DE102012022296A1 - Producing a front side galvanically coated control-, decoration- or display elements with uncoated regions, comprises e.g. fabricating main body made of transparent, translucent or colored galvanizable plastic material - Google Patents

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Abstract

Producing a front side galvanically coated control-, decoration- or display elements with uncoated regions, comprises (a) fabricating a main body with a front side and a rear side, (b) covering or shielding a region of the rear side for preventing a galvanic coating in the region, (c) applying a mask on the front side parallel to the above mentioned region, (d) holding, contacting the main body at the surface of the galvanizable material and masking, and (e) chemically and optionally carrying out galvanic pretreatment of the main body. Producing a front side galvanically coated control-, decoration- or display elements with uncoated regions, comprises (a) fabricating a main body made of a transparent, translucent or colored galvanizable plastic material with a front face and a rear side, (b) covering or shielding a region of the rear side for preventing a galvanic coating in the region, (c) applying a mask on the front side parallel to the above mentioned region, (d) holding, contacting the main body at the surface of the galvanizable material and masking, and (e) chemically and optionally carrying out galvanic pretreatment of the main body by a known method (colloidal or ionic process, or by direct metallization) for producing a thin-film metal layer outside the region and galvanically finishing the metallic surface coating. The contacting is carried out outside the region, and masking is carried out by a plastic layer, which is applied by means of a processor-controlled melting device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Verfahrensschritten. Ein solches Verfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 015 625 A1 bekannt.The invention relates to a method with the method steps mentioned in the preamble of claim 1. Such a method is known from German Offenlegungsschrift DE 10 2007 015 625 A1 known.

Insbesondere die Automobilindustrie setzt immer mehr Echtmaterialien als Oberflächenmaterial ein, welche aber auch zum Teil beleuchtet werden. Speziell bei Tasten innerhalb von Schalterfeldern oder auch bei Einzelschaltern kommen galvanisierte Metalloberflächen zur Anwendung, welche über Aussparungen verfügen, durch die Licht für Funktions- und Ambientbeleuchtung geführt wird.In particular, the automotive industry is using more and more real materials as surface material, which are also partially illuminated. Especially in the case of buttons within switch panels or individual switches, galvanized metal surfaces are used, which have recesses which guide light for functional and ambient lighting.

Diesbezüglich sind Tasten bekannt, die im Zweikomponentenverfahren hergestellt werden. Dabei wird ein Grundkörper zum Beispiel aus Polycarbonat (PC) gespritzt, der zur Sichtseite Erhebungen aufweist, die den darzustellenden Symbolen oder Freimachungen entsprechen. Danach wird dieser Grundkörper mit einer zweiten Komponente aus einem galvanisierfähigem Material, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder PC/ABS überspritzt, wobei die Stirnflächen der Erhebungen von der Überspritzung freibleiben. Ein Spritzen eines Vorspritzling aus PC/ABS oder Styrol oder ein Hinterspritzen mit PC ist ebenso möglich. Nach dieser Vorbehandlung wird das Bauteil durch einen Galvanikprozess gefahren. Hierbei scheiden sich Metallschichten nur auf dem galvanisierfähigen Material ab, nicht aber auf dem Polycarbonatkörper.In this regard, keys are known which are manufactured in the two-component method. In this case, a base body, for example, polycarbonate (PC) is injected, which has elevations to the visible side, which correspond to the symbols or frankings to be displayed. Thereafter, this base body is overmolded with a second component of a galvanisierfähigem material such as acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) or PC / ABS, with the faces of the surveys of the overmolding remain free. It is also possible to spray a pre-molded part made of PC / ABS or styrene or a back injection with PC. After this pre-treatment, the component is driven by a galvanic process. Here, metal layers are deposited only on the galvanisierfähigen material, but not on the polycarbonate body.

