DE102018209574A1 - Verfahren zum Herstellen einer dreidimensional elastisch verformbaren Struktur, dreidimensional gedruckte elastisch verformbare Struktur, Fahrzeugsitz - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer dreidimensional elastisch verformbaren Struktur, dreidimensional gedruckte elastisch verformbare Struktur, Fahrzeugsitz Download PDF

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Matej Dubis
Ralf Welp
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer dreidimensionalen elastisch verformbaren Struktur (1), wobei die Struktur (1) durch Drucken von übereinanderliegenden streifenförmigen Bahnen (19,20), die zumindest abschnittsweise zur Bildung eines Hohlraums beabstandet zueinander liegen, hergestellt wird, wobei der Verlauf der Bahnen (19,20) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Soll-Elastizität und einer Außenkontur (2) der Struktur (1) gewählt wird. Folgende Schritte sind vorgesehen:a) Erfassen einer Soll-Außenkontur (2) der Struktur (1),b) Erstellen zumindest einer Schnittebene (5) durch die Soll-Außenkontur (2),c) Erzeugen einer geschlossenen Punktreihe (12) mit einer Vielzahl von Punkten (10) in der Schnittebene (5) entlang der Außenkontur (2),d) Erstellen von viereckigen Flächen (12), deren Ecken durch jeweils einen der Punkte (10) gebildet werden, sodass unter Verwendung aller Punkte (10) mehrere nebeneinanderliegende Flächen (12) in der Schnittebene (5) entstehen,e) Drucken von Bahnen (19,20) entlang von Seitenrändern (13) der Flächen (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer dreidimensionalen elastisch verformbaren Struktur, wobei die Struktur durch Drucken von übereinanderliegenden streifenförmigen Bahnen, die zumindest abschnittsweise zur Bildung eines Hohlraums beabstandet zueinander liegen, hergestellt wird, wobei der Verlauf der Bahnen in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Soll-Elastizität und einer Außenkontur der Struktur gewählt wird.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine elastisch verformbare Struktur, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt wurde sowie einen Fahrzeugsitz, der ein Sitzpolster und ein das Sitzpolster umgebenden Sitzbezug aufweist, wobei das Sitzpolster als elastisch verformbare Struktur, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ausgebildet ist.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren der eingangs genannten Art bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 10 2016 210 861 A1 ein Verfahren zum dreidimensionalen Drucken einer elastisch verformbaren Struktur in Form einer Stützvorrichtung. Dabei werden V-Federelement-Felder unter Verwendung eines 3D-Drucksystems hergestellt, wobei jedes Feld eine Vielzahl von aneinander befestigten und in einer vorgegebenen Form angeordneten V-Federelementen besitzt, und wobei jedes V-Federelement eine vorgegebene Festigkeits- oder Hystereseeigenschaft aufweist. Ausgehend von der vorgegebenen V-Federelementform wird eine Gesamtstruktur aufgebaut.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2015 015 872 A1 offenbart eine Liegemodul zum Sitzen oder Liegen mit einem Liegemodulgrundkörper aus einer elastisch verformbaren Struktur, die in vertikaler und/oder horizontaler Richtung eine sich kontinuierlich oder quasi kontinuierlich ändernde Strukturfeinheit aufweist.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2011 010 047 A1 ist weiterhin ein Kunststoffformteil bekannt, das anstelle eines Schaumstoffkörpers eine Vielzahl elastisch deformierbarer und miteinander gekoppelter Federelemente aufweist. Die Struktur kann dabei auch durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Herstellungsverfahren zu schaffen, durch welches mit einfachen Vorgaben eine vorteilhafte elastisch verformbare Struktur hergestellt wird, die robust ist und vorteilhaft elastische Eigenschaften aufweist.