DE102017101719A1

DE102017101719A1 - Druckmaschine sowie verfahren zum bedrucken von werkstücken

Info

Publication number: DE102017101719A1
Application number: DE102017101719.4A
Authority: DE
Inventors: Luis E. Schumacher
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: WO2018140849A1; EP3573838A1; DE102017101719B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine (10) zum Bedrucken von Werkstücken (7). Um zu erreichen, dass Werkstücke (7) in einer möglichst einfachen Weise wirksam bedruckt werden können, auch wenn diese Werkstücke (7) mit einer Beschichtung versehen sind, welche das Anhaften von jeglichen Partikeln verhindern soll bzw. welche eine nicht ausreichende Haftung fördert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckmaschine (10) eine Vorbehandlungsstation (1) zum Vorbehandeln der Oberfläche eines zu bedruckenden Werkstückes (7) und eine der Vorbehandlungsstation (1) nachgeschaltete Druckstation (2) aufweist, wobei die Vorbehandlungsstation (1) ausgebebildet ist, selektiv die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) zu strukturieren, und wobei die Druckstation (2) eine Inkjet-Druckeinheit (3a) aufweist zum berührungslosen Drucken zumindest von auswählbaren Bereichen der in der Vorbehandlungsstation (1) selektiv strukturierten Oberflächenbereiche des zu bedruckenden Werkstückes (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmaschine sowie ein Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken.
Aus der Druckschrift DE 10 2011 076 410 A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten von Oberflächen eines Maschinenelements bekannt. Auf die Oberfläche wird eine Beschichtung im PVD-Verfahren aufgebracht. Die Oberfläche selbst wird durch ein geometrisch nicht definiertes, spanabhebendes Verfahren derart bearbeitet, dass sie eine isotope Struktur erhält.
Ein Verfahren zur Bearbeitung einer Beschichtung aus hartem Kohlenstoff ist ferner aus der Druckschrift DE 10 2006 010 916 A1 bekannt. Hierbei werden zur Glättung der Oberfläche borsten- oder plattenförmige Elemente verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmaschine sowie ein entsprechendes Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken anzugeben, mit welcher bzw. mit welchem Werkstücke in einer möglichst einfachen Weise wirksam bedruckt werden können, auch wenn diese Werkstücke mit einer Beschichtung versehen sind, welche das Anhaften von jeglichen Partikeln verhindern soll bzw. welche eine nicht ausreichende Haftung fördert.
Diese und weitere Aufgaben werden im Hinblick auf die Druckmaschine erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Druckverfahren durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 15 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckmaschine in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 angegeben sind.
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Druckmaschine zum Bedrucken von Werkstücken, wobei die Druckmaschine eine Vorbehandlungsstation zum Vorbehandeln der Oberfläche eines zu bedruckenden Werkstückes und eine der Vorbehandlungsstation nachgeschaltete Druckstation aufweist. Die Vorbehandlungsstation ist ausgebildet, selektiv die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes zu strukturieren. Die Druckstation weist eine Inkjet-Druckeinheit auf, um zumindest auswählbare Bereiche der in der Vorbehandlungsstation selektiv strukturierten Oberflächenbereiche des zu bedruckenden Werkstückes berührungslos zu bedrucken.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine eine Druckstation mit einer Inkjet-Druckeinheit zum Einsatz kommt, wird zum Bedrucken der Werkstücke keine feste Druckform benötigt. Mit anderen Worten, es können nacheinander unterschiedliche Informationen, wie beispielsweise Schriften oder variable Grafiken gedruckt werden, wobei hierfür lediglich auf eine Datenbank zurückgegriffen werden muss. Die bei der erfindungsgemäßen Druckmaschine verwendete Inkjet-Technologie ermöglicht es somit, die Druckmaschine bereits ab einer Losgröße von eins wirtschaftlich zu betreiben. Grund hierfür ist die Aufbereitung der Druckdaten, welche ausschließlich in einem digitalen Workflow geschieht. Hierdurch werden die vermeintlichen Kosten der konventionellen Druckverfahren, die insbesondere aufgrund der dort erforderlichen Druckplattenherstellung entstehen, eingespart.
