bei Mehrfarbenkopierern eingesetzten Verfahren abgeleitet werden. Dabei werden lichtempfindliche Zwischenträger, die zuvor mit einem Abbild der zu entstehenden Schichten belichtet wurden, mit Kunststoffpulvern (”Tonern”) in Kontakt gebracht, wobei sich die Kunststoffpulver nur an den belichteten Stellen ablagern. Für jedes zu verarbeitende Material ist ein lichtempfindlicher Zwischenträger (z. B. Trommel, Band, Platte) vorgesehen. Die entstehenden latenten Bilder der zuvor aus CAD-Daten entstandenen Schichten werden auf das Objekt (d. h. auf das entstehende Formteil) übertragen und dort vernetzt oder gesintert. Der Zwischenträger kann beheizt sein, um eine Übertragung zu vereinfachen (Partikel kleben am Objekt). Optional ist der Zwischenträger mit einer Antihaftschicht versehen. Optional ist der Zwischenträger aus einem für die zur Verfestigung verwendete Strahlung durchlässigem Material gefertigt (siehe hierzu auch DE 43 32 982 Ansprüche 12ff). In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass ein Stützmaterial abrasive Eigenschaften besitzt, welche beim Ausschwemmen zur Nacharbeit der inneren Oberflächen eingesetzt werden.
Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Lackieranlagenbauteils ist ein Ventil, insbesondere ein Farbventil, dass einen Ventilsitz aus Metall aufweist, der in ein Polymer eingebettet ist, wobei das Polymer vorzugsweise lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist.
Das erfindungsgemäße Lackieranlagenbauteil kann jedoch aus Metall bestehen und mindestens einen Hohlraum aufweisen, der mit einer Stützstruktur gefüllt sein kann, wobei mindestens ein Lackieranlagenbauteilbereich neben der Stützstruktur mindestens teilweise mit einem Material, insbesondere einem Polymer, gefüllt ist, das gegenüber Metall eine geringere Massendichte aufweist, um das Gewicht des gesamten Lackieranlagenbauteils gering zu halten.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Herstellung einer Wabenstruktur aus demselben oder einem anderen Werkstoff zur Gewichtsreduktion.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Rapid-Prototyping-Verfahrens verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften verwendet werden können. Beispielsweise kann zunächst ein erstes Material mit einem Rapid-Prototyping-Verfahren aufgetragen werden. Im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens kann das erste Material dann an vorgegebenen Stellen verfestigt werden, um das Bauteil zu formen, wobei das aufgetragene erste Material nur teilweise verfestigt wird. Anschließend wird der nicht verfestigte Teil des ersten Materials dann entfernt, was beispielsweise durch Absaugen geschehen kann. In einem weiteren Schritt wird dann ein zweites Material im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens aufgetragen und dann an vorgegebenen Stellen verfestigt, um das Bauteil zu formen, wobei auch das aufgetragene zweite Material nur teilweise verfestigt wird. Schließlich wird der nicht verfestigte Teil des zweiten Materials dann entfernt, beispielsweise durch Absaugen.
Die verschiedenen Materialien können hierbei mit einem Druckkopf aufgetragen werden, der für jedes Material eine eigene Düse aufweist.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass das erfindungsgemäße Lackieranlagenbauteil Durchleitungen für Fluide aufweisen kann, wie beispielsweise für Lack, Lösemittel oder Druckluft. Die Durchleitung ist hierbei vorzugsweise so geformt, dass die Durchleitung im Wesentlichen knickfrei ist und/oder mindestens auf einem Teil ihrer Länge kontinuierlich gekrümmt ist, wobei sich der Krümmungsradius auch kontinuierlich ändern kann. Eine derartige Formgebung der Durchleitung wirkt sich positiv auf die Spülbarkeit aus, da in der Durchleitung dann an den Knickstellen keine oder nur geringe Turbulenzen auftreten, die zur Ablagerung von Lack führen können. Die Durchleitung ist also vorzugsweise so geformt, dass das Fluid (z. B. Lack) in der Durchleitung im Wesentlichen laminar (wirbelfrei) strömt, was insbesondere für Bereiche der Durchleitung gilt, in denen sich die Richtung der Durchleitung ändert.
