DE102011116542A1

DE102011116542A1 - Laserschwächung von Lederhäuten

Info

Publication number: DE102011116542A1
Application number: DE102011116542A
Authority: DE
Inventors: Anton Tomaj
Original assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Current assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-04-25

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer linienförmigen Schwächung in einem flächigen Dekormaterial (1), insbesondere in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut, mit einem entlang einer Bearbeitungsrichtung (A) fortschreitenden punkt- oder fleckförmigen Einwirkungsbereich (2) eines Laserlichtstrahls (3) auf das Dekormaterial (1), worin das Dekormaterial (1) im Einwirkungsbereich (2) quer zur Bearbeitungsrichtung (A) angestellt wird, um links und rechts der durch die Bearbeitungsrichtung (A) vorgegebenen Schwächungslinie (4) ein unterschiedliches Schwächungstiefenprofil zu erhalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlegen einer linien- oder streifenförmigen Schwächung in einem flächigen und vorzugsweise flexiblen Dekormaterial und insbesondere ein Verfahren zum Anlegen einer linien- oder streifenförmigen Schwächung in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut.
Es sind verschiedene gebräuchliche Verfahren zum Herstellen einer linien- oder streifenförmigen Materialsschwächung in Dekormaterialien vermittels Laserlichtstrahlen bekannt. Diesen Verfahren ist gemeinsam, dass ein Dekormaterial von der später verdeckten Rückseite her mit einem energiereichen Laserlichtstrahl bearbeitet wird, wobei zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um ein Durchdringen der Bearbeitung an der Sichtseite des Dekormaterials zu verhindern. Ein derartiges gebräuchliches Verfahren offenbart beispielsweise die amtliche Publikation US 7,297,897 A und US 6,294,124 B1 .
Weitere Verfahren zur Herstellung einer Schwächung mit möglichst geringer Abzeichnung an der Dekoroberfläche und insbesondere dazu anwendbare Bearbeitungstechniken offenbaren die Veröffentlichungen DE 199 44 371 A1 , EP 1 745 989 A2 und DE 102 41 715 A1 .
Trotz sorgfältiger Anwendung kann sich mit den gebräuchlichen Verfahren die erzeugte Schwächung unter ungünstigen Umgebungsbedingungen an der Sichtseite abzeichnen, was als ästhetischer Nachteil des Produkts angesehen wird.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zum Laserschwächen von Dekormaterialien und insbesondere Leder und Kunststoffhäuten anzugeben, das eine verbesserte optische Erscheinung der Sichtseite liefert.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung zwei unterschiedliche Verfahren mit den in den Ansprüchen zu 1 und zu 2 jeweils angegebenen Merkmalen vor.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Eine gemeinsame bevorzugte Durchführungsform beider erfindungsgemäßer Verfahren wird nachfolgend mit Bezug auf die anhängenden schematisch vereinfachten Skizzen erläutert. Darin zeigen:
1. eine vereinfachte schematische Darstellung einer Aufsicht auf ein Stück eines durch Anwendung einer ersten Durchführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens geschwächten Dekormaterials;
2. eine Seitenschnittansicht auf eine Anordnung zur Realisierung der ersten bevorzugten Durchführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3. eine Seitenschnittansicht auf eine Anordnung zur Realisierung einer zweiten bevorzugten Durchführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
4. eine schematische Detailschnittansicht auf ein
Gemäß der schematischen Darstellungen in den 1 und 2 ist eine linienförmige Schwächung, eine Schwächungslinie 4 oder ganz exakt ausgedrückt ein Schwächungsstreifen in einem Stück eines flächigen Dekormaterials 1 in der Art einer Reihe von einzelnen Löchern 10 angelegt. Die Löcher 10 wurden durch einseitige momentane Einwirkung eines Laserlichtstrahls 3 auf die in der Zeichnung sichtbare Oberfläche des Dekormaterials 1 erzeugt. Ein solcherart bearbeitetes Dekormaterial 1 wird typisch zu einer sichtseitigen dekorativen Abdeckung über einer Öffnungsklappe eines Airbagfachs in einem Fahrzeuginnenverkleidungsteil weiterverarbeitet. In diesem Rahmen erfüllt die Schwächungslinie 4 die Funktion einer Sollbruchstelle und Aufreißlinie beim Auslösen und Ausstoßen des darunter verstauten Airbags. Insofern handelt es sich in einer besonders bevorzugten Anwendung bei dem Dekormaterial 1 um ein entsprechend zugerichtetes Lederstück oder um eine Kunststoffhaut. Alternativ kann es sich bei dem Dekormaterial auch um ein Stück eines Gewebes oder eines Ziervlies handeln.