Darüber hinaus treten mit der erfindungsgemäßen Druckmaschine bzw. dem erfindungsgemäßen Druckverfahren die Probleme und Nachteile nicht mehr auf, welche bei den aus dem Stand der Technik bekannten und auf der Inkjet-Technologie beruhenden Druckverfahren unvermeidbar sind. Zu diesen Nachteilen gehören insbesondere die stark regulierte Formulierungen der beim Inkjet-Druckverfahren verfügbaren Tinten, die durch die mechanischen Komponenten dieser Technologie, wie beispielsweise dem Druckkopf und dem Farbsystem, bedingt sind. Von daher ist es mit herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten und auf der Inkjet-Technologie basierenden Druckverfahren nicht möglich, mit einem zufriedenstellenden Ergebnis und prozesssicher Werkstücke zu bedrucken, deren Oberflächeneigenschaften die Adhäsion der Druckfarbe zum Substrat des Werkstückes nicht fördern.
Durch die zuvor beschriebene eingeschränkte chemikalische Vielfalt der bei der Inkjet-Technologie verfügbaren Druckfarben gibt es derzeit etliche Applikationen, welche nicht im Inkjet-Druck realisiert werden können. Dies ist auf die schwierigen Benetzungseigenschaften der Werkstücke zurückzuführen, da diese häufig spezielle Beschichtungen besitzen, um spezielle Eigenschaften zu erfüllen, wobei diese speziellen Beschichtungen jedoch in der Regel die Haftung zwischen Druckfarbe und der anzuhaftenden Oberfläche entgegenwirken.
Um dieses Problem zu lösen, sehen es bisherige, aus dem Stand der Technik bekannte Ansätze vor, die Beschichtung auf dem zu bedruckenden Werkstück vorzubehandeln, so dass eine Benetzbarkeit und Haftung gegeben ist. Unter dem hierin verwendeten Begriff „Vorbehandeln“ sind unterschiedliche chemische, physikalische und mechanische Verfahren zu verstehen, um entweder die Beschichtung zu entfernen und/oder eine haftvermittelnde Schicht aufzubringen, um eine notwendige Haftung zu gewährleisten. Nachteil der bisher zum Einsatz kommenden Ansätze ist jedoch, dass die für das Inkjet-Druckverfahren problematischen Beschichtungen lediglich vollflächig entfernt oder modifiziert werden konnten.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung, wie sie insbesondere in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 15 angegeben wird, ist es insbesondere möglich, eine Haftung zwischen der von der Inkjet-Druckeinheit applizierten Druckfarbe (Tinte) und dem Werkstück zu erzielen, ohne dass eine auf dem Werkstück vorhandene Beschichtung, insbesondere Antihaftbeschichtung, vollständig entfernt oder modifiziert und somit zerstört werden muss.
Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine besondere Vorbehandlungsstation der Druckstation mit der Inkjet-Druckeinheit vorzuschalten, um die zu bedruckenden Bereiche/Stellen auf der Oberfläche des Werkstückes selektiv zu strukturieren bzw. zu bearbeiten.
Insbesondere ist die Vorbehandlungsstation der erfindungsgemäßen Druckmaschine ausgebildet, auswählbare Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes zu strukturieren, insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich. Bei den in der Vorbehandlungsstation strukturierten auswählbaren Bereichen der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes handelt es sich insbesondere um exakt jene Bereiche der Oberfläche des Werkstückes, die anschließend in der Druckstation mit dem Inkjet-Verfahren bedruckt werden.
In bevorzugten Realisierungen der erfindungsgemäßen Lösung weist die Vorbehandlungsstation eine Einheit zum Emittieren von Hochenergiestrahlung auf. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Lasereinheit, eine Einheit zum Emittieren von UV-Strahlung oder eine Plasmaeinheit. Darüber hinaus ist es von Vorteil, der Einheit zum Emittieren von Hochenergiestrahlung eine entsprechend nachgeschaltete Fokussieroptik zuzuordnen, über welche die auswählbaren Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes mit entsprechender Hochenergiestrahlung beaufschlagbar sind. Die Beaufschlagung der ausgewählten Bereiche erfolgt insbesondere gemäß einem vorab festgelegten oder festlegbaren Ablaufprogramm, über welches die Bestrahlungszeit, die Intensität der Hochenergiestrahlung und/oder andere Strahlungsparameter, wie beispielsweise eine Pulsfrequenz etc., festgelegt oder festlegbar sind.
Besonders bevorzugt weist die Vorbehandlungsstation eine Lasereinheit auf, welche ausgebildet ist, auswählbare Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes mit Laserlicht zu beaufschlagen, und zwar vorzugsweise gemäß einem vorab festgelegten oder festlegbaren Ablaufprogramm.
