DE102012102200B4

DE102012102200B4 - Process for producing a lithophane element and lighting device

Info

Publication number: DE102012102200B4
Application number: DE102012102200.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: DE102012102200A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Lithophanieelements mit folgenden Schritten:- Bereitstellen einer Motivvorlage,- Bestimmen von Helligkeitswerten der Motivvorlage,- Ermitteln von mehreren Materialstärken, indem jedem Helligkeitswert der Motivvorlage jeweils eine Materialstärke zugeordnet wird,- Erzeugen eines Strukturelements mittels eines 3D-Druckers, wobei das Strukturelement für jeden Helligkeitswert jeweils mit einer Dicke gebildet wird, die der Materialstärke entspricht, die dem Helligkeitswert zugeordnet ist, so dass eine strukturierte Oberfläche des Strukturelements gebildet wird,- Erzeugen eines Formelements, wobei ein Formmaterial auf die strukturierte Oberfläche des Strukturelements aufgebracht wird und das Formmaterial anschließend aushärtet, so dass das Formelement als Negativabdruck des Strukturelements gebildet wird,- Ausgießen des Formelements mit einem transluzentem Material und- Aushärten des transluzenten Materials.Method for producing a lithophane element with the following steps: providing a motif template, determining brightness values of the motif template, determining multiple material thicknesses by assigning a material thickness to each of the brightness values of the motif template, generating a structural element by means of a 3D printer, wherein the Structure element for each brightness value is formed in each case with a thickness that corresponds to the material thickness, which is assigned to the brightness value, so that a structured surface of the structural element is formed, - Generating a molding element, wherein a molding material is applied to the structured surface of the structural element and the Curing then molding material, so that the mold element is formed as a negative impression of the structural element, - Pouring of the molding element with a translucent material and curing of the translucent material.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Lithophanieelements und eine Beleuchtungseinrichtung.The invention relates to a method for producing a Lithophanieelements and a lighting device.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Lithophanie ist eine Reliefdarstellung in transluzentem Material, welche ihre Wirkung erst im Gegenlicht entfaltet.A lithophane is a relief in translucent material, which unfolds its effect only in the backlight.

Die Lithophanie ist aus einer dünnen Materialschicht, in der Regel einer Platte, gebildet, die mittels einer Lichtquelle von hinten beleuchtet wird. Aufgrund einer Variation der Dicke des Materials scheint das Licht unterschiedlich stark durch die Platte durch und es entsteht bei einem Betrachter ein besonderer Bildeffekt.The Lithophanie is made of a thin layer of material, usually a plate, which is illuminated by a light source from behind. Due to a variation in the thickness of the material, the light shines through the plate with varying degrees of intensity, creating a special image effect in a viewer.

Ursprünglich wurde die Lithophanietechnik in der Porzellanherstellung entwickelt. Baron de Bourgoing meldete bereits 1827 in Paris eine Lithophanie zum Patent an.Originally, lithophane technology was developed in porcelain production. Baron de Bourgoing already filed a patent for lithophane in Paris in 1827.

Das Dokument EP 1 318 003 A1 betrifft eine Lithophanie und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Aus einem Foto wird das Motiv entnommen und hierzu eine Gussform erstellt. Für die Herstellung der Gussform wird beispielsweise eine Gravurmaschine oder ein Laser eingesetzt.The document EP 1 318 003 A1 relates to a lithophane and a method for producing the same. The motif is taken from a photo and a casting mold is created for this purpose. For example, an engraving machine or a laser is used for the production of the casting mold.

In dem Dokument GB 2 404 610 A ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Lithophanie offenbart. Aus einer zweidimensionalen Bildvorlage wird mittels einer Recheneinrichtung ein dreidimensionales Relief erzeugt. Ausgehend von dem Relief wird eine Gussform mittels einer Gravurmaschine erzeugt. Nach Ausgießen der Gussform ist die Lithophanie hergestellt.In the document GB 2 404 610 A Another method for producing a lithophane is disclosed. From a two-dimensional image template, a three-dimensional relief is generated by means of a computing device. Starting from the relief, a casting mold is produced by means of an engraving machine. After pouring the mold, the lithophane is made.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Lithophanieelements anzugeben, mit dem das Lithophanieelement in optimierter und kostengünstiger Art und Weise hergestellt werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Lithophanieelement bereitzustellen.The object of the invention is to provide a method for producing a Lithophanieelements with which the Lithophanieelement can be produced in an optimized and cost-effective manner. Furthermore, it is an object of the invention to provide a lighting device with a Lithophanieelement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 1 und eine Beleuchtungseinrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method according to independent claim 1 and a lighting device according to independent claim 7. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent subclaims.