Das in 1 gezeigte diskrete Lochbild mit einer Lochreihe 12 ungefähr gleich beabstandeter Löcher 11 entspricht der typischen diskontinuierlichen Bearbeitung. Dabei wird die Position des Einwirkungsbereichs 2 des Laserlichtstrahls 3 während der Einwirkung festgehalten. Während der Neupositionierung des Werkstücks, d. h. des Dekormaterials 1, wird die Einwirkung des Laserlichtstrahls 3 hingegen unterbrochen. Dadurch verbleibt der Bereich in der Verbindungslinie benachbarter Löcher 11 unbearbeitet. Der Einwirkungsbereich 2 des Laserlichtstrahls 3 springt in der diskontinuierlichen Bearbeitung quasi entlang der Bearbeitungsrichtung A von Loch 11 zu Loch 11 voran. Diese diskontinuierliche Bearbeitung lässt sich mit den derzeit gebräuchlichen Laserlichtquellen sehr einfach realisieren, weil diese bedingt durch ihre Bauart keinen kontinuierlichen Strahl aussenden, sondern eine steuerbare Abfolge von Laserlichtpulsen.
Gleichermaßen in Übereinstimmung mit den gebräuchlichen Verfahren liegt in der beschriebenen Situation die Seite der Einwirkungsstelle 2 des Laserlichtstrahls 3 der bestimmungsgemäßen Sichtseite des Dekormaterials 1 gegenüber. Das entspricht einer Bearbeitung von der Rückseite. Außerdem werden die Löcher 10 vorzugsweise als Sacklöcher ausgebildet, um eine Beeinträchtigung des Aussehens der Sichtseite des Dekormaterials zu vermeiden. Bei einer gepulsten Laserlichtquelle kann die Tiefe der Sacklöcher 10 einigermaßen wiederholgenau realisiert werden, indem eine vorgegebene Anzahl von Laserlichtpulsen mit vorgegebener Energie in einer Positionierung auf das Dekormaterial 1 einwirkt. Dennoch empfiehlt sich während des Fortschritts der Bearbeitung eine wiederkehrende Anpassung des Energieeintrags. Dies wird in durch die Herstellung intermittierender Referenzlöcher 13 erreicht. Dabei wird die tatsächliche Bearbeitungstiefe aus der durch die Restmaterialstärke am Grund des Lochs 11 austretende Lichtintensität des Laserlichtstrahls 3 ermittelt und die für die Bearbeitung vorgegebene Pulszahl und/oder die Pulsenergie neu zum Erreichen einer Zielbearbeitungstiefe festgelegt. Durch diese regelmäßige Neukalibrierung der Bearbeitung ist es möglich, Dichte-, Reflexions- und Dickenvariationen des Dekormaterials 1 entlang der Bearbeitungslinie zu kompensieren. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von Leder ein erheblicher Vorteil.
