DE102020122129B3

DE102020122129B3 - Strahlvorrichtung und Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche

Info

Publication number: DE102020122129B3
Application number: DE102020122129.0A
Authority: DE
Inventors: Karolina Hujdus; Toni Neef
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2040-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche (3) mittels eines abrasiven Materials, mit einer Düse (12), welche eine Strahlkammer (14) und zwei Strahlmittelöffnungen (15) an deren axialen Enden aufweist, wobei die Strahlkammer (14) an einer Seite eine flächige Interaktionsöffnung (16) aufweist und dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf die zu mattierende Oberfläche (3) aufgesetzt zu werden, so dass die Interaktionsöffnung (16) durch die zu mattierende Oberfläche (3) verschlossen ist, wobei durch die Strahlmittelöffnungen (15) ein Strahlmittelstrahl (5) aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung (16) und zur mattierenden Oberfläche (3) in die Strahlkammer (14) einleitbar und ausleitbar ist. Erfindungsgemäß ist an einer der Interaktionsöffnung (16) gegenüberliegenden Innenseite (18) der Strahlkammer (14) ein Struktureinleger (20) mit einer Oberflächenstruktur (22) eingelegt ist, welche sich wiederholend angeordnete Strukturelemente (23) in Form von geometrischen Ausnehmungen und/oder Vertiefungen aufweist, welche dafür vorgesehen sind, das abrasive Material des Strahlmittelstrahls (5) in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung (16) abzulenken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche mit einer solchen Vorrichtung.
Strahlvorrichtungen zum Mattieren von glänzenden Oberflächen eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugbauteils sind in zahlreichen Variationen bekannt. Diese bekannten Vorrichtungen zum Mattieren von lackierten Oberflächen weisen etwa quaderförmige Strahldüsen bzw. Strahlkammern auf. Hierbei wird ein Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material etwa senkrecht bzw. mit einem Winkel deutlich über 60° auf die zu bestrahlende Oberfläche gerichtet. Eine flächige Mattierung der Oberfläche wird durch eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Düse erreicht. Des Weiteren sind auch Strahldüsen bekannt, welche den Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material mit einem Winkel von 90° auf die zu bestrahlende Oberfläche richten.
Zudem sind aus dem Stand der Technik Strahlvorrichtungen zum Mattieren von glänzenden Oberflächen bekannt, bei welchen der Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur mattierenden Oberfläche in die Strahlkammer eingeleitet und ausgeleitet wird.
Aus der DE 10 2015 013 167 A1 ist ein Verfahren zum Bearbeiten einer glänzenden Oberfläche eines Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugbauteils bekannt, welche mit einer Klarlackschicht einer gegebenen ersten Schichtdicke lackiert ist. Bei dem Verfahren wird ein Strahlmittel in einen durch Unterdruck erzeugten Trägerluftstrom zudosiert, in einem Schlauchleitungssystem zu einer Strahllanze befördert und unter einem Winkel von über 60° auf durch eine Strahlkammer unter Unterdruck gesetzte Bearbeitungsfläche gelenkt, von dort in den Luftstrom zurückbefördert, gereinigt und ggf. im Kreislauf gefahren. Hierbei wird die Beschleunigung des Strahlmittels durch den Unterdruck erzeugt und die Strahlkammer auf der Bearbeitungsfläche verschoben, wobei dem Strahlmittel mindestens ein zusätzlicher Energieimpuls durch mindestens einen weiteren vom Unterdruck angesaugten, mindestens unter Atmosphärendruck stehenden Gasstrom zum Erreichen einer deutlich über der Strömungsgeschwindigkeit des Trägerluftstromes liegenden Endgeschwindigkeit stromaufwärts von einem Dosierort erteilt wird.
Als nachteilig kann bei diesem Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche die lange Dauer des Mattierungsvorgangs bei größeren zu mattierenden Oberflächen angesehen werden, da sich die Flächenleistung des Mattierens aus der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Düse bzw. Strahlkammer ergibt. Zudem ist die Größe der Mattierungen durch die Anlagengröße beschränkt.
Aus der DE 518 280 A ist eine Einrichtung zur Bearbeitung von wandernden Bändern, insonderheit aus Metall, mittels Sandstrahlen bekannt. Die Einrichtung umfasst eine Scheuerkammer, welche eine Mehrzahl schräger Ablenkflächen besitzt, an denen der Sand oder sonstiges Scheuermarerial, das durch die Kammer geblasen wird, derart abgelenkt wird, dass es auf die Oberfläche des Werkstückes trifft.