Hierbei wird die einzigartige Eigenschaft der Laserstrahlung ausgenutzt, nämlich insbesondere ihre räumliche Kohärenz und die Monochromasie des Laserlichts. Die räumliche Kohärenz der Laserstrahlung erlaubt eine extreme Fokussierbarkeit der selektiv zu strukturierenden Oberflächenbereiche des zu bedruckenden Werkstückes. Die Monochromasie des Laserlichtes ermöglicht - zusammen mit einer Veränderung der Wellenlänge - eine selektive und räumliche lokalisierte Anregung von Atomen oder Molekülen einer auf der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes gegebenenfalls vorhandenen Beschichtung, die in der Vorbehandlungsstation selektiv zu entfernen bzw. zu strukturieren ist. Mit Hilfe von gepulster Laserstrahlung oder von kontinuierlicher Laserstrahlen die relativ zu dem vorzubehandelnden Werkstück bewegt werden, lässt sich eine zeitliche Lokalisierung der Wechselwirkungsprozesse erzielen.
Insbesondere ist bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass mit Hilfe der Lasereinheit in der Vorbehandlungsstation zumindest bereichsweise eine Ablation der auf dem zu bedruckenden Werkstück vorgesehenen Beschichtung stattfindet. Hierbei wird vorzugsweise unter der Einwirkung kurzer intensiver Laserpulse die Beschichtung selektiv stöchiometrisch abgetragen, wobei die Wechselwirkungszeit hierbei vorzugsweise so kurz gewählt ist, dass das Material der Beschichtung nicht in einzelne Komponenten segregieren kann.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es in der Vorbehandlungsstation nicht zwingend erforderlich ist, die für den Inkjet-Druckprozess störende bzw. nachteilige Beschichtung auf dem zu bedruckenden Werkstück selektiv vollständig zu entfernern. Häufig und abhängig von der Art der Beschichtung genügt es auch schon, selektiv in den Bereichen der Beschichtung, in denen anschließend in der Druckstation die Druckfarbe mit Hilfe der Inkjet-Druckeinheit aufgebracht werden soll, die Beschichtung zu modifizieren, insbesondere zu strukturieren.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die Druckmaschine ein Positioniersystem auf zum Positionieren eines vorzubehandelnden Werkstückes in der Vorbehandlungsstation und zum anschließenden Positionieren des in der Vorbehandlungsstation vorbehandelten und in der Druckstation zu bedruckenden Werkstückes in der Druckstation. Das Positioniersystem ist dabei derart ausgebildet, dass das in der Vorbehandlungsstation vorbehandelte und der Druckstation zu bedruckende Werkstück so in der Druckstation positioniert wird, dass ein von der Inkjet-Druckeinheit zu erzeugendes Druckbild exakt auf den in der Vorbehandlungsstation selektiv strukturierten Oberflächenbereich des Werkstückes übertragen wird.
Hierfür bietet es ich an, das Positioniersystem als absolutes Positioniersystem auszuführen, also als ein Positioniersystem, welches ausgebildet ist, das Werkstück in der Vorbehandlungsstation und in der Druckstation deckungsgleich zu positionieren. Als Beispiel für ein solches absolutes Positioniersystem sei ein Positioniersystem genannt, welches mindestens einen Linearantrieb aufweist, über den das Werkstück längs einer Linearachse von der Vorbehandlungsstation zu der Druckstation der Druckmaschine überführbar ist.
Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn dem Positioniersystem (sei es als absolutes Positioniersystem oder als relatives Positioniersystem ausgeführt) eine optische Überwachungseinheit (insbesondere Kamerasystem) zugeordnet wird, um eine örtliche Lage des Werkstückes in der Vorbehandlungsstation, in der Druckstation und/oder zwischen der Vorbehandlungsstation und der Druckstation zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren.
Im Hinblick auf die Inkjet-Druckeinheit sei genannt, dass hier im Prinzip auf aus dem Stand der Technik bekannte Inkjet Systeme zurückgegriffen werden kann. Die Inkjet-Druckeinheit kann einen Druckkopf aufweisen, bevorzugt kommen jedoch mehrere, d.h. mindestens zwei Druckköpfe zum Einsatz.
