-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer unsichtbaren Schwächung in eine Dekorschicht nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Airbagabdeckung mit einer geschwächten Dekorschicht.
-
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Schwächungen in Dekorschichten für Airbagabdeckungen einzubringen. Dies kann beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen. Hierzu wird ein Laserstrahl auf die Dekorschicht gerichtet, wodurch Vertiefungen in der Dekorschicht erzeugt werden.
-
Nachteil bekannter Schwächungsverfahren dieser Art ist jedoch, dass die eingebrachte Schwächung entweder direkt sichtbar ist oder- zumindest nach längerer Sonneneinstrahlung – sichtbar wird. Des Weiteren ergeben sich unerwünschte Veränderungen der Haptik der Dekorschicht, z. B. derart, dass die Dekorschicht im Bereich der eingebrachten Schwächungen verhärtet.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Einbringung einer unsichtbaren Schwächung in eine Dekorschicht zu ermöglichen, dass einerseits leicht durchführbar ist und bei dem sich andererseits keine unerwünschten Veränderungen der Optik und Haptik der Dekorschicht ergeben.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Einbringen einer unsichtbaren Schwächung in eine Dekorschicht mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Airbagabdeckung mit einer Dekorschicht nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
-
Dadurch, dass ein Laser mit einer Wellenlänge von unter 800 nm und einer Leistung von weniger als 3 W zum Einbringen der Löcher verwendet wird, wird eine Schädigung von die Löcher umgebenden Bereichen der Dekorschicht vermieden. Sowohl die niedrige Wellenlänge als auch die geringe Leistung führen dazu, dass eine thermische Belastung der umliegenden Bereiche der Dekorschicht verringert wird. Dadurch, dass ein Laser mit einer Wellenlänge von unter 800 nm verwendet wird, ist auch mit Leistungen von weniger als 3 W ein zuverlässiges und reproduzierbares Erzeugen von Löchern in der Dekorschicht zum erstellen einer Schwächungslinie möglich. Insbesondere ist es sogar möglich, eine Dekorschicht zu schwächen, die eine konstante Dicke aufweist und im Bereich der einzubringenden Laserschwächungen nicht vorgeschwächt ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da insbesondere bei nicht vorgeschwächten Dekorschichten eine Sichtbarkeit besonders zuverlässig vermieden wird und außerdem kein Arbeitsschritt zum Vorschwächen anfällt. Selbstverständlich kann das Verfahren jedoch auch auf vorgeschwächte Dekorschichten angewandt werden.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Löcher als die Dekorschicht vollständig durchdringende Perforationslöcher, also als Durchgangslöcher, ausgebildet. Insbesondere können die Perforationslöcher einen Durchmesser von höchstens 300 μm, höchsten 100 μm oder höchstens 50 μm aufweisen. Ein Durchmesser der Löcher kann zwischen 20 und 40 μm, vorzugsweise zwischen 25 und 35 μm liegen.
-
Bevorzugt sind die Löcher in einer eine Schwächungslinie bildenden Lochreihe angeordnet. Ein Abstand benachbarter Löcher kann zwischen 50 μm und 500 μm betragen, vorzugsweise zwischen 100 μm und 300 μm, besonders vorzugsweise zwischen 150 μm und 250 μm. Besonders bevorzugt sind Ausführungen, bei denen die Schwächungslinie auch durch eine Lochmatrix aus mehreren parallelen Lochreihen gebildet ist. Benachbarte Lochreihen sind dann vorzugsweise zwischen 500 μm und 2000 μm und besonders vorzugsweise zwischen 800 μm und 1200 μm voneinander beabstandet.