Die Abweichung der erfindungsgemäßen Verfahren von den gebräuchlichen Schwächungsverfahren erschließt sich vor allem mit Blick auf die 2, die eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung einer bevorzugten Durchführungsform veranschaulicht. Diese umfasst eine von oben einstrahlende nicht in Einzelheiten dargestellte Laserlichtquelle und eine Haltevorrichtung 8 für das Dekormaterial 1. Das ist zwischen zwei gegenüberliegenden Stützkanten 9, 10 der Haltevorrichtung 8 angeordnet. Aufgrund des Versatzes der Stützkanten 9, 10 in der Richtung des Laserlichtstrahls 3 bildet sich entlang der in die Zeichenebene hinein verlaufenden Bearbeitungsrichtung A ein Doppelfalz 6 aus. Dessen Lage ist so gewählt, dass sich der Einwirkungsbereich 2 des Laserlichtstrahls 3 zwischen und vorzugsweise mittig zwischen den Falzlinien 7 befindet. Durch die Ausrichtung der Stützkanten 9, 10 in Bezug auf die Einfallsrichtung des Laserlichtstrahls 3 ist die in der Schnittebene liegende und durch die schräge Linie angedeutet Mittelfaser des Dekormaterials 1 erkennbar in einer Neigung quer zur Bearbeitungsrichtung A angestellt. Die Einstrahlrichtung des Laserlichtstrahls 3 auf diese Mittelfaser ist also nicht wie in den gebräuchlichen Verfahren senkrecht, sondern weicht vom 90° Winkel deutlich ab. Die entlang der Strahlrichtung des Laserlichtstrahls 3 in das Dekormaterial 1 eingebrachte Schwächung ist dadurch in Bezug auf die durch die Mittellinien der sichtbaren Löcher 11 vorgegebene Mittelebene unsymmetrisch. Auf der linken Seite dieser Mittelebene ist dementsprechend die Schwächung geringer ausgebildet als auf der rechten. Das hat seinen Grund darin, dass die schräg verlaufenden Bohrungen sich mit zunehmender Tiefe aus dem linksseitigen Bereich entfernen. Das senkrecht zu Oberfläche des Dekormaterials 1 bestimmbare Schwächungstiefenprofil unterscheidet sich demnach links- und rechtsseitig der Schwächungslinie 4. Durch das unterschiedliche Schwächungstiefenprofil ergibt sich unter Zugbelastungen eine senkrecht zur Oberfläche des Dekormaterials 1 verlaufende Querspannungskomponente, die einer sichtbaren Deformation an der Oberfläche entgegen wirkt.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen bevorzugten Durchführungsform können die daran erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren auch in einer Vorrichtung mit mechanischen Bearbeitungswerkzeugen umgesetzt werden. Dies zeigen schematisch die 3 und 4 für eine Bearbeitung mit einem Schneidrad 14. Das Dekormaterial ist in gleicher Weise vor vorangehend beschrieben in einer Haltevorrichtung 8 unter Ausbildung eines die Bearbeitungsbereich einschließenden Doppelfalzes 6 angeordnet. Von der nach oben weisenden Seite her wird mit einem Schneidrad 14 ein unvollständiger Schnitt erzeugt. Während der Bearbeitung bewegt sich das Schneidrad 14 entlang der Bearbeitungsrichtung in die Zeichenebene hinein. Durch den schlanken Winkel zwischen Schneidrad 14 und Mittelfaser des Dekormaterials ergibt sich ein bogenförmig in die Tiefe des Materials nach einer Seite der Schwächungslinie hinein laufender Schnitt 15. Dessen Kontur versinnbildlicht die vergrößerte Teilschnittansicht in 4. Der genaue Verlauf des Schnitts 15 ergibt sich durch die Faltung des Dekormaterials 1 in der Haltevorrichtung 8. In Abhängigkeit von dem Verlauf der Schwächungslinie sowie der Stärke und Flexibilität des Dekormaterials kann es empfehlenswert sein, das Dekormaterial in einem engen Spalt der Haltevorrichtung 8 zu fixieren, um eine gleichmäßige Kontur des Schnitts 15 sicherzustellen. In einer kontinuierlichen Verarbeitung können die links und rechts dargestellten Teile der Haltevorrichtung 8 als Transportwalzen ausgebildet sein. Das Schneidrad 14 stünde in dieser Abwandlung in Bezug auf die Haltevorrichtung 8 fest. Der Schnitt 15 würde in Bearbeitungsrichtung nur durch den Vorschub des Dekormaterials 1 zwischen den Transportwalzen bewirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7297897 A [0002]
US 6294124 B1 [0002]
DE 19944371 A1 [0003]
EP 1745989 A2 [0003]
DE 10241715 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer linienförmigen Schwächung in einem flächigen Dekormaterial (1), insbesondere in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut, mit einem entlang einer Bearbeitungsrichtung (A) fortschreitenden punkt- oder fleckförmigen Einwirkungsbereich (2) eines Laserlichtstrahls (3) auf das Dekormaterial (1), worin das Dekormaterial (1) im Einwirkungsbereich (2) quer zur Bearbeitungsrichtung (A) angestellt wird, um links und rechts der durch die Bearbeitungsrichtung (A) vorgegebenen Schwächungslinie (4) ein unterschiedliches Schwächungstiefenprofil zu erhalten.