Die Inkjet-Druckeinheit ist insbesondere ausgebildet, wahlweise und/oder selektiv unterschiedliche Tinten aus auf in der Vorbehandlungsstation strukturierte Oberflächenbereiche zu applizieren. Unter dem Begriff „selektiven Applizieren von Tinte“ ist ein Applizieren von Tinte auf bestimmten, vorab festgelegten oder festlegbaren strukturierten Bereichen des Werkstückes zu verstehen.
In diesem Zusammenhang ist zu betonen, dass die Inkjet-Druckeinheit nicht nur ausgebildet ist, Farbstofftinten oder Pigmenttinten auf in der Vorbehandlungsstation strukturierten Oberflächenbereiche wahlweise oder selektiv zu applizieren, sondern auch funktionelle Flüssigkeiten. Auf diese Weise können beispielsweise selektiv Elektronikbauteile auf dem Werkstück aufgedruckt werden, um eine bedruckte Elektronik herzustellen.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Druckmaschine ferner eine der Druckstation nachgeschaltete Nachbehandlungsstation aufweist, um das in der Druckmaschine selektiv bedruckte Werkstück nachzubehandeln. Hierbei ist die Nachbehandlungsstation beispielsweise ausgebildet, eine entsprechende Wärmebehandlung vorzunehmen, um die mit der Inkjet-Druckeinheit zuvor aufgebrachte Farbe/Tinte/Flüssigkeit zu trocknen oder zu aktivieren.
Die Erfindung betrifft nicht nur eine Druckmaschine der zuvor beschriebenen Art, sondern auch ein Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken, wobei dieses Verfahren insbesondere die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

(i) Bereitstellen eines zu bedruckenden Werkstückes;
(ii) Zuführen des zu bedruckenden Werkstückes zu einer Vorbehandlungsstation, in welcher die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes selektiv strukturiert wird; und
(iii) Zuführen des in der Vorbehandlungsstation vorbehandelten Werkstückes zu einer Druckstation, in welcher der in der Vorbehandlungsstation selektiv strukturierte Oberflächenbereich des zu bedruckenden Werkstückes, oder zumindest ausgewählte Bereiche hiervon berührungslos mit Hilfe einer Inkjet-Druckeinheit bedruckt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:

1 schematisch eine erste exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmaschine in einer Seitenansicht;
2 schematisch in einer Draufsicht eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmaschine; und
3 schematisch in einer Seitenansicht eine weitere exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmaschine.

Die Erfindung sieht es vor, durch die Implementierung einer speziellen Vorbehandlung die eingangs beschriebene Problematik zu lösen, welche bei aus dem Stand der Technik bekannten, herkömmlichen Anwendungen auftritt. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, die zu bedruckenden Stellen eines Werkstückes in einem ersten Schritt mit Hilfe beispielsweise einer Lasereinheit selektiv zu bearbeiten. Die Lasereinheit wird dabei insbesondere mit einer definierten Intensität angesteuert, so dass eine problematische Beschichtung auf dem Werkstück selektiv abgetragen wird. Hierdurch wird es der Druckfarbe ermöglicht, sich direkt mit dem Substrat des Werkstückes zu verbinden, ohne dass eine Barriereschicht die Anhaftung der Druckfarbe verhindert.
Im Einzelnen ist gemäß den in den Zeichnungen exemplarisch dargestellten Ausführungsformen vorgesehen, dass ein beschichtetes Werkstück 7 in einer Lasereinheit selektiv bearbeitet wird, so dass lediglich die zu bedruckenden Stellen des Werkstückes 7 von dem Laserstrahl bearbeitet werden. Die Laserintensität wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Beschichtung des Werkstückes 7 gewählt, wobei ausschlaggebende Einflüsse unter anderem die Pigmentierung/Farbe und Schichtdicke der Beschichtung sind. Durch eine korrekte Parametrierung wird eine definierte Ablation der Beschichtung sichergestellt.
Gemäß den in den Zeichnungen schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsformen wird in einem zweiten Schritt das Werkstück 7 innerhalb einer Druckstation 2 bearbeitet, wobei hierbei insbesondere eine exakte Positionierung notwendig ist. Es ist insbesondere dabei sicherzustellen, dass die zuvor in einer Vorbehandlungsstation 1 von der Lasereinheit abgetragene Schicht deckungsgleich zum Druckbild liegt, um die Vernetzung des Substrats des Werkstückes 7 und der Druckfarbe sicherzustellen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, weisen die exemplarischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckmaschine 10 die bereits genannte Vorbehandlungsstation 1 mit der Lasereinheit sowie die ebenfalls bereits genannte Druckstation 2 auf, wobei der Druckstation 2 eine Inkjet-Druckeinheit 3a mit mindestens einem Druckkopf 3b zugeordnet ist, um zumindest auswählbare Bereiche der in der Vorbehandlungsstation 1 selektiv strukturierten Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes 7 berührungslos zu bedrucken.
