DE102016210186A1

DE102016210186A1 - Verfahren zum Bedrucken eines 3D-Objektes

Info

Publication number: DE102016210186A1
Application number: DE102016210186.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schlörholz; Ivar Emde
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-01-12
Also published as: CN106335291B; CN106335291A

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bedrucken eines dreidimensionalen Objekts (2), bevorzugt einer einzuklebenden Kfz-Dachscheibe. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster ebener Bereich (3) mit einer von Inkjet-Farbe unterschiedlichen Farbe (5) bedruckt wird. Anschließend wird das Objekt verformt. Nach der Verformung wird das Objekt in einem zweiten gekrümmten Bereich (4) mit Inkjet-Farbe (6) bedruckt. Durch den Einsatz zweier Farben kann sowohl der durch die Färbung bewirkte UV-Schutz (z.B. eines Klebers für die Scheibe) als auch die Bruchsicherheit der Scheibe verbessert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken eines 3D-Objekts.
Die vorliegende Erfindung kommt bevorzugt beim Bedrucken von einzuklebenden, gekrümmten Kfz-Dachscheiben zum Einsatz.
Üblicherweise werden Kfz-Glasscheiben im Randbereich bzw. Klebebereich schwarz gefärbt. Dies dient neben ästhetischen Gründen auch dem Schutz des Klebstoffs vor UV-Bestrahlung durch die Sonne. Herkömmlicherweise geschieht dies im Rahmen des Siebdruckverfahrens. Dabei wird Keramikfarbe vor dem Krümmen der Glasscheibe auf die Randbereiche aufgetragen. Diese Farbe wird anschließend in das Glas eingebrannt. Die Keramikfarbe ist auf Grund des Einbrennens gegenüber Einwirkungen mechanischer Art sehr beständig. Dies hat jedoch zugleich den negativen Effekt, dass die Struktur des Glases geschwächt und Glasbruch wahrscheinlicher wird. Die Keramikfarbe vollständig durch Inkjet-Farbe zu ersetzen, führt jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen, da Inkjet-Farbe nicht den Anforderungen an die mechanische Beständigkeit entspricht, die gegeben sein muss, wo die Farbe äußeren Einflüssen, wie z. B. Berührungen, ausgesetzt ist und wo z. B. Kratzer entstehen können.
Scheiben in Kfz müssen zudem mit Norm-Angaben versehen sein, die von „Außen“ durch die Scheibe abgelesen werden können, z. B. vom TÜV. Solche Norm-Felder stören jedoch den optischen Eindruck der Scheibe.
Die WO 00078520 A1 offenbart ein Verfahren zum Bedrucken der Randbereiche gekrümmtem Autoglases unter Zuhilfenahme eines robotergeführten Inkjet-Druckkopfs. Hierbei wird thermisch trocknende Tinte auf das gekrümmte Substrat aufgebracht. Alternativ ist es möglich die thermisch trocknende Tinte auf das noch unverformte flache Substrat mit Hilfe des Siebdruckverfahrens aufzutragen. Anschließend wird die Tinte mit einer mechanisch beständigen Beschichtung überzogen.
Die WO 2009088864 A1 offenbart ein Verfahren zum robotergeführten Inkjet-Bedrucken von gekrümmtem Autoglas. Hierbei wird ebenfalls ausschließlich Inkjet-Tinte verwendet.
Auch die DE 10355448 A1 lehrt ein Verfahren zum Bedrucken von gekrümmtem Autoglas unter Einsatz eines robotergeführten Inkjet-Druckkopfes mit Tinte. Der robotergeführte Inkjet-Druckkopf ist dabei in der Lage, auch Dekor- und Funktionsdrucke, wie z. B. mit Silberpaste gedruckte Heizfelder zu drucken. Hierbei ist auch der Einsatz von UV-trocknender Farbe vorgesehen.
Die EP 2436527 A2 offenbart ein Verfahren zum digitalen Bedrucken von ungekrümmtem Glas. Hierbei kommt entweder keramische Tinte oder organische Tinte zum Einsatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein im Vergleich zum Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Bedrucken von 3D-Objekten, insbesondere von Glasscheiben, zu schaffen.
Diese Aufgabe wird an Hand eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein dreidimensionales Objekt, z. B. ein (später, d.h. nach Durchführung des Verfahrensschritts „Verformen“) gekrümmtes Objekt, zunächst in einem ebenen Bereich mit einer Farbe bedruckt wird, bei der es sich nicht um Inkjet-Farbe handelt. Im Anschluss daran wird das Objekt verformt und in einem zweiten (nun) gekrümmten Bereich mit Inkjet-Farbe bedruckt. Die Inkjet-Farbe kommt bevorzugt dort zum Einsatz, wo sie später keinen mechanischen Einwirkungen mehr ausgesetzt sein wird, z. B. wo eine Blende angesetzt wird. Durch den Einsatz zweier Farben kann sowohl der durch die Färbung bewirkte UV-Schutz (z.B. eines Klebers für die Scheibe) als auch die Bruchsicherheit der Scheibe verbessert werden.
Als Druckobjekt kommt hierbei insbesondere Glas, z. B. Glasscheiben, in Frage.
Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass es sich bei der von Inkjet-Farbe verschiedenen Farbe um eine keramische Farbe handelt, welche vor dem Verformen des Objekts in dessen Oberfläche eingebrannt wird. Diese kommt in den Bereichen zum Einsatz, an dem die Farbe mechanischen Einwirkungen, z. B. Scheuern oder Kratzen, ausgesetzt sein kann, da die eingebrannte Keramikfarbe diesbezüglich sehr beständig ist. Durch die zusätzliche Verwendung der Inkjet-Farbe in den unzugänglichen Bereichen wird weniger keramische Farbe benötigt. Dies führt dazu, dass weniger stark in die Struktur des Glases eingegriffen wird und das Glas in vorteilhafter Weise bruchsicherer ist – gemäß z. B. der Glasnorm TL957.