Ferner können die Bohrungen so geführt werden, dass eine maximale Anzahl an Funktionen im Bauteil/Zerstäuber unterge bracht werden kann. Dies ermöglicht bei gleicher Größe mehr Funktionen oder bei gleicher Anzahl von Funktionen wird das Bauteil kleiner.
Weiterhin kann ein Anschlussgewinde für die Schläuche in der Bauteilmitte angeordnet werden wegen der Verdrillung und Verlegung durch die Handachse. Anschließend wird der Kanal in die Nähe der Außenwand des Bauteils geführt, um im Inneren Platz für Funktionsbauteile (z. B. für Ventile) zu schaffen.
Eine weitere Möglichkeit ist die Integration der Mischerfunktion durch gezielten Einbau von Turbulenz erzeugenden Bereichen.
Darüber hinaus kann die Innenwand der Durchleitung der eingangs erwähnten oberflächenglättenden Nachbearbeitung unterzogen werden, um an der Innenwand der Durchleitung eine möglichst geringe Oberflächenrauhigkeit zu erreichen.
Ferner ist zu erwähnen, dass bei dem erfindungsgemäßen Rapid-Prototyping-Verfahren verschiedenste Materialien eingesetzt werden können, wie beispielsweise Polymere mit oder ohne Faserfüllung, pulverbasierte Polymere, elektrisch leitende Polymere, Polyetheretherketon (PEEK), Polyoxymethylen (POM), Polyethylentherephtalat (PET), thermoplastisches Polyurethan (PUR), Polyarylenethersulfone, Polysulfone (PSU), Polyethersulfone (PESU), Polyphenylsulfon (PPSU), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherimid (PIS), Polyester (PES), pulverförmige Materialien, flüssige Materialien, Suspensionen, Duromere, insbesondere flüssige Duromere, Thermoplaste, insbesondere Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchlorid, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Metallpulver oder UV-empfindliche Photopolymere.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Herstellungsverfahren umfasst, bei dem ein Rapid-Prototyping-Verfahren eingesetzt wird. Vielmehr umfasst die Erfindung auch ein entsprechend hergestelltes Lackieranlagenbauteil, das sich durch die Herstellung mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens auszeichnet, was an dem fertigen Lackieranlagenbauteil erkennbar ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht in der verkürzten Entwicklungszeit, da der Konstrukteur das gewünschte Lackieranlagenbauteil bereits innerhalb weniger Stunden nach der Konstruktion in der Hand hat und begutachten kann. Dadurch sinkt die Gesamtentwicklungszeit, Fehler werden schneller erkannt und Bauraumuntersuchungen sind schnell möglich. Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren möglich, schnell ein Anschauungsmuster herzustellen, so dass Entscheidungen hinsichtlich der weiteren Entwicklung schneller fallen können, da sich alle Beteiligten das Bauteil anhand des Anschauungsmuster vorstellen können. Ferner lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren auch schnell und einfach Modelle für Werkzeuge (z. B. Gussteile) herstellen.
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eine höhere Produktkomplexität, die in anderen Fertigungsverfahren (z. B. spanende Fertigungsverfahren, Gusstechnik, Spritzguss) nicht möglich wäre oder aufgrund der niedrigen Stückzahlen nicht rentabel wäre. Dadurch können mehrere technische Funktionen in dem Lackieranlagenbauteil integriert werden und es ist eine größere Packungsdichte der technischen Funktionselemente realisierbar.
Darüber hinaus lässt sich durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren das Gewicht der Lackieranlagenbauteile senken, wodurch beispielsweise Lackierroboter mechanisch entlastet werden. Die mechanische Entlastung der Lackierroboter ermöglicht wiederum eine höhere Bewegungsdynamik, einen geringeren Stromverbrauch und eine Konstruktion kleinerer Roboter. Die Verringerung der erforderlichen Robotergröße ermöglicht wiederum kleinere Lackierkabinen, was zu geringeren Investitions- und Betriebskosten führt und dadurch die Lackierkosten pro Einheit senkt.
Ferner können durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Fertigungszeiten vom Auftrag bis zur Auslieferung reduziert werden und der erforderliche Lagerbestand kann verringert oder vollständig abgeschafft werden. Darüber hinaus lässt sich die Fertigungstiefe erhöhen, da weniger Fertigungsschritte durch Fremdfertigung abgedeckt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in den geringeren Werkzeugkosten, da weniger Werkzeuge benötigt werden.