Darüber hinaus kommt bei den in den Zeichnungen schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckmaschine 10 ein Positioniersystem 5 zum Einsatz.
Das Positioniersystem 5 ist insbesondere als absolutes Positioniersystem 5 ausgebildet, welches ausgeführt ist, das Werkstück 7 in der Vorbehandlungsstation 1 und in der Druckstation 2 deckungsgleich zu positionieren. Gemäß dem in den Zeichnungen schematisch dargestellten exemplarischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckmaschine 10 weist dabei das Positioniersystem 5 mindestens einen Linearantrieb auf, über den ein von einem Werkstückträger gehaltenes Werkstück 7 längs einer Linearachse L von der Vorbehandlungsstation 1 zu der Druckstation 2 überführbar ist.
Ferner ist dem Positioniersystem 5 vorzugsweise eine optische Überwachungseinheit zugeordnet, um die örtliche Lage des Werkstückes 7 in der Vorbehandlungsstation 1 in der Druckstation 2 und/oder zwischen der Vorbehandlungsstation 1 und der Druckstation 2 zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren.
Bei der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmaschine 10 weist das Positioniersystem 5 als Linearantrieb bzw. Förderantrieb eine Linearachse L auf. Diese sorgt für absolute Positionierungsgenauigkeit. Auf der Linearachse L ist ein Linearschlitten 6 mit einem Werkstückträger bzw. einer Werkstückaufnahme vorgesehen. Auf diesem Werkstückträger bzw. in dieser Werkstückaufnahme ist das zu bedruckende Werkstück 7 eingebracht.
Die Bestückung des Werkstückträgers bzw. der Werkstückaufnahme erfolgt in der Position 1 (POS1). Dabei läuft der Linearschlitten 6 von links nach rechts.
Zuerst durchläuft der Linearschlitten 6 mit dem zu bearbeiteten bzw. zu bedruckenden Werkstück 7 die Vorbehandlungsstation 1 mit der Lasereinheit. Von der Lasereinheit der Vorbehandlungsstation 1 wird eine definierte Schichtstärke des Werkstückes 7 abgetragen. Das abzutragende Muster wird digital der Lasereinheit zugeführt.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung kann das abzutragende Muster dem in der Druckstation 2 aufzubringenden Druckbild exakt entsprechen. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, wenn - im Vergleich zu der Größe des aufzubringenden Druckbildes - das abzutragende Muster etwas größer dimensioniert wird, um so eine Unterschneidung des Druckbildes zu ermöglichen. Grundsätzlich sollte aber die Form des abzutragenden Musters zumindest im Wesentlichen der Form des in der Druckstation 2 aufzubringenden Druckbildes entsprechen.
Anschließend durchläuft das Werkstück 7 die Druckstation 2 mit der Inkjet-Druckeinheit 3a. Die Inkjet-Druckeinheit 3a der Druckstation 2 ist mit beliebig vielen Druckköpfen 3b bestückt. Die einzelnen Druckköpfe 3b sprühen dabei nacheinander die Druckfarbe auf die bereits in der Vorbehandlungsstation 1 mit der Lasereinheit bearbeiteten Oberflächenbereiche des Werkstückes 7.
Die von den Druckköpfen 3b der Inkjet-Druckeinheit 3a versprühten Druckfarben müssen nicht zwangsläufig Farbstofftinten oder Pigmenttinten sein; denkbar ist es auch, dass zumindest von einem Druckkopf 3b Haftvermittler und/oder funktionelle Flüssigkeiten/Farben aufgebracht werden.
Zum Aufbringen des Druckbildes in den in der Vorbehandlungsstation 1 selektiv strukturierten bzw. bearbeiteten Bereichen des Werkstückes 7 wird vorzugsweise digital der Input des zu druckenden Bildes in die Druckstation 2 eingegeben.