Verfahren zur Erzeugung einer linienförmigen Schwächung in einem flexiblen flächigen Dekormaterial (1), insbesondere in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut, mit einem entlang einer Bearbeitungsrichtung (A) fortschreitenden punkt- oder fleckförmigen Einwirkungsbereich (2) eines Laserlichtstrahls (3), worin ein den Einwirkungsbereich (2) des Laserlichtstrahls (3) einschließender Doppelfalz (6) erzeugt wird, um durch die an der Oberseite und Unterseite des Dekormaterials (1) unterschiedlichen Spannungsverhältnisse links und rechts der durch die Bearbeitungsrichtung (a) vorgegebenen Schwächungslinie (4) ein unterschiedliches Schwächungstiefenprofil zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Doppelfalz (6) annähernd zueinander und zur Bearbeitungsrichtung (a) parallel verlaufende Falzlinien (7) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin durch einen diskontinuierlich fortschreitenden Einwirkungsbereich (2) im Dekormaterial (1) eine Reihe nebeneinander liegender Löcher (11) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die im Dekormaterial (1) erzeugten Löcher (11) zur Rückseite offene, an die Sichtseite heranreichende Sacklöcher sind.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, worin jedes Loch (11) durch die Einwirkung einer vorgegebenen Anzahl von Laserlichtpulsen mit jeweils vorgegebener Energie erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin innerhalb der entlang der Bearbeitungsrichtung gebildeten Lochreihe (12) wiederkehrend und insbesondere regelmäßig sog. Referenzlöcher (13) erzeugt werden, für die die Anzahl und/oder die Energie der einwirkenden Laserpulse auf ein vorgegebenes Bearbeitungsergebnis geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Bearbeitungsergebnis als Bearbeitungstiefe oder Restwandstärke vorgegeben wird.
Verfahren zur Erzeugung einer linienförmigen Schwächung in einem flächigen Dekormaterial (1), insbesondere in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut, mit einem entlang einer Bearbeitungsrichtung (A) fortschreitenden Schnitt (3) eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Schneidmessers oder Scheidrads (14), worin das Dekormaterial (1) im Schnittbereich (2) quer zur Bearbeitungsrichtung (A) angestellt wird, um links und rechts der durch die Bearbeitungsrichtung (a) vorgegebenen Schwächungslinie (4) ein unterschiedliches Schwächungstiefenprofil zu erhalten.
Verfahren zur Erzeugung einer linienförmigen Schwächung in einem flexiblen flächigen Dekormaterial (1), insbesondere in einem Lederstück oder einer Kunststoffhaut, mit einem entlang einer Bearbeitungsrichtung (A) fortschreitenden Schnitt (15) eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Messers oder eines Schneidrads (14), worin ein den Schnittbereich (2) einschließender Doppelfalz (6) erzeugt wird, um durch die an der Oberseite und Unterseite des Dekormaterials (1) unterschiedlichen Spannungsverhältnisse links und rechts der durch die Bearbeitungsrichtung (A) vorgegebenen Schwächungslinie (4) ein unterschiedliches Schwächungstiefenprofil zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der Doppelfalz (6) annähernd zueinander und zur Bearbeitungsrichtung (A) parallel verlaufende Falzlinien (7) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin das Dekormaterial (1) links- und rechtsseitig neben der Schwächungslinie (4) derart an einer Haltevorrichtung (8) angeordnet ist, dass der Bearbeitungsbereich (2) zwischen einander gegenüberliegenden Stützkanten (9, 10) der Haltevorrichtung in einem vorzugsweise parallelen Doppelfalz (6) liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, worin die Haltevorrichtung (8) als geschlitzte und vorzugsweise doppelseitige Halteplatte (8) ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin die Haltevorrichtung (8) paarweise sich gegenüberliegende Transportwalzen aufweist, zwischen denen das Dekormaterial entgegen der Bearbeitungsrichtung (A) vorgeschoben wird.