In einem anderen Verfahren, das in der deutschen Patentschrift DE 102 08 674 B4 beschrieben ist, wird ein Vorspritzling aus Polycarbonat mit einem galvanisierfähigen Material wie PC/ABS oder ABS überspritzt und dann durch einen Galvanikprozess vernickelt. Anschließend wird mittels eines Lasers die Nickelschicht dort entfernt, wo Symbole oder Freimachungen vorgesehen sind. Danach wird der Galvanikprozess mit einer Verchromung fortgesetzt. Dort wo kein Nickel mehr verblieben ist, wird auch keine Chromschicht aufgebaut. Dadurch ist das Material in den unbeschichteten Bereichen durchleuchtfähig.In another method, that in the German patent specification DE 102 08 674 B4 is described, a preform made of polycarbonate is overmolded with a galvanisierfähigen material such as PC / ABS or ABS and then nickel-plated by a galvanic process. Subsequently, by means of a laser, the nickel layer is removed where symbols or clearances are provided. Thereafter, the electroplating process is continued with a chrome plating. Where no nickel is left, no chromium layer is built up. As a result, the material in the uncoated areas is durchleuchtfähig.

Neben dem Lasern, als ein Material abtragendes Verfahren wird in der bereits zuvor genannten DE 10 2007 015 625 A1 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die freizustellenden oder freizuhaltenden Bereiche durch ein additives Verfahren erzeugt werden. Hierbei werden freizustellende Bereiche mittels eines Lacks, der durch ein Druckverfahren aufgebracht wird, freigehalten. Als konkretes Druckverfahren ist hierbei das Siebdruckverfahren genannt.In addition to lasering, as a material-removing method is mentioned in the aforementioned DE 10 2007 015 625 A1 proposed a method in which the areas to be released or freed are generated by an additive method. In this case, areas to be exposed are kept free by means of a lacquer which is applied by a printing process. As a concrete printing method in this case called the screen printing process.

Solche klassischen Druckverfahren sind relativ teuer in der Einrichtung und wenig flexibel, wenn Formteile mit unterschiedlichen Symboldarstellungen gewünscht sind. Daher sind solche Druckverfahren nur für in hohen Stückzahlen zu fertigende Gegenstände wirtschaftlich einsetzbar.Such classic printing methods are relatively expensive in the device and less flexible when moldings are desired with different symbol representations. Therefore, such printing methods can be used economically only for items to be produced in large quantities.

Es stellte sich daher die Aufgabe, dieses Verfahren dahingehend zu verbessern, dass es besonders kostengünstig und flexibel einsetzbar ist.It was therefore an object to improve this process to the extent that it is particularly cost effective and flexible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Maskierung durch eine Kunststoffschicht erfolgt, die mittels einer prozessorgesteuerten Schmelzvorrichtung aufgebracht wird.This object is achieved in that the masking is carried out by a plastic layer which is applied by means of a processor-controlled melting device.

Als prozessorgesteuerte Schmelzvorrichtung dient vorzugsweise ein prozessorgesteuerter Kunststoffdrucker. Derartige Kunststoffdrucker werden bisher für das unter der Bezeichnung FDM (Fused Deposition Modeling, deutsch: Schmelzschichtung) bekannte Fertigungsverfahren aus dem Bereich des Rapid Prototyping eingesetzt, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff aufgebaut wird.The processor-controlled melting device is preferably a processor-controlled plastic printer. Such plastic printers are hitherto used for the known under the name FDM (Fused Deposition Modeling, German: melt stratification) manufacturing process from the field of rapid prototyping, with a workpiece is built up in layers of a meltable plastic.

Vorteilhafterweise können dabei auch mehrere Kunststoffkomponenten verarbeitet werden, da Kunststoffdrucker im Allgemeinen mehrere Druckköpfe aufweisen, die mit unterschiedlichen Kunststoffen und speziell auch mit unterschiedlich eingefärbten Kunststoffen versorgt werden können.Advantageously, it is also possible to process a plurality of plastic components, since plastic printers generally have a plurality of print heads which can be supplied with different plastics and in particular also with differently colored plastics.