Aus der EP 3 578 297 A1 ist eine gattungsgemäße Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche, mit einer Düse bekannt, welche eine Strahlkammer mit glatten Innenflächen zur Bestrahlung eines Werkstücks mit einem abrasiven Strahlungsmaterial aufweist, wobei die Strahlkammer an mindestens einer ihrer Seiten mindestens eine flächige Interaktionsöffnung aufweist, welche dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf mindestens eine zu mattierende Oberfläche aufgesetzt zu werden, so dass die Strahlkammer dadurch geschlossen wird. Hierbei bleiben das Werkstück und die Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander, wobei eine Richtung eines Strahlmittelstrahls aus abrasiven Material innerhalb der Strahlkammer in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung und der zu mattierenden Oberfläche ausrichtbar ist.
Als nachteilig kann bei dieser Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche angesehen werden, dass sich durch die glatten Innenflächen der Strahlkammer die Strahlzeiten verlängern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Strahlvorrichtung und ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche bereitzustellen, welche eine höhere Flächenleistung des Mattierens ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Mattieren einer Oberfläche mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Um eine Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche bereitzustellen, welche eine höhere Flächenleistung des Mattierens ermöglicht, ist an einer Innenseite der Strahlkammer, welche einer Interaktionsöffnung gegenüberliegt, ein Struktureinleger mit einer Oberflächenstruktur eingelegt, welche sich wiederholend angeordnete Strukturelemente in Form von geometrischen Ausnehmungen und/oder Vertiefungen aufweist, welche dafür vorgesehen sind, das abrasive Material eines Strahlmittelstrahls in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung abzulenken. Hierbei liegt ein Abstand zwischen den sich wiederholend angeordneten Strukturelementen im Bereich von 1 mm bis 40mm und entspricht maximal der doppelten Breite oder Länge der Grundfläche eines Strukturelements. Dadurch können die Abstände der Strukturelemente an die zu mattierende Oberfläche und den gewünschten Mattierungseffekt angepasst werden.
Unter einer Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche mittels eines abrasiven Materials wird nachfolgend eine Baugruppe mit einer Düse verstanden, welche eine Strahlkammer und zwei Strahlmittelöffnungen an deren axialen Enden aufweist. Hierbei weist die Strahlkammer an einer Seite die flächige Interaktionsöffnung auf und ist dafür vorgesehen, formschlüssig auf die zu mattierende Oberfläche aufgesetzt zu werden, so dass die Interaktionsöffnung durch die zu mattierende Oberfläche verschlossen ist. Durch die Strahlmittelöffnungen ist ein Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung und zur mattierenden Oberfläche in die Strahlkammer einleitbar und ausleitbar, wobei Werkstück und Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr zueinander bleiben.
Zudem wird ein Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche mit einer solchen Strahlvorrichtung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks mit einer zu mattierenden Oberfläche. Einlegen eines Struktureinlegers mit einer bestimmten Oberflächenstruktur in die Strahlkammer der Düse der Strahlvorrichtung. Aufsetzen der Strahlvorrichtung mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche und Bestrahlung der Oberfläche mit einem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material. Hierbei wird der Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung und der zu mattierenden Oberfläche ausgerichtet, wobei die Strukturelemente des Struktureinlegers das abrasive Material des Strahlmittelstrahls in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung ablenken. Zudem wird die Oberflächenstruktur des Struktureinlegers in Abhängigkeit der zu mattierenden Oberfläche ausgewählt. Für eine ebene oder konkave zu mattierende Oberfläche mit einem Innenwinkel im Bereich von 130° bis 180° wird eine Oberflächenstruktur mit Strukturelementen eingelegt, welche eine Pyramidenform oder einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Alternativ wird für eine konkave zu mattierende Oberfläche mit einem Innenwinkel von weniger als 130° eine Oberflächenstruktur mit Strukturelementen eingelegt, welche eine Kugelkalottenform oder einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
Durch den Struktureinleger wird das durch die Strahlkammer strömende Strahlmittel reflektiert und der Mattierungs-Effekt verstärkt. Dies hat zur Folge, dass die zu mattierenden Oberflächen in einer kürzeren Strahldauer und besonders homogen mattiert werden können.
Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen durch ein „flächenförmiges Strahlen“ eine deutlich höhere Flächenleistung bei sonst gleichen Strahlparametern. Das bedeutet, dass zeitgleich die gesamte zu mattierende Oberfläche bestrahlt wird, wobei das Strahlgut bzw. das abrasive Material durch den Struktureinleger mehrmals auf die zu mattierende Oberfläche des Werkstücks auftreffen kann. Da das Werkstück und die Düse während des Bestrahlungsvorgangs starr miteinander verbunden bleiben und die Flächenleistung des Mattierens durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und den Partikeln des abrasiven Materials bestimmt wird und nicht durch die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Strahlkammer bzw. Düse, ergibt sich eine sehr viel höhere Flächenleistung als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Senkrechtstrahlkammern. Als Strahlungsmittel können beispielsweise Glasbruch bzw. Partikel aus Glas mit einer Größe von beispielsweise 150µm verwendet werden. Durch Vorgabe von Bestrahlungsdauer, Partikelgröße, Partikelgeschwindigkeit, Material usw. können verschiedene Mattierungseffekte erzielt werden. Zudem kann die Strahlrichtung des Strahlmittelstrahls aus abrasiven Material umgekehrt werden. Durch die wechselweise Bestrahlung der zu mattierenden Oberfläche in entgegengesetzte Strahlrichtungen kann das Ergebnis der Mattierung weiter verbessert werden.
Bei Ausführungsformen der Erfindung werden die zu mattierende Oberflächen rillenförmig angeraut, so dass keine Krater wie bei einem mit einem steileren Winkel als 60° ausgerichteten Strahlmittelstrahl entstehen können. Durch die rillenförmige Anrauung der Oberfläche ergibt sich auf Mikroebene eine homogenere Mattierung als bei dem mit einem steileren Winkel als 60° ausgerichteten Strahlmittelstrahl. Auf Makroebene sind die erzeugten mattierten Oberflächen gleich homogen. Zudem können aggressive Medien durch die rillenförmige Struktur besser ablaufen bzw. abfließen. Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise eine höhere Chemikalienbeständigkeit der erzeugten Mattierung.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Strahlvorrichtung kann eine Länge der einzelnen Strukturelemente jeweils einer Breite des Struktureinlegers entsprechen und eine Breite der einzelnen Strukturelemente kann im Bereich von 1mm bis 20mm liegen. Die Strukturelemente können einen dreieckigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Ausführung des Struktureinlegers.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Strahlvorrichtung können die Strukturelemente des Struktureinlegers jeweils eine Länge im Bereich von 1 mm bis 20mm und eine Breite im Bereich von 1mm bis 20mm aufweisen. Dadurch können auf die Breite des Struktureinlegers mehrere Strukturelemente nebeneinander verteilt werden. Hierbei können die Strukturelemente eine Pyramidenform mit einer drei- oder mehreckigen Grundfläche oder eine Kugelkalottenform aufweisen.
Zudem ist es möglich verschiedene Strukturelemente auf dem Struktureinleger anzuordnen. So können beispielsweise in einem ersten Abschnitt des Struktureinlegers pyramidenförmige Strukturelemente und in einem zweiten Abschnitt des Struktureinlegers können kugelkalottenförmige Strukturelemente angeordnet werden. Des Weiteren können auf einem Struktureinleger Strukturelemente, deren Länge der Breites des Struktureinlegers entspricht, und Strukturelemente mit begrenzter Länge angeordnet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Strahlvorrichtung kann eine Blende mit einer Blendenöffnung die Interaktionsöffnung zumindest teilweise abdecken und eine wirksame Bearbeitungsfläche der Interaktionsöffnung begrenzen. Dadurch kann die wirksame Bearbeitungsfläche der Interaktionsöffnung beliebig vergrößert oder verkleinert werden. Damit kann die Düse auf Bauteile verschiedener Größe aufgesetzt werden. Das bedeutet, dass eine Blende mit eine Blendenöffnung in Abhängigkeit von den Abmessungen der zu mattierende Oberfläche vor der Bestrahlung mit dem Strahlmittelstrahl ausgewählt und eingesetzt werden kann. Durch die Anpassung der wirksamen Bearbeitungsfläche an die zu mattierende Oberfläche bzw. das zu mattierende Werkstück kann das Bauteilhandling sehr ergonomisch gestaltet werden. Da keine beweglichen Anlagenteile vorhanden sind ist das erfindungsgemäß Verfahren sehr sicher.