DE102018211457A1

DE102018211457A1 - Verfahren zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils und Exterieur-Bauteil

Info

Publication number: DE102018211457A1
Application number: DE102018211457.9A
Authority: DE
Inventors: Manuel Schwarz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils mit den Schritten:a) Herstellen eines Grundkörpers (10) aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial, wobei der Grundkörper (10) die Form des Exterieur-Bauteils (1) und eine Außenfläche (12) aufweist, welche die Sichtseite des Exterieur-Bauteils (1) bildet,b) Ausbilden einer lichtundurchlässigen Beschichtung (20) durch Aufbringen eines ersten Beschichtungsmaterials auf einer der Außenfläche (12) abgewandten Innenfläche (14) des Grundkörper,c) Ausbilden eines strukturierten Bereichs (22) in der Beschichtung (20), der Beschichtungsmaterial-frei ist oder in dem die Dicke des Beschichtungsmaterials reduziert ist,d) Auftragen eines zweiten Beschichtungsmaterials zur Ausbildung einer transluzenten geschlossenen Beschichtungsschicht (30) über der Außenfläche (12) des Grundkörpers (10), unde) Auftragen eines Klarlacks auf der Beschichtungsschicht (30) zur Ausbildung einer geschlossenen Klarlackschicht (40).Weiterhin wird ein mit dem Verfahren hergestelltes Exterieur-Bauteil angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes Exterieur-Bauteil.
Exterieur-Bauteile tragen durch ihre farbliche Gestaltung wesentlich zum Gesamterscheinungsbild eines Fahrzeugs bei. Hier kann es aus Designgründen wünschenswert sein, die Exterieur-Bauteile in Wagenfarbe zu gestalten. Die Exterieur-Bauteile sind jedoch vielfältigen Belastungen ausgesetzt. Sonne, Wind und Regen sorgen für thermische und physikalische Belastungen, dazu kommen mechanische Belastungen wie beispielsweise Steinschlag.
Gleichzeitig besteht der Wunsch das Design des Fahrzeugs durch Lichtakzente mitzugestalten bzw. zu unterstreichen. So ist beispielsweise aus der DE 197 49 047A1 eine Signalleuchte bekannt, die in einen Ausschnitt eines Karosserieteils eingesetzt wird und durch eine transluzente Beschichtung abgedeckt wird. Im abgeschalteten Zustand ist die Signalleuchte weitgehend unsichtbar. Diese Lösung ist aufwendig und hinsichtlich der Gestaltungsmöglichkeit beschränkt.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2012 003 200 A1 ein Exterieur-Bauteil bekannt, welches mit einer rückseitigen Lichtquelle zumindest in einem Teilbereich als Leuchtelementbereich durchleuchtbar ist. In dem Leuchtelementbereich ist das Bauteil aus einem transparenten oder transzulenten Material hergestellt. Damit der Leuchtelementbereich zumindest transzulent ist, ist die Farblackschicht des Bauteils im Leuchtelementbereich perforiert. Mit einem derartigen Bauteil lassen sich filigrane Lichtakzente realisieren. Allerdings zeigen derartige Bauteile eine hohe Anfälligkeit dafür, dass sich durch Steinschlag unerwünschte Lichtfenster bilden und das Erscheinungsbild des Leuchtelementbereichs verändert wird.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, wie ein Exterieur-Bauteil mit zusätzlichem Lichtakzent möglichst flexibel hergestellt werden kann, wobei die voranstehend genannten Nachteile verringert oder vermieden werden sollen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein Exterieur-Bauteil nach Patentanspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird ein Verfahren angegeben zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils. Das Verfahren beinhaltet die Schritte:

a) Herstellen eines Grundkörpers aus einem transparenten oder transluzenten Material, wobei der Grundkörper die Form des Exterieur-Bauteils aufweist mit einer Außenfläche, welche die Sichtseite des Exterieur-Bauteils bildet,
b) Ausbilden einer lichtundurchlässigen Beschichtung durch Aufbringen eines ersten Beschichtungsmaterials auf einer der Außenfläche gegenüberliegenden Innenfläche des Grundkörpers,
c) Ausbilden eines strukturierten Bereichs in der Beschichtung, der Beschichtungsmaterial-frei ist oder in dem die Dicke des Beschichtungsmaterials reduziert ist,
d) Auftragen eines zweiten Beschichtungsmaterials über der Außenfläche des Grundkörpers zur Ausbildung einer geschlossenen transluzenten Beschichtungsschicht, und
e) Auftragen eines Klarlacks auf der Beschichtungsschicht zur Ausbildung einer geschlossenen Klarlackschicht.