Das vorgeschlagene Verfahren ist äußerst flexibel, da die Form der aufzubringenden Kunststoffbeschichtung allein durch eine Software vorgegeben wird und daher ohne eine Unterbrechung des Druckvorgangs von einem zu bedruckenden Werkstück zum anderen geändert werden kann. Damit entfallen auch kostenaufwändige Umrüstzeiten, die bei konventionellen Drucktechniken zum Austauschen der Druckformen erforderlich sind.The proposed method is extremely flexible, since the shape of the plastic coating to be applied is determined solely by software and can therefore be changed without interrupting the printing process from one workpiece to be printed to another. This also eliminates the costly changeover times that are required in conventional printing techniques for replacing the printing plates.

Der bzw. die Druckköpfe des Kunststoffdruckers weisen Heizelementen auf, die einen oder auch mehrere verschiedene Kunststoffe verflüssigen, durch eine Düsenanordnung pressen, und mit hoher Auflösung zur Erzeugung einer graphischen Darstellung auf eine Oberfläche aufschmelzen.The printhead or printheads of the plastic printer have heating elements that liquefy one or more different plastics, press through a nozzle assembly, and melt at high resolution to produce a graphical representation on a surface.

Das Kunststoffdrucken benötigt vorteilhafterweise keine zusätzlichen Aushärtemechanismen, weil der Druck nach dem Erstarren sofort über seine materialspezifischen Eigenschaften verfügt. Das Verfahren ist sehr präzise und ermöglicht die Erstellung grober bis feinster Symbolik. Durch ein- oder zweidimensionale Relativbewegungen zwischen dem Druckkopf und dem zu bedruckenden Grundkörper können auch größere Flächen mit einer graphisch strukturierten Kunststoffbeschichtung versehen werden. Dabei können sowohl einfache Flächen als auch Symboldarstellungen ausgedruckt werden.The plastic printing advantageously requires no additional curing mechanisms, because the pressure immediately after solidification has its material-specific properties. The process is very precise and allows the creation of coarse to finest symbolism. By one or two-dimensional relative movements between the print head and the base body to be printed, even larger areas can be provided with a graphically structured plastic coating. It can be both simple Surfaces and symbolic representations are printed.

Die Art der Bedruckung ist auf Grund des Digitaldruckprozesses sehr flexibel vorgebbar. Jede in der Steuervorrichtung des Kunststoffdruckers gespeicherte Schriftart und Schriftgröße kann verwendet werden. Auch die Ausbringung von dreidimensionalen Symboldarstellungen ist problemlos möglich.The type of printing can be specified very flexibly due to the digital printing process. Any font and font size stored in the controller of the plastic printer may be used. The application of three-dimensional symbol representations is possible without any problems.

Mittels Kunststoffdruck können sowohl unifarbene als auch transparente Oberflächen hergestellt werden. Je nach gewünschter Farbwirkung können sowohl durchgefärbte als auch semitransparente Kunststoffe eingesetzt werden. Damit werden auch Höhenanpassungen an die Schichtdicke der abschließend aufzubringenden metallischen Oberflächenbeschichtung (beispielsweise Verchromung) möglich.By means of plastic printing, both solid and transparent surfaces can be produced. Depending on the desired color effect, both through-colored and semi-transparent plastics can be used. This also height adjustments to the layer thickness of the final applied metallic surface coating (for example, chrome plating) are possible.

Zu metallisierende Ausführungsvarianten werden danach durch einen Galvanikprozess geführt, in dem die Bauteile gebeizt und metallisiert, also vorzugsweise vernickelt, verkupfert und verchromt werden. Die Kunststoffbedruckten Bereiche werden nicht durch den Beizprozess angegriffen. Dadurch bauen sich in den bedruckten Bereichen im Galvanikprozess keine metallischen Schichten auf. Sofern die hierbei verwendeten Kunststoffe transluzent bzw. transparent sind, sind diese durchleuchtfähig.To be metallized variants are then performed by a galvanic process in which the components are pickled and metallized, so preferably nickel-plated, copper-plated and chrome-plated. The plastic-printed areas are not attacked by the pickling process. As a result, no metallic layers build up in the printed areas in the electroplating process. If the plastics used here are translucent or transparent, they are transilluminable.