Weiterhin ist es im Sinne der Erfindung, dass es sich bei der Inkjet-Farbe um eine UV-härtende Tinte handelt. Somit wird die thermische Belastung durch das Trocknen für das Glas weiter minimiert. Zum Trocknen kann ein UV-LED-Trockner vorgesehen sein. Alternativ kann es sich auch um eine keramische Tinte handeln.
Eine nächste vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine an den ebenen Bereich angrenzende Teilfläche des nach dem Verformen gekrümmten Bereichs noch vor dem Verformen ebenfalls mit der von Inkjet-Farbe verschiedenen Farbe bedruckt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die zu bedruckenden (und potentiell äußeren Einflüssen ausgesetzten) Bereiche ausschließlich und vollständig mit der beständigeren Keramikfarbe bedeckt sind.
Weiterhin ist es zielführend, den zweiten gekrümmten Bereich zunächst mit einem Primer zu behandeln und anschließend die Inkjet-Farbe aufzubringen. Dies trägt zur verbesserten Haftung der Tinte auf dem Substrat, also der Objektoberfläche, bei.
Daneben ist es im Sinne der Erfindung, dass die von Inkjet-Farbe verschiedene Farbe und die Inkjet-Farbe farblich identisch sind. Unterschiedliche Farbergebnisse wären der Ästhetik abträglich, denn beide Farben sind beim Bedrucken von Glasflächen von einer Seite sichtbar, auch wenn die Inkjet-Farbe (auf der Gegenseite) mit einer Blende abgedeckt wird. Will man das per Inkjet aufgebrachte Merkmal jedoch sichtbar gestalten, so wählt man eine Tinte mit anderer Farbgebung als die keramische Farbe, z. B. Weiß statt Schwarz.
Sinnvollerweise wird der gekrümmte Bereich unter Zuhilfenahme des Inkjet-Verfahrens bedruckt.
Alternativ hierzu kann jedoch auch das Airbrush-Verfahren verwendet werden.
Zuletzt ist es ebenfalls im Sinne der Erfindung, dass der gekrümmte Bereich mit mehr als nur einer Farbe bedruckt werden kann. Somit können sich etwa Logos o.ä. an den unzugänglichen Stellen anbringen lassen, die nur von außen durch das Glas sichtbar sind.
Das beschriebene Verfahren und weitere erfindungsgemäße Fortbildungen sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie der Zeichnung zu entnehmen.
1 zeigt den Ausschnitt eines Fahrzeugs mit Glasdach. Zu sehen sind eine mit dem beschriebenen Verfahren behandelte Scheibe 2 und eine Dachverstrebung 8.
Die Glasscheibe 7 ist zunächst flach. In den Bereichen 3, die nach dem Einkleben der Scheibe in den Fahrzeugrahmen nicht von diesem oder von anderen Einbauteilen, z. B. Sichtblenden 8, verdeckt werden wird die Scheibe mit Keramikfarbe 5 beaufschlagt. Anschließend wird die Glasscheibe 7 erhitzt, um die Keramikfarbe 5 einzubrennen. Daraufhin wird die Glasscheibe 7 gegebenenfalls auf die zur Verformung notwendige Temperatur erhitzt bzw. abgekühlt und dabei in ihre endgültige Form gebracht, z. B. gebogen bzw. mit einer Krümmung versehen. Nach dem Abkühlen der Glasscheibe 7 wird von einem – bevorzugt über mehrere Drehachsen verschwenkbaren – Inkjet-Druckkopf 1 auf den gekrümmten Bereichen 4, welche später vom Fahrzeugrahmen oder anderen Einbauteilen 8 verdeckt werden, ein Primer 10 aufgetragen, welcher von einer Trockeneinrichtung 11 gehärtet wird. Im Anschluss daran wird die Inkjet-Farbe 6 vom Druckkopf auf dem gehärteten Primer 10 aufgebracht und ebenfalls gehärtet. Das Bewegen des Druckkopfs 1 und des Trockners 11 kann mittels eines Roboters 12 durch eine Steuerung 13 erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einen Bereich der Scheibe 7 keramische Farbe 5 aufgebracht. Dabei wird jedoch ein Teilbereich, z.B. ein rechteckiges Feld, freigelassen. Nach dem Einbrennen und Verformen der Scheibe 7 wird der Teilbereich mit Inkjet-Tinte 6 bedruckt. Dabei weist die Inkjet-Tinte 6 eine andere, bevorzugt kontrastierende Farbgebung als die keramische Farbe 5 auf, z. B. Weiß statt Schwarz. Der Teilbereich kann z. B. einem Logo, einem Feld für Norm-Angaben oder einem Bar- oder QR-Code entsprechen. Anschließend wird wenigstens der Teilbereich mit einer (Deck-)Farbe mit gleicher oder ähnlicher Farbgebung wie die keramische Farbe, z. B. Schwarz, versehen. Hierzu kann das Airbrush-Verfahren oder auch das Inkjet-Verfahren eingesetzt werden. Gemäß einer Alternative wird die Tinte 6 als keramische Tinte noch vor dem Einbrennen und Verformen aufgebracht.
Ein auf diese Weise erzeugtes Logo, Normfeld oder Code etc. kann später von außen (durch die Scheibe hindurch) durch starke Licht-Bestrahlung (z. B. mit Taschenlampe) sichtbar gemacht und abgelesen werden. Ohne eine starke Beleuchtung ist es nicht sichtbar und stört den optischen Eindruck der Scheibe nicht. Ein solches Merkmal kann auch als ein so genanntes „hidden image“ aufgefasst werden. Weitere Alternativen sind: „weiße“ Farbe per Airbrush und/oder „schwarze“ (Deck-)Farbe per Inkjet sowie der Einsatz weiterer (Bunt-)Farben.
Bezugszeichenliste