-
Bei einer besonders bevorzugten Anwendung kann durch das Verfahren eine als Lederschicht ausgebildete Dekorschicht und besonders bevorzugt eine Echtlederschicht geschwächt werden. Insbesondere Echtlederschichten sind nämlich besonders empfindlich gegenüber einer thermischen Schädigung, da diese Collagenfasern enthalten, welche sich bei zu starker Erwärmung in unerwünschter Weise verhärten.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl direkt auf die Dekorschicht fokussiert. Hierdurch können Löcher mit besonders kleinem Durchmesser erzeugt werden. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass ein Durchmesser der Löcher in Dickenrichtung der Dekorschicht nahezu konstant ist. Vorzugsweise beträgt eine Rayleighlänge des Laserfokusses mindestens 1 mm und bei besonders bevorzugten Ausführungen mindestens 4 mm. Hierdurch wird eine besondere Gleichmäßigkeit des Öffnungsdurchmessers in Dickenrichtung der Dekorschicht erreicht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge kleiner als 600 nm und bevorzugt kleiner als 360 nm verwendet. Durch die Verwendung derart kurzer Wellenlängen wird eine thermische Schädigung der Dekorschicht weiter verringert. Besonders einfach können Laserstrahlen mit einer derart niedrigen Wellenlänge durch Excimerlaser oder durch Festkörperlaser mit nachgeschaltetem Photonischen Kristall zur Erzeugung von Harmonischenstrahlung der Laserstrahlung erzeugt werden. Besonders bevorzugt kann ein solcher Kristall zur Erzeugung der dritten Harmonischen ausgebildet sein. Hierfür kann als Kristall insbesondere ein KDP-Kristall verwendet werden. Es können jedoch, je nach Ausgangswellenlänge des Festkörperlasers, Kristalle auch zur Erzeugung der zweiten Harmonischen verwendet werden. Ebenso können zwei Kristalle zur Erzeugung der zweiten Harmonischen hintereinander geschaltet sein, um die vierte Harmonische der Ausgangsstrahlung zu erzeugen. In diesem Fall unterscheiden sich beide Kristalle voneinander und sind jeweils den entsprechenden Phasenanpassungsbedingungen entsprechend ausgebildet.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform trägt die Leistung des Lasers weniger als 2 W. Besonders bevorzugt kann eine Leistung des Lasers zwischen 0,5 W und 1,5 W und insbesondere zwischen 0,8 W und 1,2 W betragen. Durch derart niedrige Laserleistungen wird eine thermische Schädigung des Dekormaterials weiter verringert.
-
Eine weitere Reduzierung der thermischen Schädigung des Dekormaterials kann erzielt werden, indem ein gepulster Laser verwendet wird. Durch Einsatz eines gepulsten Lasers werden die Löcher innerhalb einer extrem kurzen Zeit eingebracht. Hierdurch wird eine Abfuhr von Energie in den die Schwächung bildenden Löcher umgebenden Bereich des Dekormaterials weitgehend vermieden. Als besonders geeignet haben sich Pulswiederhohlraten zwischen 1k Hz und 20 kHz, Pulsenergien zwischen 50 μJ und 200 μJ (besonders bevorzugt zwischen 80 μJ und 120 μJ) und Pulsdauern kleiner als 40 ns und besonders bevorzugt kleiner als 30 ns erwiesen. Jedes einzelne Loch wird vorzugsweise durch Beschuss derselben Stelle des Dekormaterials mit mehreren Laserpulsen nacheinander erzeugt. Bevorzugt wird jede Lochposition mit mindestens 50 Laserpulsen hintereinander bestrahlt. Hierdurch wird bevorzugt eine vollständige Durchbohrung des Dekormaterials erzielt. Besonders bevorzugt kann jede Lochposition auch mit über 80 oder über 120 Laserpulsen bestrahlt werden.
-
Um eine besonders geringe Sichtbarkeit der Schwächung zu erreichen ist es vorteilhaft, die Dekorschicht von einer Rückseite aus mit dem Laserstrahl zu bestrahlen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es bei den erfindungsgemäßen Verfahren jedoch auch möglich, eine Bestrahlung von der Vorderseite aus vorzunehmen. Hierdurch könnte selbst dann eine Schwächung in einer Dekorschicht eingebracht werden, wenn diese bereits in einer fertigen Instrumententafel verbaut ist.
-
Um mit dem Laserstrahl eine einzubringende Schwächungslinie abzufahren ist es möglich, einen Strahlengang des Laserstrahls während des Bestrahlens zu verändern. Dies kann beispielsweise mittels eines beweglichen bzw. verstellbaren optischen Elements erfolgen. Ein Beispiel eines solchen optischen Elements ist ein drehbarer Spiegel. Der Vorteil eines Abfahrens durch Verändern des Strahlengangs besteht darin, dass eine einfach und kostengünstige Durchführung des Verfahrens möglich ist. Auf diese Art ist jedoch nur ein Verfahren in einem relativ kleinen Bereich möglich, da sich bei zu starker Veränderung des Strahlengangs eine Fokusposition in die zur Oberfläche der Dekorschicht orthogonale Richtung ändert.