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses hat den Vorteil, dass in Abhängigkeit von der vorgegebenen Außenkontur und einer gewünschten Elastizität beziehungsweise Soll-Elastizität die Struktur automatisiert hergestellt, wobei der Druckvorgang einfach und kostengünstig und materialsparend durchführbar ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem ersten Schritt a) eine dreidimensionale Soll-Außenkontur der Struktur erfasst oder ermittelt wird. Die Außenkontur gibt die Form der zu fertigen Struktur vor und wird bereits bei der Herstellung der Struktur berücksichtigt, sodass die elastischen Eigenschaften der Struktur optimal an die gewünschte Außenkontur angepasst sind. In einem darauffolgenden Schritt b) wird durch die Soll-Außenkontur zumindest eine Schnittebene (virtuell) erstellt. Die Schnittebene erstreckt sich somit durch die gesamte Soll-Außenkontur, insbesondere senkrecht zur Längserstreckung zumindest einer Oberfläche der Soll-Außenkontur. Anschließend wird in einem Schritt c) eine geschlossene Punktreihe mit einer Vielzahl von Punkten in der Schnittebene entlang der Außenkontur erzeugt. Die Punktreihe erstreckt sich somit entlang der Außenkontur in der Schnittebene, sodass sich eine ringförmige Punktreihe beziehungsweise eine geschlossene Punktreihe ergibt, wobei die Anzahl der Punkte, durch welche die Punktreihe gebildet wird, insbesondere durch den Benutzer oder in Abhängigkeit vorgebbarer Faktoren, beispielsweise in Abhängigkeit von einer gewünschten Elastizität, bestimmt wird. Mithilfe der Punkte der Punktreihe werden in einem Schritt d) viereckige Flächen in der Schnittebene erstellt, deren Ecken durch jeweils einen der Punkte gebildet werden, sodass unter Verwendung aller Punkte mehrere nebeneinanderliegende erste Flächen in der Schnittebene entstehen. Dadurch, dass die Flächen nebeneinanderliegen, wird ein Überschneiden benachbarter Flächen vermieden. Dadurch, dass alle Punkte der Punktreihe ausgenutzt werden, um die Flächen zu erstellen, wird erreicht, dass die Seitenränder der Flächen nicht unbedingt parallel zueinander ausgerichtet sind. Vielmehr ergibt sich eine komplexe Flächenstruktur, bei welcher insbesondere auch schrägverlaufende Seitenränder entstehen können. Die Anzahl der Punkte ist dabei bevorzugt insgesamt oder vorzugsweise für unterschiedlichen Punktreihenabschnitte vorgebbar beziehungsweise vorgegeben. Anschließend werden in einem Schritt f) die Bahnen entlang der Seitenränder der Flächen gedruckt, um die Struktur zu erzeugen. Es ergeben sich dabei die bereits genannten Vorteile. Dadurch, dass die Bahnen entlang der Seitenränder der viereckigen Flächen gedruckt werden, ergibt sich, dass die Bahnen zumindest im Wesentlichen gradlinig gedruckt werden. Die gesamte Struktur ist letztendlich aus gradlinigen Bahnen oder Bahnabschnitten gefertigt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer hohen Druckgeschwindigkeit, die eine zeitsparende Herstellung der Struktur erlaubt.
  • Bevorzugt werden mehrere Schnittebenen durch die Soll-Außenkontur parallel zueinander erstellt und die Schritte c) und d) für jede der Schnittebenen wiederholt, sodass eine dreidimensionale Struktur entsteht. Weil sich die Außenkontur entlang der Schnittebenen verändert oder verändern kann, entstehen unterschiedliche Strukturen in der jeweiligen Schnittebene, die zu einer vorteilhaften Elastizität und Belastbarkeit der gesamten Struktur führen.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass Flächen von benachbarten Schnittebenen unterschiedlich ausgerichtet oder orientiert werden, so dass sich Seitenränder der Flächen von benachbarten Schnittebenen kreuzen. Durch das Erzeugen von viereckigen Flächen, wie vorstehend beschrieben, in mehreren Schnittebenen, wird erreicht, dass sich die Seitenränder benachbarter Flächen kreuzen, wenn die Flächen unterschiedlich orientiert beziehungsweise ausgerichtet sind. Dadurch, dass sich die Seitenränder der benachbarten Flächen kreuzen, ergeben sich sich kreuzende Bahnen der Struktur, die zu einer verbesserten Robustheit und Elastizität beitragen. Bevorzugt werden die Flächen benachbarter Schnitteben abwechselnd orientiert, so dass sich die aus den benachbarten Schnittebenen ergebenden Bahnen stets zumindest einmal, vorzugsweise mehrmals kreuzen.