Vorteilhaft ist auch, dass keine Teile aus dem Galvanikprozess entnommen werden müssen, um diese zu lasern oder andersartig von einer Nickelschicht zu befreien. Es können größere Schriftbreiten oder Bereiche freigestellt werden, was beim Lasern auf Grund der geringen Abtragsraten sehr lange dauern würde. Das gleiche gilt für einen Zweikomponentenprozess, wobei hier keine komplexen Werkzeuge mit Freistellungen oder Schiebern erstellt werden müssen.It is also advantageous that no parts have to be removed from the electroplating process in order to lase them or otherwise free them from a nickel layer. Larger font widths or areas can be released, which would take a very long time in lasering due to the low removal rates. The same is true for a two-component process, where no complex tools with exemptions or sliders must be created.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass durch dieses Verfahren vertikale Vias (Öffnungen, Bohrungen) eingebracht werden. Hierzu wird beispielsweise in einen ersten schritt eine Symbolik zum Beispiel ein O in einem Teilabschnitt nicht bedruckt. Je nach Größe des Teilabschnitts wird gegebenenfalls eine Unterkonstruktion mit einem Werkstoff erzeugt, der die restliche Kontur des Symbols O schließt. Danach wird eine weitere Schicht aufgebracht, die nun das komplette O darstellt. Sofern der freigelassene Abschnitt so groß war, das eine Stützkonstruktion notwendig ist, wird diese in einem anschließenden Wasserreinigungsprozess herausgewaschen. Diese „Brücke” ist in der direkten Ansicht nicht erkennbar. Wird dieses Bauteil nun in einen konventionellen Galvanikprozess überführt, ergibt sich eine elektrische Verbindung, weil die vorgeschalteten Elektrolytbäder innerhalb dieser Öffnungen eine elektrisch leitfähige Verbindung aufbauen. Die nachfolgenden Galvanikbäder scheiden dort wo eine elektrische Verbindung aufgebaut wurde entsprechende Metallschichten ab. Somit ist rein äußerlich ein geschlossenes Symbol sichtbar.A further embodiment provides that vertical vias (openings, bores) are introduced by this method. For this purpose, for example, in a first step, a symbolism, for example, an O in a subsection is not printed. Depending on the size of the subsection, if necessary, a substructure is created with a material that closes the remaining contour of the symbol O. Thereafter, another layer is applied, which now represents the complete O. If the released section was so large that a support structure is necessary, it will be washed out in a subsequent water purification process. This "bridge" is not visible in the direct view. If this component is then transferred to a conventional electroplating process, an electrical connection results because the upstream electrolyte baths build up an electrically conductive connection within these openings. The following electroplating baths separate where appropriate an electrical connection from corresponding metal layers. Thus, a closed symbol is visible externally.

Insgesamt ist das vorgeschlagene Herstellungsverfahren sehr kostengünstig, weil im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich weniger manuelle Tätigkeiten notwendig sind. Bei bekannten Verfahren werden etwa die Bauteile aus dem unterbrochenen Galvanikprozess herausgefahren, von den Gestellen demontiert, gelasert und anschließend wieder auf das Gestell montiert. Danach werden die Bauteile zurück in den Galvanikprozess geführt und weiter behandelt. Solche Schritte entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren komplett.Overall, the proposed manufacturing process is very cost-effective, because compared to known methods significantly less manual activities are necessary. In known methods, for example, the components are moved out of the interrupted electroplating process, disassembled from the racks, lasered and then mounted again on the frame. Thereafter, the components are returned to the electroplating process and treated further. Such steps are completely eliminated in the method according to the invention.

Weiterhin gibt es die Möglichkeit die Bedruckungsprozesse für Fertigteile unmittelbar nach dem Spritzprozess durchzuführen. Die Bauteile können somit in den Kunststoffdrucker manuell oder automatisch eingelegt werden. Diese können bedruckt und danach in einer Verpackung zum Galvaniseur transportiert werden.Furthermore, there is the possibility of carrying out the printing processes for finished parts immediately after the injection process. The components can thus be inserted manually or automatically into the plastic printer. These can be printed and then transported in a package to the galvanizer.