-
Ebenso ist es zum Abfahren einer einzubringen Schwächungslinie mittels des Laserstrahls möglich, die Dekorschicht während des Bestrahlens zu bewegen. Zwar ist ein Aufwand hierfür gegenüber einer Veränderung des Strahlengangs erhöht, jedoch können so auch relativ lange Schwächungslinien erzeugt werden. Um auch bei relativ großen Schwächungslinien einen Aufwand möglichst gering zu halten ist es ebenso möglich, eine Veränderung des Strahlengangs mit einer Bewegung der Dekorschicht zu kombinieren. So werden die Vorteile einer einfachen Änderung des Strahlengangs voll ausgenutzt, wobei die Dekorschicht nur im geringen Maß bewegt werden muss.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vor dem Bestrahlen auf die Rückseite der Dekorschicht eine Schicht zur Veränderung der Absorptionseigenschaften aufgebracht. Beispielsweise kann die Schicht eine Absorption des Laserlichts reduzieren. Beim Bestrahlen mit dem Laserstrahl wird die Schicht dann in den Bereichen, in denen Löcher eingebracht werden sollen, zügig entfernt, während in den umgebenden Bereichen der Dekorschicht eine hierfür notwendige Intensität des Laserstrahls nicht erreicht wird. In diesen Bereichen kann die Schicht daher zur Reduzierung einer thermischen Schädigung dienen, während aufgrund des schnellen Abtrags der Schicht im Bereich der einzubringenden Löcher die Absorption des Laserlichts nur kurzzeitig reduziert ist.
-
Ebenso kann auf die Rückseite der Dekorschicht eine Klebeschicht aufgebracht sein. Diese kann ebenfalls zur Verringerung einer thermischen Beschädigung des die Löcher umgebenden Materials dienen. Insbesondere kann die Klebeschicht als Schicht zum Verändern der Absorptionseigenschaften, wie vorangehend beschrieben, dienen. Wird vor dem Einbringen der Schwächung eine Klebeschicht bzw. eine Schicht zur Veränderung der Absorptionseigenschaften auf die Rückseite der Dekorschicht aufgebracht, wird jede Lochposition bevorzugt mit mehr als 400 Laserpulsen bestrahlt.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Dekorschicht verwendet, die in dem Bereich, in den die Löcher eingebracht werden sollen, eine Dicke zwischen 0,7 mm und 1,5 mm aufweist. Vorzugsweise weist die Dekorschicht in diesem Bereich eine Dicke zwischen 1 mm und 1,3 mm auf. Insbesondere kann die Dicke der Dekorschicht 1,1 mm betragen. Durch die hinreichend große Dicke der Dekorschicht in dem Bereich, in dem Löcher eingebracht werden, wird eine negative Beeinflussung der optischen Erscheinung der Dekorschicht durch die Schwächung besonders effizient vermieden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Dekorschicht vor dem Schwächen mit einer Zwischenschicht verbunden. Die Zwischenschicht kann beispielsweise als ein Abstandsgewirke ausgebildet sein. Dieses kann aus zwei netzartigen voneinander beabstandeten Lagen bestehen, die durch eine Vielzahl von orthogonal zu diesen Lagen verlaufenden Fäden verbunden sind. Dabei ist es möglich, die Zwischenschicht sowie die Dekorschicht gleichzeitig zu schwächen. Auch bei der Schwächung der Zwischenschicht ergeben sich Vorteile aus der Verwendung erfindungsgemäß kurzer Wellenlängen und geringer Leistungen. Insbesondere bei Verwendung eines Abstandsgewirkes, wie vorangehend beschrieben, wird eine unsichtbare Schwächung erst durch die Verwendung eines erfindungsgemäß kurzwelligen Laserstrahls möglich. Ein IR-Laserstrahl, wie er im Stand der Technik verwendet wird, würde die die Lagen verbindenden Fäden nämlich thermisch schädigen, was zu einem Einsacken der Zwischenschicht führen würde. Aus dem gleichzeitigen Schwächen der Zwischenschicht ergibt sich außerdem der Vorteil, dass ein zusätzlicher Prozessschritt zum separaten Schwächen der Zwischenschicht vermieden wird. Außerdem sind die Schwächung in der Dekorschicht und die Schwächung in der Zwischenschicht so automatisch passend zueinander positioniert.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Dekorschicht und die Zwischenschicht zu schwächen, während diese schon auf einen Träger aufgebracht sind. Dies ist vor allem deshalb möglich, weil aufgrund der vernachlässigbaren thermischen Schädigung der Dekorschicht ein Bestrahlen auch von der Vorderseite aus möglich ist. Bevorzugt wird die Dekorschicht jedoch einzeln oder mit der Zwischenschicht verbunden bestrahlt.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Airbagabdeckung mit einer Dekorschicht, wobei diese, wie vorangehend beschrieben, geschwächt wird. Die Airbagabdeckung kann insbesondere mit einer Dekorschicht, einer Zwischenschicht sowie einem Träger ausgebildet werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1. eine Darstellung eines ersten vorteilhaften Verfahrens zur Schwächung einer Dekorschicht,
-
2. eine Darstellung eines zweiten vorteilhaften Verfahrens zur Schwächung einer Dekorschicht, und
-
3. eine Schnitt durch eine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung geschwächte Dekorschicht entlang einer Schwächungslinie.