  • Vorzugsweise werden die Schritte b) bis d) für alle Schnittebenen wiederholt und anschließend Schritt f) zum Drucken aller Bahnen durchgeführt. Dadurch wird zunächst ein virtuelles Modell beziehungsweise eine Anleitung zum Drucken aller Bahnen der Struktur erstellt, sodass der anschließende Druckvorgang schnell und sicher durchführbar ist, so dass benachbarte Bahnen, beziehungsweise aufeinanderliegende oder -gedruckte Bahnen stoffschlüssig während des Druckvorgangs miteinander verbunden werden beziehungsweise verschmelzen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden zumindest für eine Schnittebene mehrere übereinanderliegende Bahnen entlang der Seitenränder der zu der Schnittebene zugehörigen Flächen gedruckt. Dadurch entsteht eine robuste Struktur, die außerdem eine verbesserte Belüftung erlaubt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Seitenränder benachbarter Flächen benachbarter Schnittebenen zu einem dreidimensionalen Rahmen miteinander verbunden, wobei der Rahmen durch Drucken mehrerer übereinanderliegender Bahnen gedruckt wird. Im Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform wird somit nicht die Dicke einer Schnittebene durch mehre übereinanderliegende Bahnen definiert, sondern der Übergang von einer Schnittebene zur Nächsten. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn sich die Außenkontur von der einen Schnittebene zur nächsten Schnittebene verändert und dadurch eine Verschiebung der Bahnen von der einen Fläche beziehungsweise den Seitenrändern der einen Fläche zu den Seitenrändern der andere Fläche der benachbarten Schnittebene ergibt. Durch das Erzeugen des Rahmens werden somit die Bahnen von den Seitenrändern der einen Fläche zu den Seitenrändern der anderen Fläche vorteilhaft kontinuierlich oder quasikontinuierlich überführt, wodurch eine vorteilhafte dreidimensionale robuste Struktur erhalten wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Druckdüse zum Drucken der Bahnen mittenzentriert entlang der Seitenränder geführt. Durch die Mittenzentrierung wird erreicht, dass auch an den Eckpunkten ausreichend Material der Bahn zur Verfügung steht, um eine robuste Struktur zu bieten. Während bei bisher bekannten Verfahren die Druckdüse in Abhängigkeit von einer Außengrenze der jeweiligen Druckbahn geführt wird, was an Eckpunkten dazu führen kann, dass die Eckpunkte ein Materialschwund aufweisen, die Ecke also nicht vollständig ausgefüllt ist, wird durch das vorgeschlagene Verfahren erreicht, dass auch die Ecken stets sicher ausgefüllt sind und daher eine hohe Belastbarkeit der Struktur dauerhaft gewährleistet ist. Darüber hinaus wird dadurch erreicht, dass die Ist-Außenkontur der Struktur mehr der Soll-Außenkontur entspricht.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass für die Mittenzentrierung eine Mittellängsachse der zu druckenden Bahn ermittelt und in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Seitenrand gebracht wird. Die Mittellängsachse der zu bedruckenden Bahn wird insbesondere in Abhängigkeit der Druckdüse ermittelt. Die Mittellängsachse kann beispielsweise durch vorherige Versuche und/oder Berechnungen bestimmt werden. Es ergibt sich dabei der zuvor genannte Vorteil. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Anzahl der Punkte der jeweiligen Punktreihe in Abhängigkeit von der Soll-Elastizität der Struktur vorgegeben. Insbesondere wird die Anzahl der Punkte mit abnehmender Elastizität erhöht und mit zunehmender Elastizität reduziert. Es ergibt sich dadurch eine optimale Anpassung der Struktur an die gewünschte Elastizität durch eine einfache Vorgabe der Punkteanzahl. Vorzugsweise wird die Punkteanzahl stets in einem Vielfachen von vier vorgegeben, sodass sichergestellt ist, dass in der Schnittebene der Erstellung der viereckigen Flächen keine Punkte übrig bleiben beziehungsweise alle Punkte ausgenutzt/verwendet werden können. Optional werden für sich viereckige dritte Flächen erstellt, wobei wie vorstehend beschrieben zu den zweiten oder ersten Flächen vorgegeben wird, wobei die Seitenränder der dritten Flächen insbesondere der ersten und der zweiten Flächen kreuzen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Struktur eine Polsterstruktur für einen Fahrzeugsitz oder ein Verkleidungselement für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, gedruckt. Es ergeben sich dabei für den Herstellungsprozess die bereits genannten Vorteile und es wird eine günstige und robuste Struktur zur Verfügung gestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die unterschiedlichen Schnittebenen zugeordneten Bahnen mit unterschiedlichen Materialien gefertigt beziehungsweise gedruckt. Insbesondere werden Materialien mit unterschiedlichen Farben, Oberflächenbeschaffenheiten und/oder Elastizitätseigenschaften gewählt, um der Struktur eine vorteilhafte Form und/oder Funktion zu verleihen. Durch das Wählen unterschiedlicher Farben werden auch optisch aufwendige Produkte beziehungsweise Strukturen ermöglicht. Insbesondere werden die Bahnen entlang der Seitenränder der unterschiedlich orientierten Flächen mit unterschiedlich gefärbten Bahnen gedruckt.