Darüber hinaus können mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren auch Werkzeuge und Vorrichtungen hergestellt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Senkung der Herstellungskosten, da der Personalaufwand für die Fertigung geringer ist. So müssen beispielsweise keine hoch qualifizierten CNC-Werker (CNC: Computerized Numerical Control) beschäftigt werden, um die Werkzeugmaschinen zu bedienen, wie es beim Stand der Technik erforderlich ist.
Darüber hinaus entfällt im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ein Teil der Programmierarbeiten, was sich wiederum in einer Senkung der Herstellungskosten niederschlägt.
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrnes besteht darin, dass sich Kleinserien ohne große Fertigungskosten (Werkzeugkosten) fertigen lassen, was wiederum individuelle Lösungen für die Kunden realisierbar macht.
Da das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in der Regel innerbetrieblich durchgeführt wird, ist es nicht erforderlich, Zeichnungen und Bauteil an Unterauftragnehmer zu vergeben, was mit dem Risiko von Industriespionage verbunden wäre.
Darüber hinaus bleibt das Fertigungs-Know-How bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren im Betrieb und geht nicht zu einem Fremdfertiger über.
Ferner lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren Präsentationsmuster (z. B. auch Schnitte, Halbschnitte) für die Schulung und für den Vertrieb kostengünstig und schnell herstellen.
Die vorstehend erwähnte strömungstechnisch optimierte Gestaltung der Durchleitungen für Lack und Spülmittel verringert vorteilhaft den Lackverbrauch und den Spülmittelverbrauch bei einem Farbwechsel. Darüber hinaus lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die Farbwechselzeit, der Lackverbrauch und der Spülmittelverbrauch reduzieren.
Vorteilhaft ist bei einem erfindungsgemäß gestalteten Lackieranlagenbauteil auch die kürzere Reaktionszeit beim Lackieren, da die Durchleitungen für Lack bzw. Spülmittel optimale Querschnitte, Kanalverläufe und Leitungslängen haben können.
Ein erfindungsgemäß hergestelltes Lackieranlagenbauteil hat also bei gleicher Baugröße eine höhere Funktionalität und ein kleineres Gewicht, was mit den vorstehend erwähnten Vorteilen verbunden ist.
Darüber hinaus eignen sich die erfindungsgemäß hergestellten Lackieranlagenbauteile auch besser zur Innenlackierung von Kraftfahrzeugkarosserien, da die Lackieranlagenbauteile bei gleicher Funktionalität kleiner ausgeführt werden können.
Ferner lassen sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die Wanddicken der Lackieranlagenbauteile optimieren, was wiederum zur Verbesserung der elektrischen Isolationseigenschaften genutzt werden kann.
Schließlich besteht ein Vorteil der Erfindung in der schnelleren Ersatzteilbeschaffung, da die Ersatzteile bei Bedarf sofort gefertigt werden können.
Die Oberflächenglättung könnte grundsätzlich auch eine Verdichtung oder sonstige Oberflächenverbesserung sein. Auch eine Schutzschicht oder eine sogenannte ”Easy-to-clean”-Oberfläche (z. B. mit Lotuseffekt oder in Form einer Haifischhaut) könnte aufgebracht werden, wodurch nicht nur die Rauhtiefe verbessert wird. Auch ist eine Kombination möglich mit beispielsweise geringeren Rauhzahlwerten für Luftleitungen und einer ”Easy-to-Clean”-Oberfläche für Lackleitungen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass eine Leitung zuerst eine geglättete Oberfläche und im weiteren Verlauf eine ”Easy-to-Clean”-Oberfläche aufweist.
Eine Variante könnte auch sein, dass das Verfahren hauptsächlich zur Erzeugung ”leichter” Bauteile genutzt wird (z. B.
Hohlräume, Gitterstrukturen und optimale Kanalführung), während für hochgenaue Funktionen weiterhin konventionelle Herstellungsverfahren eingesetzt werden, z. B. bei Passungen: auf Maß drehen, bohren, schleifen usw..