In einem sich anschließenden Schritt durchfährt bei der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckmaschine 10 der Linearschlitten 6 eine Nachbehandlungsstation 4, um die Druckfarbe zu härten oder zu trocknen.
Die Entnahme des bedruckten Werkstückes 7 kann dann in der zweiten Position (POS2) erfolgen in einem sich dann anschließenden Prozessschritt läuft der Linearschlitten 6 von rechts nach links aus seiner Ausgangsposition (POS1). Wurde das bedruckte Werkstück 7 nicht in der zweiten Position entladen, kann dies nun in der ersten Position erfolgen.
In 2 und 3 sind anderen konstruktive Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prozesses schematisch dargestellt. Hierbei bewegt sich beispielsweise bei der Ausführungsform gemäß 2 ein Linearschlitten 6 mit der Vorbehandlungsstation 1 und der Druckstation 2 relativ zu einem ortsfesten Werkstück 7.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist vorgesehen, dass zwischen der Vorbehandlungsstation 1 und der Nachbehandlungsstation die Linearachse L unterbrochen ist, so dass das Werkstück 7 nach der Vorbehandlungsstation 1 bereits entnommen werden kann. Wahlweise kann der Linearschlitten 6 bzw. die Werkstückaufnahme unmittelbar vor einer optischen Überwachungseinheit 8 oder unmittelbar vor der Druckstation 2 mit dem Werkstück 7 bestückt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird zur Vorbehandlung vorzugsweise Laserlicht genutzt, da hierdurch eine besonders selektive Vorbehandlung mit einer hohen Kantenschärfe möglich ist, ohne umliegende Bereiche negativ zu beeinflussen.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten exemplarischen Ausführungsformen beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale und Aspekte.
Insbesondere ist es denkbar, dass die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes 7 zumindest bereichsweise als 3D-Oberfläche ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere zum Bedrucken von Werkstücken 7, die mit einer Beschichtung versehen sind, welche das Anhaften von jeglichen Partikeln verhindern soll bzw. welche eine nicht ausreichende Haftung fördert. Beispiele hierfür sind Edelstahlbleche mit Anti-Fingerprint-Beschichtung. Diese Applikation findet häufig im Bereich der Weißen-Ware Anwendung.
Angedacht kann jegliche Art von Werkstücken sein, auf welchen eine funktionelle Beschichtung/Lack (beispielsweise Anti-Graffiti-Lack, Anti-Schweiß-Beschichtung) appliziert ist, diese jedoch zusätzlich bedruckt werden sollen. Hierbei im Fokus stehender Automotivsektor.
Des Weiteren sind Applikationen denkbar, welche im Bereich der funktionellen Beschichtung angesiedelt sind. Möglich wäre vollflächige Beschichtungen nicht in Abhängigkeit einer graphischen Funktion mit dem Laser zu bearbeiten, sondern Muster zu realisieren, welche eine andere Funktion ermöglichen und diese im Nachhinein mit einer funktionellen Farbe, beispielsweise einer leitfähigen Farbe oder einer isolierenden Farbe, zu beschichten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011076410 A1 [0002]
DE 102006010916 A1 [0003]

Claims

Druckmaschine (10) zum Bedrucken von Werkstücken (7) mit einer Vorbehandlungsstation (1) zum Vorbehandeln der Oberfläche eines zu bedruckenden Werkstückes (7) und einer der Vorbehandlungsstation (1) nachgeschalteten Druckstation (2), wobei die Vorbehandlungsstation (1) ausgebebildet ist, selektiv die Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) zu strukturieren, und wobei die Druckstation (2) eine Inkjet-Druckeinheit (3a) aufweist zum berührungslosen Drucken zumindest von auswählbaren Bereichen der in der Vorbehandlungsstation (1) selektiv strukturierten Oberflächenbereiche des zu bedruckenden Werkstückes (7).
Druckmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Vorbehandlungsstation (1) ausgebildet ist, auswählbare Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) zu strukturieren, insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich.
Druckmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorbehandlungsstation (1) eine Einheit zum Emittieren von Hochenergiestrahlung und eine entsprechend nachgeschaltete Dosieroptik aufweist, über welche auswählbare Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) selektiv mit Hochenergiestrahlung gemäß einem vorab festgelegten oder festlegbaren Ablaufprogramm beaufschlagbar sind.