  • Die erfindungsgemäße Struktur mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass sie durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde. Es ergeben sich dabei die bereits genannten Vorteile.
  • Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Struktur aus. Es ergeben sich auch dadurch die bereits genannten Vorteile.
  • Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebene sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • 1A bis 1E ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional gedruckten Struktur in mehreren Schritten,
    • 2 eine vereinfachte Detailansicht zur Erläuterung des Druckvorgangs,
    • 3 eine weitere vereinfachte Detailansicht zur Erläuterung des Druckvorgangs und
    • 4A bis 4D Unterschiedliche Ausführungsbeispiele von einer durch das Verfahren hergestellten Struktur.
  • 1 zeigt in mehreren Schritten A) bis E) ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen einer dreidimensionalen elastisch verformbaren Struktur 1, wie beispielsweise ein Sitzpolster eines Fahrzeugsitzes.
  • Das Verfahren sieht vor, dass die Struktur durch ein 3D-Druckvorgang hergestellt wird, bei welchem die Struktur schichtweise oder additiv aufgebaut wird, indem ein Druckkopf mit einer das zu bedruckende Material ausgegeben Druckdüse entlang einer vorbestimmten Bahn bewegt wird, um die streifenförmige Bahnen nacheinander zu erstellen, die durch ein schichtweisen Aufbau die Struktur ergeben. Dabei folgt die Druckdüse einer vorgegebenen Struktur, die zuvor virtuell erstellt werden muss.
  • Zunächst wird dazu eine Außenkontur 2 der herzustellenden Struktur ermittelt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 wird die Außenkontur 2 der herzustellenden Struktur aus einer oberen Außenfläche 3 und einer unteren Außenfläche 4 begrenzt, wobei vorliegend die Außenfläche 3 dreidimensional gewölbt ist, während die Außenfläche 4 im Wesentlichen flächig beziehungsweise eben ausgebildet ist, sodass sich der Abstand zwischen der Oberfläche 3 und der Unterfläche 4 entlang der Struktur beziehungsweise Außenkontur 2 verändert.
  • In einem folgenden Schritt, auch in 1, Schritt A gezeigt, wird eine Schnittebene 5 durch die Außenkontur 2 erstellt, welche die Außenfläche 3 und die Außenfläche 4 schneidet, sodass sich Schnittlinien 6 ,7 mit der Außenfläche 3 und der Außenfläche 4 ergeben. Entlang der Schnittlinie 6 mit der Außenfläche 3 und der Schnittlinie 7 mit der Außenfläche 4 sowie entlang senkrechter Verbindungslinien 8 und 9 ergibt sich eine geschlossene Schnittfläche der Schnittebene 5.
  • Als nächstes wird in Schritt B von 1 entlang der Außenkontur 2 in der Schnittebene 5, also entlang der Schnittlinien 6, 7 und der Verbindungslinien 8, 9 eine Punktreihe 11 mit einer vorgebbaren Anzahl von Punkten 10 erstellt. Von den Punkten 10 sind in der 1 im Schritt B nur einige mit Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren. In Schritt B von 1 ist die Punktreihe 11 mit den Punkten 10 vereinfacht dargestellt.