Sofern höchst präzise Symbollagen oder Konturschärfen gefordert werden, besteht die Möglichkeit, den bedruckten Bereich in den Randbereichen mittels eines Laserabtragsverfahrens zu glätten. Dieser Vorgang kann auch vor der Galvanisierung durchgeführt werden. Da hierbei nur die Konturen und nicht die Flächen bearbeitet werden, ist dieser Prozessschritt von Zeitaufwand her unbedeutend, trägt aber zur höheren Präzision bei.If highly precise symbol layers or contour sharpening are required, it is possible to smooth the printed area in the edge areas by means of a laser ablation process. This process can also be done before electroplating. Since only the contours and not the surfaces are processed, this process step is insignificant in terms of time, but contributes to higher precision.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007015625 A1 [0001, 0005] DE 102007015625 A1 [0001, 0005]
  • DE 10208674 B4 [0004] DE 10208674 B4 [0004]

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelements mit nicht beschichteten Bereichen, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Fertigen eines Grundkörpers aus einem transparenten oder transluzenten oder eingefärbten galvanisierbaren Kunststoffmaterial mit einer Vorderseite und einer Rückseite, b) Abdecken oder Abschirmen eines Bereichs der Rückseite zur Vermeidung einer galvanischen Beschichtung in dem Bereich; c) Aufbringen einer Maskierung auf der Vorderseite parallel zum vorgenannten Bereich, d) Halten und Kontaktieren des Grundkörpers an der Oberfläche des galvanisierfähigen Materials, wobei das Kontaktieren außerhalb des Bereichs und der Maskierung erfolgt, e) chemisches und optional galvanisches Vorbehandeln des Grundkörpers nach einem an sich bekannten Verfahren (kolloidales oder ionogenes Verfahren, oder durch Direktmetallisierung) zur Erzeugung einer dünnschichtigen Metallschicht außerhalb des Bereichs und galvanisches Fertigstellen der metallischen Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung durch eine Kunststoffschicht erfolgt, die mittels einer prozessorgesteuerten Schmelzvorrichtung aufgebracht wird.A process for producing a front-side electrically coated control, decorative or display element with non-coated areas, comprising the following steps: a) finishing a base body made of a transparent or translucent or colored galvanisable plastic material with a front and a back, b) covering or shielding a Area of the backside to avoid galvanic coating in the area; c) applying a masking on the front side parallel to the aforementioned region, d) holding and contacting the main body on the surface of the electrodepositable material, said contacting being outside the region and the masking, e) chemical and optionally galvanic pretreatment of the main body after one known methods (colloidal or ionogenic method, or by direct metallization) for producing a thin layer metal layer outside the range and galvanic finishing of the metallic surface coating, characterized in that the masking is carried out by a plastic layer which is applied by means of a processor-controlled melting device. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdecken oder Abschirmen mit einem Kunststoff erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the covering or shielding takes place with a plastic. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdecken oder Abschirmen durch eine Hinterspritzung mit einem nicht galvanisierfähigen Kunststoff erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the covering or shielding is carried out by a back-injection with a non-galvanisierfähigen plastic. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schmelzvorrichtung mechanische Komponenten eines Tintenstrahldruckers aufweist.A method according to claim 1, characterized in that the melting device comprises mechanical components of an ink jet printer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzvorrichtung durch einen Personal Computer gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that the melting device is controlled by a personal computer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper durch eine mit einem Kunststoff hinterspritzte galvanisierfähige Folie ausgebildet ist.A method according to claim 1, characterized in that the base body is formed by a back-injected with a plastic galvanisierfähige film. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie durch einen Tiefziehprozess verformt wird.A method according to claim 6, characterized in that the film is deformed by a deep-drawing process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen mehrschichtigen Aufbau Öffnungen erzeugt werden, durch die eine Querkontaktierung ermöglicht wird.A method according to claim 1, characterized in that openings are produced by a multi-layer structure, by which a transverse contact is made possible. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Randbereiche der Kunststoffschicht mittels eines Laserabtragsverfahrens geglättet werden.A method according to claim 1, characterized in that edge regions of the plastic layer are smoothed by means of a Laserabtragsverfahrens.
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