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in Form eines Flussdiagramms,
2 das Rapid-Prototyping-Verfahren aus 1 in mehreren Teilschritten in Form eines Flussdiagramms,
3 eine erfindungsgemäße Herstellungseinrichtung mit einer Rapid-Prototyping-Maschine,
4A–4C ein herkömmliches Lackieranlagenbauteil mit einer Durchleitung für Lack und Spülmittel, wobei die Durchleitung einen Knick aufweist,
5A, 5B ein erfindungsgemäßes Lackieranlagenbauteil, das weitgehend dem Lackieranlagenbauteil gemäß den 4A–4C entspricht, aber eine knickfreie, kontinuierlich gekrümmte Durchleitung aufweist,
6A einen herkömmlichen Rotationszerstäuber mit einer Lenkluftleitung mit einem Knick,
6B einen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber, der weitgehend dem Rotationszerstäuber gemäß 6A entspricht, aber eine knickfreie Lenkluftleitung aufweist.
Bei dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erfolgt zunächst in herkömmlicher Weise in einem ersten Schritt S1 eine Konstruktion eines Lackieranlagenbauteils in einem CAD-System, wobei Konstruktionsdaten des Lackieranlagenbauteils in dem CAD-System entstehen. Beispielsweise können die Konstruktionsdaten hierbei in dem bekannten STL-Format (STL: Standard Triangulation Language) vorliegen, jedoch sind grundsätzlich auch andere Datenformate möglich.
In einem nächsten Schritt S2 werden die Konstruktionsdaten des Lackieranlagenbauteils dann in Steuerdaten für eine Rapid-Prototyping-Maschine umgerechnet. Bei der Rapid-Prototyping-Maschine kann es sich beispielsweise um eine Maschine der Typen EOSINT 2390, P700 oder P730 oder FORMIGA 2100 handeln, die von der EOS GmbH kommerziell erhältlich ist.
In einem weiteren Schritt S3 wird die Rapid-Prototyping-Maschine dann mit den Steuerdaten angesteuert, um das Lackieranlagenbauteil herzustellen.
In einem Schritt S4 erfolgt dann eine Nachbearbeitung des Lackieranlagenbauteils zur Oberflächenglättung. Hierbei können beispielsweise Partikel (z. B. Granulate) durch Mediendurchleitungen durchgeleitet werden, um aufgrund ihrer abrasiven Wirkung an der Innenwand der Mediendurchleitungen eine Oberflächenglättung zu bewirken. Darüber hinaus ist hierbei auch eine Verdichtung möglich.
Schließlich kann dann in einem Schritt S5 noch eine sogenannte ”Easy-to-Clean”-Oberfläche an der Innenwand der Mediendurchleitung erzeugt werden, um die Spülbarkeit zu verbessern. Die Schritte S4 und S5 können hierbei in beliebiger Reihenfolge gemeinsam oder jeweils einzeln stattfinden.
Das Flussdiagramm in 2 zeigt den Schritt S3 des Rapid-Prototyping-Verfahrens in mehreren Teilschritten S3.1–S3.6.
In dem ersten Schritt S3.1 wird zunächst eine erste Schicht eines ersten Materials A aufgetragen. In dem nächsten Schritt S3.2 wird das schichtweise aufgetragene Material A dann entsprechend den vorgegebenen Konstruktions- bzw. Steuerdaten des Lackieranlagenbauteils an bestimmten Bauteilstellen teilweise verfestigt. In dem nächsten Schritt S3.3 werden die nicht verfestigten Reste des Materials A dann abgesaugt. In dem nächsten Schritt S3.4 wird dann eine Schicht eines zweiten Materials B aufgetragen und anschließend in dem Schritt S3.5 entsprechend den vorgegebenen Steuer- bzw. Konstruktionsdaten an bestimmten Bauteilstellen teilweise verfestigt. Schließlich werden dann die nicht verfestigten Reste des Materials B in dem Schritt S3.6 abgesaugt. Die Schritte S3.1–S3-6 werden dann für jede Materialschicht wiederholt, bis das gewünschte Lackieranlagenbauteil entstanden ist.
Das Lackieranlagenbauteil wird also im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens in den Schritten S3.1–S3.6 schichtweise aus verschiedenen Materialien aufgebaut, wodurch sich nahezu beliebige Bauteilgeometrien und Materialzusammensetzungen realisieren lassen.
3 zeigt in stark vereinfachter Form ein entsprechendes Herstellungssystem zur Durchführung des in den 1 und 2 dargestellten Herstellungsverfahrens.
In einem CAD-System 1 erfolgt hierbei die Konstruktion des Lackieranlagenbauteils in herkömmlicher Weise.