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vorbehandlungsstation (1) eine Lasereinheit aufweist, welche ausgebildet ist, auswählbare Bereiche der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) mit Laserlicht gemäß einem vorab festgelegten oder festlegbaren Ablaufprogramm selektiv zu beaufschlagen.
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Druckmaschine (10) ferner ein Positioniersystem (5) aufweist zum Positionieren eines vorzubehandelnden Werkstückes (7) in der Vorbehandlungsstation (1) und zum anschließenden Positionieren des in der Vorbehandlungsstation (1) vorbehandelten und in der Druckstation (2) zu bedruckenden Werkstückes (7) in der Druckstation (2), wobei das Positioniersystem (5) ausgebildet ist, entweder das in der Vorbehandlungsstation (1) vorbehandelte und in der Druckstation (2) zu bedruckende Werkstück (7) derart in der Druckstation (2) zu positionieren, dass ein von der Inkjet-Druckeinheit (3a) zu erzeugendes Druckbild exakt auf den in der Vorbehandlungsstation (1) selektiv strukturierten Oberflächenbereich des Werkstückes (7) übertragbar ist, oder die Druckstation (2) relativ zu einem in der Vorbehandlungsstation (1) vorbehandelten und in der Druckstation (2) zu bedruckenden Werkstück (7) derart zu positionieren, dass ein von der Inkjet-Druckeinheit (3a) zu erzeugendes Druckbild insbesondere exakt auf den in der Vorbehandlungsstation (1) selektiv strukturierten Oberflächenbereich des Werkstückes (7) übertragbar ist.
Druckmaschine (10) nach Anspruch 5, wobei das Positioniersystem (5) ausgeführt ist, welches ausgebildet ist, das Werkstück in der Vorbehandlungsstation (1) und in der Druckstation (2) deckungsgleich zu positionieren.
Druckmaschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Positioniersystem (5) mindestens einen Linearantrieb aufweist, über den das Werkstück längs einer Linearachse (L) von der Vorbehandlungsstation (1) zu der Druckstation (2) überführbar ist.
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, insbesondere nach Anspruch 5, wobei dem Positioniersystem (5) eine optische Überwachungseinheit (8) zugeordnet ist zum Kontrollieren und gegebenenfalls Korrigieren einer örtlichen Lage des Werkstückes (7) in der Vorbehandlungsstation (1) und/oder Druckstation (2).
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, insbesondere nach Anspruch 5, wobei dem Positioniersystem (5) eine optische Überwachungseinheit (8) zugeordnet ist zum Kontrollieren und gegebenenfalls Korrigieren einer örtlichen Lage des der Druckstation (2) zuzuführenden und in der Vorbehandlungsstation (1) bereits vorbehandelten Werkstückes (7).
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Inkjet-Druckeinheit (3a) ausgebildet ist, wahlweise und/oder selektiv unterschiedliche Tinten auf in der Vorbehandlungsstation (1) strukturierte Oberflächenbereiche des Werkstückes (7) zu applizieren.
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere nach Anspruch 9, wobei die Inkjet-Druckeinheit (3a) ausgebildet ist, Farbstofftinten, Pigmenttinten und/oder funktionelle Flüssigkeiten auf in der Vorbehandlungsstation (1) strukturierte Oberflächenbereiche des Werkstückes (7) zu applizieren.
Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ferner eine der Druckstation (2) nachgeschaltete Nachbehandlungsstation (4) vorgesehen ist zum Nachbehandeln des in der Druckstation (2) selektiv bedruckten Werkstückes (7).
Verwendung einer Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum selektiven Bedrucken von beschichteten Werkstücken (7), insbesondere zum selektiven Bedrucken von Werkstücken (7), welche mit einer Antihaft-Beschichtung beschichtet sind.
Verwendung einer Druckmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum selektiven Aufdrucken von Elektronikbauteilen auf Werkstücken (7) zum Ausbilden einer bedruckten Elektronik.
Verfahren zum Bedrucken von Werkstücken (7), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Bereitstellen eines zu bedruckenden Werkstückes (7); - selektives Strukturieren der Oberfläche des zu bedruckenden Werkstückes (7) in einer Vorbehandlungsstation (1); und - Bedrucken des in der Vorbehandlungsstation (1) selektiv strukturierten Oberflächenbereich des zu bedruckenden Werkstückes (7), oder zumindest ausgewählte Bereiche hiervon mit Hilfe einer Inkjet-Druckeinheit (3a) in einer Druckstation (2).