Weiterhin wird ein Exterieur-Bauteil angegeben mit einem Grundkörper, der aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, mit einer die Sichtseite des Exterieur-Bauteils bildenden Außenfläche, einer lichtundurchlässigen Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial auf einer der Außenfläche gegenüberliegenden Innenfläche des Grundkörpers, einem strukturierten Bereich in der Beschichtung, der Beschichtungsmaterial-frei ist oder in dem die Dicke des Beschichtungsmaterials reduziert ist, mindestens einer geschlossenen transluzenten Beschichtungsschicht über der Außenfläche und einer darauf ausgebildeten geschlossenen Klarlackschicht.
Der Grundkörper ist aus einem transparenten Material wie z.B. Polycarbonat oder PMMA oder aus einem transluzenten Material wie z.B. Polypropylen ausgebildet. Der Grundkörper hat die Form des Exterieur-Bauteils, welches z.B. eine Stoßfängerverkleidung, ein Lüftungsgitter o.ä. sein kann.
Als erstes Beschichtungsmaterial für die Beschichtung auf der Innenfläche wird ein Material verwendet, das bereits in geringer Dicke lichtundurchlässig ist. Dies kann z.B. ein dunkler oder schwarzer Farblack oder ein Primer sein. Ein derartiges Beschichtungsmaterial erfordert keine Veränderungen in bestehenden Lackierprozessschritten. Herkömmliche Primer sind bereits bei einer Dicke im Bereich von 10 Mikrometern bis 15 Mikrometern ausreichend lichtundurchlässig um eine lichtundurchlässige Beschichtung zu bilden.
In den Bereichen, in denen der Lichtakzent erwünscht ist, werden ein oder mehrere strukturierte Bereiche in der Beschichtung ausgebildet. Ist ein großflächiger Lichtakzent gewünscht, so kann der strukturierte Bereich z.B. mittels einer Maskierung des Grundkörpers ausgebildet werden. Der maskierte Bereich wird nach dem Auftragen der Beschichtung demaskiert, so dass er ohne Beschichtung verbleibt. Der strukturierte Bereich kann auch durch einen lokal begrenzten Auftrag von Beschichtungsmaterial ausgebildet werden.
Beispielsweise kann das Beschichtungsmaterial mittels Tampondruck o.ä. lokal begrenzt aufgetragen werden, wobei der strukturierte Bereich vom Auftrag des Beschichtungsmaterials ausgenommen wird. In diesem Fall erfolgen Schritt b) und c) gleichzeitig.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die Beschichtung auf der gesamten Innenfläche des Grundkörpers aufgetragen wird und diese vollflächig bedeckt. Die Erzeugung des strukturierten Bereichs in der Beschichtung erfolgt in dieser Ausgestaltung durch Materialabtrag, z.B. durch Laserabtrag oder Fräsen. Beim Laserabtrag wird ein hochenergetischer Laserstrahl über die Beschichtung geführt. Der Laserstrahl erhitzt das Beschichtungsmaterial, auf das er trifft, und verdampft es, wodurch die Dicke der Beschichtung im strukturierten Bereich zumindest reduziert ist. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial zur Erzeugung des strukturierten Bereichs bis zum Material des Grundkörpers abgetragen. Derart können besonders feine und filigrane Strukturen erzeugt werden. Mittels Laserabtrag sind darüber hinaus besonders präzise Kanten darstellbar.
Um besonders scharfe Konturen und gleichmäßige Lichteffekte zu erzielen, erfolgt der Laserabtrag vorzugsweise mittels eines Femtosekundenlasers oder eines Faserlasers, grundsätzlich sind jedoch auch andere Laserquellen verwendbar. In einer Ausgestaltung hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Laserabtrag mit einem großen Strahlfleckdurchmesser von beispielsweise 40 Mikrometer oder größer durchgeführt wird. Für die Güte der Oberfläche der Struktur kann es zudem von Vorteil sein, wenn der Laserstrahl als defokussierter Strahl über die Beschichtung geführt wird. Gleichwohl kann für bestimmte Muster auch die Verwendung eines fokussierten Laserstrahls vorteilhaft sein.
Die Beschichtung wird auf einer die Sichtseite abgewandten Innenfläche des Grundkörpers ausgebildet. Hierzu wird in einem ersten Schritt zunächst die Beschichtung aufgetragen und strukturiert.
In einem nachfolgenden Schritt erfolgt der Auftrag des zweiten Beschichtungsmaterials. Dieses wird vorzugsweise unmittelbar auf der Außenfläche des Grundkörpers aufgebracht. Alternativ kann auf der Außenfläche zunächst ein transparenter oder transluzenter Primer aufgebracht werden, auf dem dann die transluzente Beschichtungsschicht angeordnet wird. Die transluzente Beschichtungsschicht kann z.B. durch PVD-Beschichtung des Bauteils ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die transluzente Beschichtungsschicht durch Auftragen eines farbigen Lackmaterials ausgebildet wird, welches eine transluzente Farblackschicht bildet.
Dadurch, dass die strukturierte Beschichtung auf der abgewandten Seite angeordnet ist, wird der Grundkörper auf der Außenfläche mit einer durchgehenden, geschlossenen Beschichtungs- bzw. Lackschicht überzogen. Die Lackschicht hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 10 bis 25 Mikrometern. Anschließend kann der Auftrag der Klarlackschicht erfolgen, welche wiederum eine durchgehende Lackschicht auf der Farblackschicht bzw. der Beschichtungsschicht bildet. Die Klarlackschicht hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 20 bis 40 Mikrometern.
Um das Bauteil zu beleuchten kann auf der Innenseite des Grundkörpers ein Leuchtmittel angeordnet werden. Dies kann z.B. eine LED sein oder eine oder mehrere Lichtleitfasern, in die Licht einer Lichtquelle eingekoppelt wird. Licht des Leuchtmittels gelangt durch den oder die strukturierten Bereiche der Beschichtung hindurch in den Grundkörper, durchleuchtet diesen und tritt durch den Lackaufbau nach außen aus.
Vorzugsweise wird der transluzente Farblack in einer einzigen Schicht unmittelbar auf dem Grundkörper aufgetragen. Ein derartiger 2-Schicht-Lackaufbau (eine Schicht Farblack und eine Schicht Klarlack) ist vorteilhaft zur Erzielung brillanter Lichtakzente und klarer Lichtkonturen.
Die transluzente Farblackschicht bzw. Beschichtungsschicht und die Klarlackschicht liegen beide als durchgehende Schichten vor. Auch im Bereich der Struktur, wo das Bauteil lichtdurchlässig ist, sind die Lackschichten unterbrechungsfrei ausgebildet. Hierdurch ist das Exterieur-Bauteil ebenso unempfindlich gegenüber Steinschlag wie ein Exterieur-Bauteil ohne Lichtakzent. Durch die beiden durchgängigen Lackschichten bleibt der Lichteffekt auch erhalten, wenn die Lackschichten vereinzelt Steinschläge aufweisen. Auch sehr tiefe Beschädigungen, die bis in den Grundkörper vordringen, führen nicht zu Störstellen im Lichtbild. Weiterhin ist ein Nachlackieren bzw. Polieren des Bauteils bei kleinen Beschädigungen möglich, ohne dass der Lichteffekt beeinflusst wird.
Der Lichteffekt ist am Bauteil erst bei Einschalten des Lichts sichtbar. Ohne Durchleuchtung ist der strukturierte Bereich vollständig unsichtbar. Wird für den Grundkörper ein transparentes Material verwendet, so können durch das Aufbringen der Beschichtung auf der Innenfläche des Grundkörpers insbesondere in Kombination mit einem zwei-Schicht Lackaufbau präzise Konturen mit hohem Kontrast dargestellt werden. Durch die geschlossenen Lackschichten ergibt sich eine verbesserte Lackhaftung, was z.B. bei der Gitterschnitt-, Steinschlag- oder Dampfstrahlprüfung feststellbar ist.
Vorbereitete Bauteile, die mit der strukturierten Beschichtung versehen sind, können bevorratet werden und je nach Anforderung in der entsprechenden Wagenfarbe lackiert werden. Dies begünstigt die Verwendung der Bauteile auch als Ersatzteil. Ein vorhandener Serienprozess zur Lackierung von Kunststoff-Exterieur-Bauteilen kann weiterhin genutzt werden. Lediglich die Strukturierung der Beschichtung bzw. eine Maskierung ist zu ergänzen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils.

Zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils 1 wird zunächst ein Grundkörper 10 aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial bereitgestellt. Der Grundkörper weist die Form des Exterieur-Bauteils 1 auf, das z.B. eine Stoßfängerverkleidung sein kann.
Der Grundkörper 10 hat eine Außenfläche 12, welche die spätere Sichtseite des Exterieur-Bauteils 1 bildet und eine gegenüberliegende Innenfläche 14. Auf der Innenfläche 14 wird eine Beschichtung 20 durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials ausgebildet, z.B. in Form einer Farblackschicht dunkler Farbe. Die Dicke des Beschichtungsmaterials ist dabei derart gewählt, dass die Beschichtung 20 lichtundurchlässig ist. In Bereichen, in denen später ein Lichteffekt gewünscht wird, erfolgt nun eine Strukturierung der Beschichtung 20. Mittels eines defokussierten Laserstrahls L wird das Beschichtungsmaterial gezielt abgetragen, wodurch mindestens ein strukturierter Bereich 22 entsteht, in dem das Beschichtungsmaterial teilweise oder vollständig entfernt ist. Der oder die strukturierten Bereiche können nahezu beliebige Muster bilden. Alternativ zu einer Strukturierung mittels Laserablation sind auch andere Verfahren denkbar, z.B. ein Auftragen des Beschichtungsmaterials in einem Druckverfahren oder eine vorhergehende Maskierung des Grundkörpers zur Erzeugung des strukturierten Bereichs 22.
Auf der Außenfläche 12 des Grundkörpers 10 wird eine transluzente Beschichtungsschicht als Farblackschicht 30 und anschließend eine Klarlackschicht 40 in bekannter Art und Weise aufgebracht. Nicht dargestellt ist eine optionale transparente oder transluzente Primerschicht, die unter der Farblackschicht angeordnet sein kann. Um das Bauteil durchleuchten zu können, wird auf der Innenseite des Grundkörpers 10 noch ein Leuchtmittel 50, wie z.B. ein oder mehrere LED's angeordnet.
Licht 60, das vom Leuchtmittel ausgesandt wird, fällt durch die strukturierten Bereiche 22 in den Grundkörper und tritt aus den Lackschichten 30, 40 auf der Sichtseite des Exterieur-Bauteils 1 aus.
Bezugszeichenliste