Ein Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Lithophanieelements mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Motivvorlage, Bestimmen von Helligkeitswerten der Motivvorlage, Ermitteln von mehreren Materialstärken, indem jedem Helligkeitswert der Motivvorlage jeweils eine Materialstärke zugeordnet wird, Erzeugen eines Strukturelements, wobei das Strukturelement für jeden Helligkeitswert jeweils mit einer Dicke gebildet wird, die der Materialstärke entspricht, die dem Helligkeitswert zugeordnet ist, so dass eine strukturierte Oberfläche des Strukturelements gebildet wird, Erzeugen eines Formelements, wobei ein Formmaterial auf die strukturierte Oberfläche des Strukturelements aufgebracht wird und das Formmaterial anschließend aushärtet, so dass das Formelement als Negativabdruck des Strukturelements gebildet wird, Ausgießen des Formelements mit einem transluzentem Material und Aushärten des transluzenten Materials.One aspect of the invention comprises a method for producing a lithographic element comprising the following steps: providing a motif template, determining brightness values of the motif template, determining a plurality of material thicknesses by assigning a material thickness to each motif value of the motif template, generating a structural element, wherein the structural element is for each Brightness value is formed in each case with a thickness which corresponds to the material thickness which is assigned to the brightness value, so that a structured surface of the structural element is formed, producing a molding element, wherein a molding material is applied to the structured surface of the structural element and then hardens the molding material, so that the mold element is formed as a negative impression of the structural element, pouring the mold element with a translucent material and curing of the translucent material.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Leuchtmittel und wenigstens einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lithophanieelement vorgesehen.According to a further aspect of the invention, a lighting device is provided with a luminous means and at least one lithophane element produced by the process according to the invention.

Es werden hohen Helligkeitswerten geringe Materialstärken und niedrigen Helligkeitswerten hohe Materialstärken zugeordnet. Dadurch, dass jeweils gleichen Helligkeitswerten jeweils gleiche Materialstärken zugeordnet werden, wird sichergestellt, dass gleich helle Bereiche der Motivvorlage in dem Lithophanieelement auch mit gleich großen Dicken gebildet werden und somit der optische Eindruck der Lithophanie auch der Motivvorlage entspricht. Die Zuordnung der Materialstärken zu den Helligkeitswerten kann beispielsweise mittels einer emboss-Funktion eines Computergrafikprogramms erfolgen.High brightness values are assigned low material thicknesses and low brightness values high material thicknesses. The fact that the same brightness values are each assigned the same material thicknesses, it is ensured that the same bright areas of the motif template in the Lithophanieelement are formed with the same thickness and thus the visual impression of Lithophanie also corresponds to the motif template. The assignment of the material thicknesses to the brightness values can take place, for example, by means of an emboss function of a computer graphics program.

Das Strukturelement wird mit einer glatten Unterseite und einer strukturierten Oberfläche gebildet. Es weist somit über seine Fläche verteilt verschiedene Dicken auf. Die Unterschiede der Dicken betragen hierbei lediglich Zehntelmillimeter, wobei die Gesamtdicke des Strukturelements etwa 1 bis 3 mm beträgt.The structural element is formed with a smooth base and a textured surface. It thus has different thicknesses distributed over its surface. The differences in thickness here are only tenths of a millimeter, wherein the total thickness of the structural element is about 1 to 3 mm.