Das CAD-System 1 überträgt die Konstruktionsdaten (z. B. STL-Daten) des Lackieranlagenbauteils dann an einen Steuerrechner 2, der die Konstruktionsdaten des Lackieranlagenbauteils in Steuerdaten zur Ansteuerung einer Rapid-Prototyping-Maschine 3 umrechnet. Die Rapid-Prototyping-Maschine 3 arbeitet dann entsprechend den von dem Steuerrechner 2 vorgegebenen Steuerdaten und erstellt dadurch nach einem Rapid-Prototyping-Verfahren das gewünschte Lackieranlagenbauteil.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Steuerrechner 2 die Konstruktionsdaten des Lackieranlagenbauteils über eine Datenschnittstelle 4 und ein Datennetz 5 von einem entfernten CAD-System 6 erhält. Beispielsweise können in einer Konstruktionsabteilung zahlreiche CAD-Systeme 6 angeordnet sein, die jeweils auf die Rapid-Prototyping-Maschine 3 zugreifen.
Die 4A–4C zeigen ein fiktives Lackieranlagenbauteil 7 entsprechend dem Stand der Technik. Das Lackieranlagenbauteil 7 weist in diesem fiktiven Ausführungsbeispiel einen Einlass 8 auf, an dem Lack bzw. Spülmittel in das Lackieranlagenbauteil 7 eintritt. Der Lack bzw. das Spülmittel verlässt das Lackieranlagenbauteil 7 dann wieder über einen Auslass 9, der rechtwinklig zu dem Einlass 8 ausgerichtet ist. Zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 9 verlaufen hierbei zwei rechtwinklig zueinander ausgerichtete Bohrungen 10, 11, die an einer rechtwinkligen Knickstelle 12 ineinander übergehen. Diese Formgebung ermöglicht eine einfache Herstellung der Bohrungen, 10, 11 mittels eines Bohrers, was jedoch einen geraden, knickfreien und ungekrümmten Verlauf der einzelnen Bohrungen 10, 11 erfordert. Dies hat zur Folge, dass sich an der Knickstelle 12 eine Turbulenz W (vgl. 4C) bildet, was zur Ablagerung von Lack führen kann und die Spülbarkeit des Lackieranlagenbauteils 7 beeinträchtigt.
Die 5A und 5B zeigen ein entsprechendes, erfindungsgemäß hergestelltes und optimiertes Lackieranlagenbauteil 7, das weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den 4A–4C dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 9 eine kontinuierlich gekrümmte, knickfreie Durchleitung 13 verläuft, in der Lack bzw. Spülmittel laminar (wirbelfrei) strömen. Zum Einen sinkt dadurch der Strömungswiderstand zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 9. Zum Anderen ist das Lackieranlagenbauteil 7 aufgrund der knickfreien Formgebung der Durchleitung 13 besser spülbar.
6A zeigt einen herkömmlichen Rotationszerstäuber 14, wie er beispielsweise in DE 102 33 198 A1 beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise des Rotationszerstäubers 14 in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Wichtig ist an dieser Stelle nur, dass der Rotationszerstäuber 14 eine Lenkluftleitung aufweist, die eine axial verlaufende Stichbohrung 15 und eine radial verlaufende Stichbohrung 16 umfasst, wobei die Stichbohrung 15 an einer rechtwinkligen Knickstelle in die Stichbohrung 16 übergeht.
Nachteilig an dem geknickten Verlauf der Lenkluftleitung an der Übergangsstelle zwischen der Stichbohrung 15 und der Stichbohrung 16 ist der relativ große Strömungswiderstand.