  • Als nächstes werden in der Schnittebene 5 Verbindungslinien erzeugt, durch welche jeweils vier Punkte 10 der Punktreihe miteinander verbunden werden, sodass mehrere nebeneinanderliegend angeordnete, also sich nicht überschneidende Flächen 12 in der Schnittebene 5 entstehen. Die Anzahl der Punkte 10 ist dabei derart gewählt, dass unter Verwendung aller Punkte 10 die ersten Flächen 12 gebildet werden, sodass am Ende kein Punkt 10 übrig bleibt. Alternativ werden Punkte 10 übrig gelassen, die nicht mehr zum Bilden einer viereckigen Fläche genutzt werden können.
  • Zweckmäßigerweise werden durch die Außenkontur 2 eine Vielzahl von Schnittebenen 5 erzeugt, die parallel zueinander angeordnet sind. In jeder Schnittebene 5 wird wie vorstehend beschrieben vorgegangen, um viereckige, nebeneinander angeordnete Flächen in der jeweiligen Schnittebene zu erzeugen. Dabei wird bevorzugt die gleiche Anzahl von Punkten in jeder Schnittebene verwendet. Insbesondere wie bei der Vorgabe der Punktanzahl auf die jeweilige Schnittlinie oder Verbindungslinie abgestellt, sodass die parallelen Verbindungslinien und Schnittlinien der benachbarten Ebenen jeweils die gleiche Punktezahl aufweisen.
  • In einem darauffolgenden Schritt C werden die Seitenränder 13 der jeweiligen Fläche 12 mit den Seitenrändern 13 der zugehörigen beziehungsweise gegenüberliegenden Fläche 1 der benachbarten Schnittebene 5 verbunden, sodass sich ein Rahmen 14 ergibt, wie in 1 im Schritt C dargestellt. Der Rahmen 14 bildet vier Rahmenflächen 15, die als Basis für einen sogenannten STL-Datenexport dienen, welcher dem Drucker als Druckgeometrie vorgegeben wird.
  • Im darauffolgenden Schritt D wird der Prozess für die nächste Schnittebene beziehungsweise für den Übergang zur nächsten benachbarten Schnittebene 5 wiederholt, wobei die Anordnung der Punkte 10 aus der benachbarten Schnittebene bereits aus dem vorhergehenden Schritt C bekannt ist. Aus den Punkten 10 der Punktereihe 11 der benachbarten Schnittebene werden nun erneut viereckige Flächen wie vorstehend beschrieben gebildet, jedoch mit dem Unterschied, dass die Flächen in eine andere Richtung orientiert oder ausgerichtet sind, sodass sich die Seitenränder 13 der nunmehr erzeugten Flächen mit den Seitenrändern der zuvor erzeugten Flächen kreuzen, sodass ein Kreuzmuster der Seitenränder entsteht, wie es in 1 Schritt D gezeigt ist. Insbesondere wird die Orientierung der Flächen von Schnittebene zu Schnittebene gewechselt, sodass ein durchgehendes Kreuzmuster zwischen der Oberfläche 3 und der Unterfläche 4 entsteht, wie in 1 Schritt C gezeigt. Die aus dem vorstehend beschriebenen Verfahren gewonnenen Daten werden dem Drucker vorgegeben, welcher Materialbahnen entlang der Seitenränder 13 beziehungsweise der Rahmen 14 druckt.
  • Insbesondere werden die Rahmen 14 in mehreren Schichten gedruckt, und den Übergang von der einen Schnittebene 5 in die benachbarte Schnittebene 5 kontinuierlich oder quasi kontinuierlich zu schaffen, sodass eine robuste elastische verformbare dreidimensional gedruckte Struktur 1 entsteht. Je größer der Abstand zwischen den benachbarten Schnittebenen 5 gewählt ist, desto mehr Schichten können durch den Drucker von der ersten Schnittebene bis zur benachbarten Schnittebene gedruckt werden. Dadurch, dass sich die gedruckten Bahnen kreuzen und damit stoffschlüssig miteinander verbinden, wird eine robuste und belastbare elastische Struktur 1 geboten.