-
In 1 ist ein Werkstück 1 dargestellt, welches aus einer Dekorschicht 2 und einer Zwischenschicht 3 besteht. In die Dekorschicht 2 und die Zwischenschicht 3 wird eine Schwächungslinie 4 eingebracht, durch die zwei Airbagklappen 5, 6 gebildet werden. Das Werkstück 1 wird dazu durch einen Laser 7 mit einem Laserstrahl 10 bestrahlt. Dieser wird durch ein als Linse 8 ausgebildetes fokussierendes Element fokussiert und durch einen drehbaren Spiegel 9 auf die Oberfläche des Werkstücks gelenkt. Die Strahlrichtung des Laserstrahls 10 beim Auftreffen auf dem Werkstück 1 ist, auch wenn dies aus Übersichtsgründen anders dargestellt ist, im Wesentlichen orthogonal zu der durch die Dekorschicht 2 gebildeten Ebene. Die Dekorschicht 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Echtlederschicht ausgebildet und weist eine über die Fläche im Wesentlichen konstante Dicke von etwa 1,1 mm auf. Selbstverständlich wären auch andere Ausgestaltungen der Dekorschicht 2, beispielsweise als Kunstlederschicht, denkbar. Die Zwischenschicht 3 ist vorzugsweise als ein Abstandsgewirke ausgebildet. Dieses kann vorzugsweise eine der Dekorschicht 2 zugewandte und eine der Dekorschicht 2 abgewandte netzartige Fläche aufweisen. Beide Flächen können bevorzugt durch orthogonal zu den Flächen ausgerichtete Fäden miteinander verbunden sein. Besonders bevorzugt werden die Dekorschicht 2 und die Zwischenschicht 3 bereits vor dem Einbringen der Schwächungslinie 4 miteinander verbunden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass in gleicher Weise eine einzelne Dekorschicht 2, welche nicht oder noch nicht mit einer Zwischenschicht verbunden ist, geschwächt werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aufgrund eines für die Zwischenschicht verwendeten Materials für die Schwächung der Zwischenschicht ein anderes Verfahren zu bevorzugen ist. Besonders bevorzugt wird das Werkstück 1 nach dem Einbringen der Schwächungslinie 4 auf einen nicht dargestellten Träger aufgebracht. Hierdurch ist auch die Bezeichnung Zwischenschicht begründet, denn diese ist dann zwischen der Dekorschicht 2 und dem Träger angeordnet. Alternativ wäre es auch möglich gewesen, das Werkstück 1 vor dem Einbringen der Schwächungslinie 4 auf einen Träger aufzubringen und die Schichten 2, 3 erste dann zu schwächen.
-
Als Laser 7 wird in diesem Ausführungsbeispiel ein Festkörperlaser, genauer ein Nd:YAG Laser mit eingebautem KDP-Kristall, zur Erzeugung der dritten Harmonischen verwendet. Dieser wird gepulst betrieben. Eine Pulswiederholrate beträgt 10 kHz, eine Pulsenergie vorzugsweise 95 μJ und eine Pulsdauer vorzugsweise 28 ns Die Wellenlänge des Laserstrahls beträgt 355 nm und die Leistung des Lasers knapp 1 W. Die Brennweite des fokussierenden Elements 8 ist derart gewählt, dass der Fokus des Laserstrahls 10 möglichst genau in der Ebene der Dekorschicht 2 liegt. Ein Durchmesser des Fokus beträgt etwa 25 μm. Die Raylleighlänge des Laserstrahls 10 beträgt dort etwa 5,5 mm. Durch die hohe Raylleighlänge des Laserstrahls und die Fokussierung in die Ebene der Dekorschicht 2 wird erreicht, dass ein Durchmesser des Laserstrahls 10 im Bereich der Dekorschicht 2 nahezu konstant ist. Ein Abfahren der Oberfläche der Dekorschicht 2 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Verdrehen des drehbaren Spiegels 9 jeweils nach etwa 100-fachem Beschießen der selben Stelle auf der Oberfläche der Dekorschicht erreicht. Durch das Verdrehen wird ein Strahlengang derart geändert, dass der Fokus des Laserstrahls 10 über die Oberfläche der Dekorschicht 2 bewegt wird.