6B zeigt einen erfindungsgemäßen Rotationszerstäuber 14, der bis auf die nachstehend erwähnten Unterschiede vollständig mit dem vorstehend beschriebenen und in 6A dargestellten Rotationszerstäuber übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Stichbohrungen 15, 16 in 6A ersetzt sind durch eine kontinuierlich gekrümmte, knickfreie Lenkluftleitung 17, was zu einem wesentlich geringeren Strömungswiderstand führt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

1: CAD-System
2: Steuerrechner
3: Rapid-Prototyping-Maschine
4: Datenschnittstelle
5: Datennetz
6: CAD-System
7: Lackieranlagenbauteil
8: Einlass
9: Auslass
10: Bohrung
11: Bohrung
12: Knickstelle
13: Durchleitung
14: Rotationszerstäuber
15: Stichbohrung
16: Stichbohrung
17: Durchleitung
S1–S5: Schritte
S3.1–S3.6: Schritte
W: Turbulenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4332982 [0035]
- DE 10233198 A1 [0092]

Claims

Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Beschichtungsanlagenbauteils (7; 14), insbesondere zur Herstellung eines Bauteils eines Farbwechslers, eines Farbventils, eines Zerstäubers oder eines Roboters, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass das durch das Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Anlagenbauteil (7; 14) nach der Durchführung des Rapid-Prototyping-Verfahrens einer oberflächenglättenden Nachbearbeitung unterzogen wird, und/oder b) dass auf das durch das Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellte Anlagenbauteil (7; 14) nach der Durchführung des Rapid-Prototyping-Verfahrens eine Easy-to-Clean-Oberfläche aufgebracht wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenglättende Nachbearbeitung mindestens eines der folgenden Verfahren umfasst: a) Elektrochemische Behandlung b) Polieren, insbesondere Elektropolieren c) Beizen d) Schleifen e) Honen f) Läppen g) Schlichten h) Strahlen i) Verdichten, insbesondere Rollen j) Beschichten, k) Behandlung mit CO₂-Pellets oder CO₂-Schnee, l) Durchleiten von Partikeln durch Hohlräume oder Kanäle (13; 17) in dem Anlagenbauteil (7; 14), wobei die Partikel in einer Trägerflüssigkeit suspendiert oder in einem Trägergas enthalten sind, wobei die Partikel insbesondere Granulate, Perlen, Kugeln, Formteile oder Stäube aus Glas, Keramik, Aluminiumoxid, Polymeren, Nussschalen, organische Substanzen, Sand oder Mineralien umfassen.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) nach der oberflächenglättenden Nachbearbeitung eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 10, Rz = 5 oder Rz = 2.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) aus Kunststoff bestehende Teile und aus Metall bestehende Teile aufweist, die vorzugsweise beide im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens geformt werden, und/oder b) dass die aus Kunststoff bestehenden Teile des Anlagenbauteils (7; 14) nach der oberflächenglättenden Nachbearbeitung eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 15, Rz = 10, Rz = 9, Rz = 8 oder Rz = 7, und/oder c) dass die aus Metall bestehenden Teile des Anlagenbauteils (7; 14) nach der oberflächenglättenden Nachbearbeitung eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 10, Rz = 5, Rz = 2 oder Rz = 1,5.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens mindestens aus einem ersten Material und einem zweiten Material hergestellt wird, und/oder b) dass das erste Material lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist, und/oder c) dass das zweite Material eine größere Härte, Risszähigkeit, Festigkeit, und/oder Steifigkeit aufweist als das erste Material, und/oder d) dass das erste Material andere elektrische Eigenschaften aufweist als das zweite Material.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) eines der folgenden Anlagenbauteile ist: a) Ein Farbventil für eine Lackieranlage, b) ein Bauteil eines Zerstäubers (14), insbesondere eines Rotationszerstäubers, c) ein Bauteil eines Farbwechslers, d) ein Bauteil einer Dosierpumpe, e) ein verkleinertes Modell eines Roboters, insbesondere eines Lackierroboters oder eines Handhabungsroboters, f) ein verkleinertes Modell einer Lackierkabine, g) ein verkleinertes Modell einer Lackierstraße, h) ein verkleinertes Modell einer Lackieranlage, i) ein verkleinertes Modell eines Zerstäubers, insbesondere eines Rotationszerstäubers, j) ein Medien führendes Teil eines Roboters, k) ein Roboterbauteil l) ein kanal oder ein Rohr, m) ein Bauteil eines Sealing-Geräts, n) ein Fächerkrümmer für alle Farben vom Farbwechsler zur Energiekette.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) im Wesentlichen totraumfrei und/oder im Wesentlichen hinterschneidungsfrei ist.