  • Für den Druckvorgang wird das zu bedruckende Bauteil beziehungsweise die zu bedruckende Struktur derart positioniert, dass die Schnittebenen horizontal ausgerichtet sind. Anschließend wird ein Druckkopfs 16 mit einer Druckdüse 17, wie in 2 in einer Detailansicht beispielhaft gezeigt, entlang der Seitenränder 13 oder Rahmen 14 bewegt, um die Bahnen nacheinander zu drucken.
  • 3 zeigt eine Detailansicht des Druckverfahrens in einer vereinfachten Darstellung. Für den vorteilhaften Druckvorgang ist vorliegend vorgesehen, dass die Druckdüse entlang einer Mittellängsachse 18 jeder zu druckenden Bahn bewegt wird. Die Detailansicht zeigt dabei zur Veranschaulichung zwei Druckbahnen 19 und 20 die benachbarten Schnittebenen oder Schnittebenenübergängen zugeordnet sind und sich insoweit übereinanderliegend kreuzen. im Bereich der durch die Punkte 12 gebildeten Eckpunkte der jeweiligen Fläche, an welchen eine Bewegungsänderung der Druckdüse 17 erfolgt überlappen sich die Bahnen 19 und 20. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Druckdüse mit ihrem Druckmittelpunkt beziehungsweise der Druckachse entlang er Mittellängsachse 18 geführt, sodass ein mittenzentrierter Druck der jeweiligen Bahn 19, 20 erfolgt, wodurch die Struktur 1 insbesondere an den Ecken der Punkte 12 ausgefüllt ist und keine Lücken in der späteren Struktur 1 entstehen. Durch die mittenzentrierte Steuerung der Druckdüse 17 wird erreicht, dass stets eine Überlappung der übereinanderliegenden Bahnen 19, 20 an den Eckpunkten gewährleistet ist und dadurch die Struktur 1 robust und belastbar entsteht.
  • 4A bis 4D zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Struktur 1, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren herstellbar ist. Vorliegend handelt es sich bei den Strukturen 1 bevorzugt um Polster 21 für Fahrzeugsitze von Kraftfahrzeugen.
  • 4A zeigt dabei in einer perspektivischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der gedruckten Struktur 1, bei welchem abwechselnd erste und zweite Flächen in unterschiedliche Orientierung erstellt wurden, um mit jeder Druckschicht eine abwechselnde Orientierung der erzeugten/gedruckten Bahnen 19, 20 zu erreichen. Durch die Hohlräume zwischen den Bahnen, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rautenförmig entstehen, ist eine hohe Elastizität der Struktur 1 beziehungsweise des Polsters gewährleistet.
  • 4B zeigt eine weitere Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Struktur 1, das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Struktur 1 insgesamt einen gekrümmten oder wellenförmigen Verlauf in Erstreckung der aufeinanderliegenden Schnittebenen beziehungsweise Bahnschichten aufweist.
  • 4C zeigt in einer weiteren perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Struktur 1, das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die Rauten einen kleineren Winkel aufweisen und mehrere Bahnen mit der gleichen Orientierung übereinander gedruckt sind, sodass sich eine mehrschichtige Struktur im Übergang zwischen zwei benachbarten Schnittebenen ergibt.
  • 4D zeigt die Struktur 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4C in einer vergrößerten Detailansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass stets mehrere Bahnen 19, 20 zwischen zwei Schnittebenen übereinander gedruckt sind. In diesem Fall in der Abstand der benachbarten Schnittebenen ausreichend groß gewählt worden, um mehrere Bahnen zu realisieren, die Struktur 1 von einer Schnittebene zur benachbarten Schnittebene 5 führen. Hierbei zeigt sich auch der Vorteil von in der Außenwand der Struktur 1 entstandener Öffnungen 22, durch welche eine vorteilhafte Durchlüftung oder Belüftung der Struktur gewährleistet ist.