1: Druckeinrichtung
2: 3D-Objekt
3: ebener Bereich
4: gekrümmter Bereich
5: von Inkjet-Farbe verschiedene Farbe
6: Inkjet-Farbe
7: Glasscheibe
8: Einbauteil
9: Schaum/Kleber
10: Primer
11: Trockner
12: Roboter
13: Steuerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 00078520 A1 [0005]
WO 2009088864 A1 [0006]
DE 10355448 A1 [0007]
EP 2436527 A2 [0008]

Claims

Verfahren zum Bedrucken eines 3D-Objekts (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (2) in einem ersten, ebenen Bereich (3) mit einer von Inkjet-Farbe verschiedenen Farbe (5) bedruckt wird, das Objekt (2) danach verformt wird, und dass das Objekt (2) in einem zweiten gekrümmten Bereich (4) mit Inkjet-Farbe (6) bedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem 3D-Objekt (2) um ein Objekt aus Glas (7) handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der von Inkjet-Farbe verschiedenen Farbe (5) um keramische Farbe (5) handelt, die vor dem Verformen in die Oberfläche des 3D-Objekts (2) eingebrannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Inkjet-Farbe (6) um eine UV-härtende Tinte handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den ebenen Bereich (3) angrenzende Teilfläche des nach dem Verformen gekrümmten Bereichs (4) noch vor dem Verformen ebenfalls mit der von Inkjet-Farbe verschiedenen Farbe (5) bedruckt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Bereich (4) zuerst mit einem Primer (10) bedruckt wird und danach mit Inkjet-Farbe (6).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von Inkjet-Farbe verschiedene Farbe (5) und die Inkjet-Farbe (6) farblich identisch sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Bereich (4) mit dem Inkjet-Verfahren bedruckt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Bereich (4) mit dem Airbrush-Verfahren bedruckt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Bereich (4) mit mehr als nur einer Farbe bedruckt wird.