1: Exterieur-Bauteil
10: Grundkörper
12: Außenfläche
14: Innenfläche
20: Beschichtung
22: strukturierter Bereich
30: Farblackschicht
40: Klarlackschicht
50: Leuchtmittel
60: Licht

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

DE 19749047 A1 [0003]
DE 102012003200 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Exterieur-Bauteils mit den Schritten: a) Herstellen eines Grundkörpers (10) aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial, wobei der Grundkörper (10) die Form des Exterieur-Bauteils (1) und eine Außenfläche (12) aufweist, welche die Sichtseite des Exterieur-Bauteils (1) bildet, b) Ausbilden einer lichtundurchlässigen Beschichtung (20) durch Aufbringen eines ersten Beschichtungsmaterials auf einer der Außenfläche (12) abgewandten Innenfläche (14) des Grundkörper, c) Ausbilden eines strukturierten Bereichs (22) in der Beschichtung (20), der Beschichtungsmaterial-frei ist oder in dem die Dicke des Beschichtungsmaterials reduziert ist, d) Auftragen eines zweiten Beschichtungsmaterials zur Ausbildung einer geschlossenen transluzenten Beschichtungsschicht (30) über der Außenfläche (12) des Grundkörpers (10), und e) Auftragen eines Klarlacks auf der Farblackschicht (30) zur Ausbildung einer geschlossenen Klarlackschicht (40).
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem das erste Beschichtungsmaterial ein Primer oder Farblack ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem der strukturierte Bereich (22) durch Laserabtrag von Beschichtungsmaterial ausgebildet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 3, bei dem ein defokussierter Laserstrahl (L) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das zweite Beschichtungsmaterial ein Farblack ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das zweite Beschichtungsmaterial unmittelbar auf dem Grundkörper (10) aufgetragen wird oder vor dem Auftragen des zweiten Beschichtungsmaterials zunächst ein transparenter oder transluzenter Primer auf die Außenfläche (12) des Grundkörpers (10) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem auf der Innenseite des Grundkörpers (10) ein Leuchtmittel (50) angeordnet wird.
Exterieur-Bauteil mit einem Grundkörper (10), der aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, mit einer die Sichtseite des Exterieur-Bauteils (10) bildenden Außenfläche (12), einer lichtundurchlässigen Beschichtung (20) aus einem ersten Beschichtungsmaterial auf einer der Außenfläche abgewandten Innenfläche (14) des Grundkörpers (10), einem strukturierten Bereich (22) in der Beschichtung (20), der Beschichtungsmaterial-frei ist oder in dem die Dicke des Beschichtungsmaterials reduziert ist, mindestens einer geschlossenen transluzenten Beschichtungsschicht (30) über der Außenfläche (12) des Grundkörpers (10) und einer auf der Beschichtungsschicht (30) ausgebildeten geschlossenen Klarlackschicht (40).
Exterieur-Bauteil nach Patentanspruch 8, bei dem die Beschichtung (20) aus einem Primer oder Farblack gebildet ist.
Exterieur-Bauteil nach Patentanspruch 8 oder 9, bei dem die Beschichtungsschicht eine transluzente Farblackschicht (30) ist.
Exterieur-Bauteil nach Patentanspruch 10, bei dem genau eine Farblackschicht (30) unmittelbar auf dem Grundkörper (10) angeordnet ist oder unmittelbar auf dem Grundkörper (10) ein transparenter oder transluzenter Primer angeordnet ist, auf dem die Farblackschicht (30) angeordnet ist.
Exterieur-Bauteil nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, bei dem auf der Innenseite des Grundkörpers (10) ein Leuchtmittel (50) angeordnet ist.