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) eine Hülle aus einem hochfesten Polymer und eine mediendurchführende Durchleitung (13; 17) aus einem lösemittelbeständigen und/oder lackbeständigen Polymer aufweist, wobei die Durchleitung (13; 17) insbesondere zur Durchführung von Lack oder Lösemittel dient, und/oder b) dass das Anlagenbauteil (7; 14) ein Ventil, insbesondere ein Farbventil ist, das einen Ventilsitz aus Metall aufweist, der in ein Polymer eingebettet ist, wobei das Polymer vorzugsweise lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist, und/oder c) dass das Anlagenbauteil (7; 14) aus Metall besteht und mindestens einen Hohlraum aufweist, der mit einer Stützstruktur gefüllt ist, wobei mindestens ein Anlagenbauteilbereich neben der Stützstruktur mindestens teilweise mit einem Material, insbesondere einem Polymer, gefüllt ist, das gegenüber Metall eine geringere Massendichte aufweist, und/oder d) dass zur Bearbeitung der verschiedenen Materialien verschiedene, insbesondere unterschiedlich starke, Laserstrahlen eingesetzt werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte (S3.1–S3.6) im Rahmen des Rapid-Prototyping-Verfahrens: a) Auftragen eines ersten Materials, b) Verfestigen des ersten Materials an vorgegebenen Stellen zur Bauteilformung, wobei das aufgetragene erste Material nur teilweise verfestigt wird, c) Entfernen, insbesondere Absaugen, des nicht verfestigten Teils des ersten Materials, d) Auftragen eines zweiten Materials, e) Verfestigen des zweiten Materials an vorgegebenen Stellen zur Bauteilformung, wobei das aufgetragene zweite Material nur teilweise verfestigt wird, f) Entfernen, insbesondere Absaugen, des nicht verfestigten Teils des zweiten Materials.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Materialien mit einem Druckkopf aufgetragen werden, der für jedes Material mindestens eine eigene Düse aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) in dem Rapid-Prototyping-Verfahren so geformt wird, dass in dem im Wesentlichen massiv ausgeführten Anlagenbauteil (7; 14) eine Durchleitung (13; 17) für Fluide verläuft, insbesondere für Lack, Lösemittel oder Druckluft, und/oder b) dass die Durchleitung (13; 17) so geformt wird, dass die Durchleitung (13; 17) im Wesentlichen knickfrei ist, und/oder c) dass die Durchleitung (13; 17) so geformt wird, dass die Durchleitung (13; 17) mindestens auf einem Teil ihrer Länge kontinuierlich gekrümmt ist, und/oder d) dass die Innenwand der Durchleitung (13; 17) der oberflächenglättenden Nachbearbeitung unterzogen wird, und/oder e) dass die Durchleitung (13; 17) so geformt wird, dass das Fluid in der Durchleitung (13; 17) laminar und wirbelfrei strömt, insbesondere im Bereich einer Richtungsänderung der Durchleitung (13; 17).
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Rapid-Prototyping-Verfahren folgende Materialien appliziert werden: a) Polymere ohne Faserfüllung b) Pulverbasierte Polymere c) Elektrisch leitende oder nicht-leitende Polymere d) Polyetheretherketon (PEEK) e) Polyoxymethylen (POM) f) Polyethylentherephtalat (PET) g) Thermoplastisches Polyurethan (PUR) h) Polyarylenethersulfone i) Polysulfone (PSU) j) Polyethersulfone (PESU) k) Polyphenylsulfon (PPSU) l) Polyphenylensulfid (PPS) m) Polyetherimid (PIS) n) Polyester (PES) o) Pulverförmige Materialien p) Flüssige Materialien q) Suspensionen r) Duromere, insbesondere flüssige Duromere s) Thermoplaste, insbesondere Polycarbonate, Polyamide, t) Polyvinylchlorid u) Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) v) Metallpulver w) UV-empfindliche Photopolymere.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rapid-Prototyping-Verfahren eines der folgenden Verfahren ist: a) Stereolithografie b) Selektives Lasersintern c) Polyamidguss d) Lasergenerieren e) Fused-Deposition-Modelling f) Laminated Object Modelling g) 3D-Drucken h) Contour Drafting i) PolyJet-Verfahren.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil durch eine Kombination des Rapid-Prototyping-Verfahrens mit einem materialabtragennden Herstellungsverfahren hergestellt wird.
Verwendung einer Rapid-Prototyping-Maschine (3) zur Herstellung eines Lackier- oder beschichtungsanlagenbauteils (7; 14).
Lackier- oder Beschichtungsanlagenbauteil (7; 14), insbesondere Bauteil eines Farbwechslers, Farbventils, Zerstäubers (14) oder Roboters, dadurch gekennzeichnet, dass das Lackieranlagenbauteil (7; 14) durch ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt wurde, insbesondere durch ein Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Anlagenbauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) eine Rauhigkeit Rz aufweist, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 10, Rz = 5 oder Rz = 2.
Anlagebauteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) aus Kunststoff bestehende Teile und aus Metall bestehende Teile aufweist, b) dass die aus Kunststoff bestehenden Teile des Anlagenbauteils (7; 14) eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 20, Rz = 15, Rz = 10, Rz = 9, Rz = 8 oder Rz = 7, c) dass die aus Metall bestehenden Teile des Anlagenbauteils (7; 14) eine Rauhigkeit Rz aufweisen, die mindestens in Teilbereichen der Bauteiloberfläche kleiner ist als Rz = 10, Rz = 5, Rz = 2 oder Rz = 1,5.
Anlagenbauteil (7; 14) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) eines der folgenden Anlagenbauteile ist: a) Ein Farbventil für eine Lackieranlage, b) ein Bauteil eines Zerstäubers (14), insbesondere eines Rotationszerstäubers, c) ein Bauteil eines Farbwechslers d) ein Bauteil einer Dosierpumpe, e) ein verkleinertes Modell eines Roboters, insbesondere eines Lackierroboters oder eines Handhabungsroboters, f) ein verkleinertes Modell einer Lackierkabine, g) ein verkleinertes Modell einer Lackierstraße, h) ein verkleinertes Modell einer Lackieranlage, i) ein verkleinertes Modell eines Zerstäubers, insbesondere eines Rotationszerstäubers, j) ein Medienführendes Teil eines Roboters, k) ein Roboterbauteil, l) einen Kanal oder ein Rohr, m) ein Bauteil eines Sealing-Geräts, n) ein Fächerkrümmer für alle Farben vom Farbwechsler zur Energiekette.
Anlagenbauteil (7; 14) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenbauteil (7; 14) im Wesentlichen totraumfrei und/oder im Wesentlichen hinterschneidungsfrei ist.
Anlagenbauteil (7; 14) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) mindestens aus einem ersten Material und einem zweiten Material besteht, und/oder b) dass das erste Material lösemittelbeständig und/oder lackbeständig ist, und/oder c) dass das zweite Material eine größere Härte, Risszähigkeit, Festigkeit, und/oder Steifigkeit aufweist als das erste Material, und/oder d) dass das erste Material andere elektrische Eigenschaften aufweist als das zweite Material.
Anlagenbauteil (7; 14) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) eine Hülle aus einem hochfesten Polymer und eine mediendurchführende Durchleitung aus einem lackbeständigen und/oder lösemittelbeständigen Polymer aufweist, wobei die Durchleitung insbesondere zur Durchführung von Lack oder Lösemittel geeignet ist, und/oder b) dass das Lackieranlagenbauteil (7; 14) ein Ventil ist, das einen Ventilsitz aus Metall aufweist, der in ein Polymer eingebettet ist, wobei das Polymer vorzugsweise lackbeständig und/oder lösemittelbeständig ist, und/oder c) dass das Anlagenbauteil (7; 14) aus Metall besteht und mindestens einen Hohlraum aufweist, der mit einer Stützstruktur gefüllt ist, wobei mindestens ein Bauteilbereich neben der Stützstruktur mindestens teilweise mit einem Material, insbesondere einem Polymer, gefüllt ist, das gegenüber Metall eine geringere Massendichte aufweist.
Anlagenbauteil (7; 14) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Anlagenbauteil (7; 14) eine Durchleitung (13; 17) für Lack oder Spülmittel aufweist, die von dem massiv ausgeführten Anlagenbauteil (7; 14) massiv umgeben ist, und/oder b) dass die Durchleitung (13; 17) im Wesentlichen knickfrei verläuft, und/oder c) dass die Durchleitung (13; 17) mindestens auf einem Teil ihrer Länge kontinuierlich gekrümmt ist, und/oder d) dass die Durchleitung (13; 17) so geformt wird, dass das Fluid in der Durchleitung (13; 17) laminar und wirbelfrei strömt, insbesondere im Bereich einer Richtungsänderung der Durchleitung (13; 17).
Anlagenbauteil nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, a) dass es sich bei dem Anlagenbauteil um einen Roboterarm eines Lackierroboters handelt, und b) dass der Roboterarm eine integrierte Mediendurchleitung aufweist.