Vorteilhafterweise kann das Strukturelement mittels eines generativen Schichtbauverfahrens erzeugt werden. Hierbei werden in aufeinander folgenden Schritten einzelne Schichten übereinander angeordnet und miteinander gebunden. Eine einzelne Schicht kann eine Dicke von minimal 0,0875 mm haben. Diese Schichten werden so übereinander aufgetragen und gebunden, dass eine Materialstärke mit dem größten Helligkeitswert von 0,4 mm entsteht. Auf diese dünnste (unterste) Materialstärke werden nacheinander weitere Schichten aufgebracht, die geringeren Helligkeitswerten (also dunkleren Bereichen) der Motivvorlage entsprechen. Die Schichten werden derart gehärtet, dass eine strukturierte Oberfläche des Strukturelements gebildet wird, die den Helligkeitswerten der Motivvorlage und den diesen Helligkeitswerten zugeordneten Materialstärken entspricht.Advantageously, the structural element can be produced by means of a generative layer construction method. Here, in successive steps, individual layers are arranged one above the other and bound together. A single layer may have a minimum thickness of 0.0875 mm. These layers are applied to each other and bound to produce a material thickness with the largest brightness value of 0.4 mm. On this thinnest (lowest) material thickness successive layers are applied, which correspond to lower brightness values (ie darker areas) of the motif template. The layers are cured in such a way that a structured surface of the structure element is formed which corresponds to the brightness values of the motif original and the material thicknesses assigned to these brightness values.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Motivvorlage als digitales Bild bereitgestellt wird. Die Bereitstellung der Motivvorlage als digitales Bild hat den Vorteil, dass als Motiv alles verwendet werden kann, was in irgendeiner Art digitalisiert werden kann. Das digitale Bild kann beispielsweise aus einem Foto sowie dem Scan eines Stoffmusters oder einer Teppich-, Holz-, oder Steinstruktur gewonnen werden. Es können somit nahezu beliebige Objekte als Motivvorlage verwendet werden. Darüber hinaus hat das digitale Bild den Vorteil, dass es gegebenenfalls mittels eines Computergrafikprogramms bearbeitet werden kann.A preferred embodiment of the invention provides that the motif template is provided as a digital image. Providing the motif template as a digital image has the advantage that anything that can be digitized in any way can be used as a motif. For example, the digital image can be obtained from a photograph as well as the scan of a fabric sample or a carpet, wood, or stone structure. Almost any object can be used as a motif template. In addition, the digital image has the advantage that it can be edited, if necessary, by means of a computer graphics program.

Es ist vorgesehen, dass das Strukturelement mittels eines 3D-Druckers erzeugt wird. Mittels eines 3D-Druckers kann das Strukturelement in vollautomatischer Weise erzeugt werden. Hierfür kann beispielsweise ein ZPrinter 650 der ZCorporation verwendet werden.It is provided that the structural element is generated by means of a 3D printer. By means of a 3D printer, the structural element can be generated in a fully automatic manner. For example, a ZPrinter 650 of Z Corporation can be used for this purpose.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Strukturelement aus einem Polymergips gebildet wird.An advantageous embodiment of the invention provides that the structural element is formed from a polymer gypsum.

Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das Strukturelement mit einem Lack, vorzugsweise einem Polyurethanlack, infiltriert wird. Die Infiltration mit farblosem Polyurethanlack führt nach dem Aushärten zu einer erhöhten Festigkeit, ohne dass eine Volumenänderung des Strukturelements auftritt. Ferner wird das Strukturelement hierdurch UVbeständig.Preferably, a further development of the invention provides that the structural element is infiltrated with a lacquer, preferably a polyurethane lacquer. The infiltration with colorless polyurethane paint leads after curing to increased strength, without a volume change of the structural element occurs. Furthermore, the structural element thereby becomes UV resistant.

Bei einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Formmaterial ein Silikon verwendet wird. Das Silikon muss dann in einer Vakuumkammer unter einem Vakuum vergossen werden, damit eine 100%-ige Blasenfreiheit des Formelements gewährleistet wird. Das Aushärten des Silikons erfolgt anschließend unter Atmosphärendruck. Ein Formelement aus Silikon ist besonders für ein Ausgießen mit einem transluzentem Harz, beispielsweise Epoxidharz, geeignet.In an expedient development of the invention it can be provided that a silicone is used as the molding material. The silicone must then be potted in a vacuum chamber under a vacuum to ensure 100% bubble freedom of the molding element. The curing of the silicone then takes place under atmospheric pressure. A molded silicone member is particularly suitable for pouring with a translucent resin, such as epoxy resin.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als Formmaterial ein Gips verwendet wird. Vorteilhafterweise wird ein Formelement aus Gips mit einem Porzellan ausgegossen, beispielsweise einem unglasierten Biskuit-Porzellan. Hierbei gewährleistet der Gips, dass Wasser aus dem Porzellan abtransportiert wird.An advantageous embodiment of the invention provides that a plaster is used as the molding material. Advantageously, a mold element made of plaster is poured with a porcelain, for example, an unglazed biscuit porcelain. The gypsum ensures that water is removed from the porcelain.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass als lumineszentes Material ein Porzellan oder ein Harz verwendet wird. Als Harz kann insbesondere ein farbloser und UV-beständiger, gießfähiger Epoxidharz verwendet werden. In das farblose Harz wird Titandioxid eingebracht, um das Harz weiß zu färben. Ferner kann vorgesehen sein, chemisch neutrale und lichtbeständige Tinten und/oder Pigmentpartikel in das Harz einzubringen, um die Opazität (Lichtundurchlässigkeit) zu erhöhen, eine Färbung zu erzielen und/oder die Kontrastwirkung zu erhöhen.An advantageous development provides that a porcelain or a resin is used as the luminescent material. As the resin, in particular, a colorless and UV-resistant, pourable epoxy resin can be used. Titanium dioxide is incorporated into the colorless resin to whiten the resin. It may further be provided to introduce chemically neutral and light-resistant inks and / or pigment particles in the resin in order to increase the opacity, to achieve a color and / or to increase the contrast effect.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention

Als Motivvorlage wird ein digitales Bild, beispielsweise ein Foto, bereitgestellt.As a motif template, a digital image, such as a photo, provided.

Es werden Helligkeitswerte des Bilds ermittelt. Jedem Helligkeitswert wird anschließend eine jeweilige Materialstärke zugeordnet. Hierbei werden jeweils gleichen Helligkeitswerten jeweils gleiche Materialstärken zugeordnet.Brightness values of the image are determined. Each brightness value is then assigned a respective material thickness. In each case the same brightness values are assigned the same material thicknesses.

Mittels eines 3D-Druckers wird ein Strukturelement erzeugt. Das Strukturelement wird für jeden Helligkeitswert jeweils mit einer Dicke gebildet, die der dem Helligkeitswert zugeordneten Materialstärke entspricht. Es wird also ein Strukturelement mit einer glatten Unterseite und einer strukturierten Oberfläche gebildet.By means of a 3D printer, a structural element is generated. For each brightness value, the structural element is formed in each case with a thickness which corresponds to the material thickness assigned to the brightness value. Thus, a structural element with a smooth underside and a structured surface is formed.

Das Strukturelement wird mit einem farblosen, UV-beständigen Polyurethanlack infiltriert, um dessen Festigkeit zu erhöhen.The structural element is infiltrated with a colorless, UV-resistant polyurethane lacquer in order to increase its strength.

Auf die strukturierte Oberfläche wird ein Formmaterial aufgebracht, beispielsweise ein Silikon. Das Formmaterial härtet aus und bildet einen Negativabdruck des Strukturelements. Alternativ kann ein Gips als Formmaterial auf die strukturierte Oberfläche aufgebracht werden.On the structured surface, a molding material is applied, for example a silicone. The molding material hardens and forms a negative impression of the structural element. Alternatively, a plaster may be applied as a molding material to the structured surface.

Das Formelement wird mit einem transluzentem Material, beispielsweise einem farblosen und UV-beständigen Harz oder einem Porzellan, ausgegossen. Nach dem Aushärten des transluzenten Materials ist die Herstellung des Lithophanieelements abgeschlossen.The mold element is filled with a translucent material, for example a colorless and UV-resistant resin or porcelain. After the curing of the translucent material, the production of the lithophany element is completed.

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description and claims may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

Method for producing a lithophane element with the following steps: providing a motif template, determining brightness values of the motif template, Determining a plurality of material thicknesses by assigning a material thickness to each of the brightness values of the motif template; generating a structural element by means of a 3D printer, wherein the structural element for each brightness value is formed in each case with a thickness which corresponds to the material thickness which is assigned to the brightness value, forming a structured surface of the structural element, producing a molding element, wherein a molding material is applied to the structured surface of the structural element and then curing the molding material so that the molding element is formed as a negative impression of the structural element, casting the molding element with a translucent Material and - curing of the translucent material.

Method according to Claim 1 , characterized in that the motif template is provided as a digital image.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element is formed from a polymer gypsum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structural element is infiltrated with a lacquer, preferably a polyurethane lacquer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a silicone or a plaster is used as the molding material.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a porcelain or a resin is used as the luminescent material.

Illuminating device with a luminous means and at least one lithophane element produced according to one of the preceding claims.