  • Optional werden die Bahnen, die unterschiedlichen Schnittebenen oder Schnittebenenübergängen zugeordnet sind, mit unterschiedlichen Materialien gedruckt, sodass beispielweise die Bahnen 19 aus einem ersten Material und die Bahnen 20 aus einem zweiten Material gedruckt werden, wobei sich die Materialen insbesondere in Bezug auf ihre Farbe unterscheiden. Dadurch werden optisch vorteilhafte Strukturen geschaffen. Alternativ oder zusätzlich werden unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften beispielsweise in Bezug auf ihre Elastizität verwendet, um die stützenden beziehungsweise elastischen Eigenschaften der Struktur 1 zu beeinflussen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Struktur
    2
    Außenkontur
    3
    Oberfläche
    4
    Unterfläche
    5
    Schnittebene
    6
    Schnittlinie
    7
    Schnittlinie
    8
    Verbindungslinie
    9
    Verbindungslinie
    10
    Punkt
    11
    Punktreihe
    12
    Fläche
    13
    Seitenrand
    14
    Rahmen
    15
    Rahmenflächen
    16
    Druckkopf
    17
    Druckdüse
    18
    Mittellängsachse
    19
    Bahn
    20
    Bahn
    21
    Polster
    22
    Öffnung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016210861 A1 [0003]
    • DE 102015015872 A1 [0004]
    • DE 102011010047 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen einer dreidimensionalen elastisch verformbaren Struktur (1), wobei die Struktur (1) durch Drucken von übereinanderliegenden streifenförmigen Bahnen (19,20), die zumindest abschnittsweise zur Bildung eines Hohlraums beabstandet zueinander liegen, hergestellt wird, wobei der Verlauf der Bahnen (19,20) in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Soll-Elastizität und einer Außenkontur (2) der Struktur (1) gewählt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Erfassen einer Soll-Außenkontur (2) der Struktur (1), b) Erstellen zumindest einer Schnittebene (5) durch die Soll-Außenkontur (2), c) Erzeugen einer geschlossenen Punktreihe (12) mit einer Vielzahl von Punkten (10) in der Schnittebene (5) entlang der Außenkontur (2), d) Erstellen von viereckigen Flächen (12), deren Ecken durch jeweils einen der Punkte (10) gebildet werden, sodass unter Verwendung aller Punkte (10) mehrere nebeneinanderliegende Flächen (12) in der Schnittebene (5) entstehen, e) Drucken von Bahnen (19,20) entlang von Seitenrändern (13) der Flächen (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schnittebenen (5) parallel zueinander durch die Außenkontur (2) erzeugt und die Schritte c) und d) für jede der Schnittebenen (5) wiederholt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (12) von benachbarten Schnittebenen (5) unterschiedlich ausgerichtet werden, so dass sich Seitenränder (13) der Flächen (12) von benachbarten Schnittebenen (5) kreuzen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Schritte b) bis d) für alle Schnittebenen (5) wiederholt und anschließend Schritt e) zum Drucken aller Bahnen (19,20) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für eine Schnittebene (5) mehrere übereinanderliegende Bahnen (19,20) entlang der Seitenränder (13) der zugehörigen Flächen (12) gedruckt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (13) benachbarter Flächen (12) benachbarter Schnittebenen (5) zu einem dreidimensionalen Rahmen (14) miteinander verbunden werden, wobei der Rahmen (14) durch Drucken mehrerer übereinanderliegender Bahnen (19,20) gedruckt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckkopf (16) zum Drucken der Bahnen (19,20) mit einer Druckdüse (17) mittenzentriert entlang der Seitenränder (13) beziehungsweise der Rahmen (14) geführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Mittenzentrierung eine Mittellängsachse (18) der jeweils zu druckenden Bahn (19,20) ermittelt und in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Seitenrand (13) oder Rahmen (14) gebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Punkte (10) der Punktreihe (11) in Abhängigkeit von der Soll-Elastizität der Struktur (1) vorgegeben wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedlichen Schnittebenen (5) zugeordnete Bahnen (19,20) mit unterschiedlichen Materialien, die insbesondere unterschiedliche Farben, Oberflächenbeschaffenheiten und/oder Elastizitätseigenschaften aufweisen, gedruckt werden.
  11. Dreidimensional gedruckte elastische verformbare Struktur (1), insbesondere Polster (21), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Fahrzeugsitz mit einem Polster (21), insbesondere Sitzpolster, und einem das Polster (21) umfassenden Sitzbezug, wobei das Polster (21) als elastisch verformbare Struktur (1) gemäß Anspruch 11 ausgebildet ist.
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