-
Eine weitere Ausführungsform eines bevorzugten Verfahrens ist in 2 dargestellt. Dieses unterscheidet sich zu dem in 1 dargestellten Verfahren zum einen dadurch, dass kein drehbarer Spiegel 9 vorgesehen ist. Stattdessen wird der Laserstrahl 10 mittels des fokussierenden Elements 8 direkt auf das Werkstück 1 fokussiert. Ein Strahlgang des Laserstrahls 10 bleibt während der Durchführung des Verfahrens konstant. Außerdem unterscheidet sich das in 2 dargestellte Verfahren dadurch, dass das Werkstück 1 von der Rückseite her bestrahlt wird. Der Laserstrahl 10 trifft also zuerst auf der Zwischenschicht 3 auf und durchbohrt anschließend die Dekorschicht 2. Wie im ersten Ausführungsbeispiel werden Dekorschicht und Zwischenschicht gleichzeitig geschwächt. Um ein Abfahren der Schwächungslinie mit dem Laserstrahl zu ermöglichen, ist das Werkstück 1 in einem verschiebbaren Werkstückhalter befestigt. Hierdurch kann das Werkstück 1 so bewegt werden, dass eine Schwächungslinie 4 erzeugt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine einzelne Dekorschicht 2, die nicht mit einer Zwischenschicht 3 verbunden ist, zum Einbringen einer Schwächungslinie 4 rückseitig bestrahlt werden kann. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass auf die Rückseite der Dekorschicht 2 oder bei gleichzeitigen Schwächen mit einer Zwischenschicht auf die Rückseite der Zwischenschicht 3 eine zusätzliche Schicht zur Veränderung der Absorptionseigenschaften aufgebracht sein kann. Diese zusätzliche Schicht weist bevorzugt einen relativ geringen Absorptionskoeffizienten gegenüber Licht der Wellenlänge des Laserstrahls 10 auf. Hierdurch wird erreicht, dass nur im inneren Bereich von Auftreffpunkten des Laserstrahls 10 auf dem Werkstück 1 eine hinreichende Absorption zur Entfernung der zusätzlichen Schicht stattfindet. In einem Bereich um die Auftreffpunkte des Laserstrahls 10 auf dem Werkstück herum ist die Intensität des Laserstrahls 10 dabei vorzugsweise nicht hoch genug, um die zusätzliche Schicht zu entfernen. Hierdurch wird in diesen Bereichen eine eingebrachte Energiemenge reduziert, wodurch entstehende thermische Schädigungen weiter reduziert werden.
-
In 3 ist ein Schnitt durch eine gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung geschwächte Dekorschicht 2 entlang einer Schwächungslinie 4 dargestellt. Die Schwächungslinie wird durch die Vielzahl von Perforationslöchern 11 gebildet. Wie in 3 zu erkennen ist, ist ein Durchmesser der Perforationslöcher über die Dicke der Dekorschicht 2 im Wesentlichen konstant. In dem dargestellten Beispiel beträgt ein Durchmesser 12 der Perforationslöcher etwa 30 μm. Aufgrund des geringen Durchmessers sind die Perforationslöcher 11 für das menschliche Auge nicht sichtbar, obwohl diese die Dekorschicht 2 vollständig durchdringen.
-
Ein Abstand 13 benachbarter Perforationslöcher 11 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 180 μm, d. h. mehr als das 5-fache und weniger als das 10-fache des Durchmessers 12 der Perforationslöcher 11. Hierdurch wird zum einen eine hinreichend starke Schwächung zum korrekten Öffnen der Airbagklappe erzielt, wobei zugleich auch eine langfristige Unsichtbarkeit der Schwächungslinie 4, selbst nach mehrjähriger Sonneneinstrahlung, erreicht wird. Bevorzugt können auch mehrere parallele Linien zur Erzeugung der Schwächung 4 eingebracht sein. Diese können beispielsweise jeweils 800 μm zueinander versetzt angeordnet sein.
-
Durch das vorangehend beschriebene Verfahren können beliebig geformte Schwächungen, geeignet für ein- oder mehrklappige Airbags, erzeugt werden.