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Strahlvorrichtung kann jeweils ein Anschlussstück, welches einen Strahlmittelanschluss und einen inneren Strahlmittelkanal aufweist, mit der Düse verbunden werden. Hierzu kann die Düse im Bereich der Strahlmittelöffnungen jeweils eine ersten Koppelstruktur aufweisen, welche in Kombination mit einer zweiten Koppelstruktur des korrespondierenden Anschlussstücks eine lösbare Steckverbindung ausbilden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfach und schnelle Verbindung der Anschlussstücke mit der Düse. Zusätzlich können weitere Fixiermittel, wie beispielsweise Rastmittel oder Schraubmittel vorgesehen werden, um die Verbindung zu sichern.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Strahlvorrichtung können die Anschlussstücke jeweils einen Umlenkabschnitt aufweisen, welcher ausgeführt ist, den Strahlmittelstrahl zwischen dem Strahlmittelanschluss und der zweiten Koppelstruktur vorzugsweise um 90° umzulenken. Dadurch kann die Gesamtlänge der Strahlvorrichtung reduziert werden. Zudem können die Anschlussstücke im Bereich des Umlenkabschnitts jeweils eine austauschbare Rückwand aufweisen. Das bedeutet, dass diese Rückwand schnell und einfach ausgetauscht werden kann und beispielsweise mit dem Anschlussstück verschraubt ist. Da eine Innenfläche der Rückwand der Anschlussstücke im Bereich des Umlenkabschnitts als Prallfläche für das abrasive Material des Strahlmittelstrahls wirkt, wird diese besonders stark belastet. Durch die einfache Austauschbarkeit der Rückwände ist eine schnelle Instandsetzung der Strahlvorrichtung möglich.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Bestrahlung der Oberfläche mit dem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material wechselweise in zwei Strahlrichtungen durchgeführt werden, welche in etwa entgegengesetzt zueinander verlaufen. Die wechselweise Bestrahlung der Oberfläche mit dem Strahlmittelstrahl aus abrasiven Material kann wiederholt werden, bis ein gewünschter Mattierungsgrad der zu mattierenden Oberfläche erreicht ist.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen. Hierbei zeigen:

1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Strahlvorrichtung zum Mattieren einer Oberfläche;
2 eine schematische perspektivische Darstellung der zusammengesetzten erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1; und
3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 2.

Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer Strahlvorrichtung 10 zum Mattieren einer Oberfläche 3 mittels eines abrasiven Materials eine Düse 12, welche eine Strahlkammer 14 und zwei Strahlmittelöffnungen 15, 15A, 15B an deren axialen Enden aufweist. Hierbei weist die Strahlkammer 14 an einer Seite eine flächige Interaktionsöffnung 16 auf und ist dafür vorgesehen, formschlüssig auf die zu mattierende Oberfläche 3 aufgesetzt zu werden, so dass die Interaktionsöffnung 16 durch die zu mattierende Oberfläche 3 verschlossen ist. Durch die Strahlmittelöffnungen 15 ist ein Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung 16 und zur mattierenden Oberfläche 3 in die Strahlkammer 14 einleitbar und ausleitbar.
Hierbei ist an einer der Interaktionsöffnung 16 gegenüberliegenden Innenseite 18 der Strahlkammer 14 ein Struktureinleger 20 mit einer Oberflächenstruktur 22 eingelegt, welche sich wiederholend angeordnete Strukturelemente 23 in Form von geometrischen Ausnehmungen und/oder Vertiefungen aufweist, welche dafür vorgesehen sind, das abrasive Material des Strahlmittelstrahls 5, 5A, 5B in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung 16 abzulenken.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, sind zwei lanzenförmige Anschlussstücke 24, 24A, 24B, welche jeweils einen Strahlmittelanschluss 26, 26A, 26B und einen inneren Strahlmittelkanal 28, 28A, 28B aufweisen, mit der Düse 12 verbunden. Hierzu weist die Düse 12 im Bereich der Strahlmittelöffnungen 15, 15A, 15B jeweils eine ersten Koppelstruktur 13, 13A, 13B auf, welche in Kombination mit einer zweiten Koppelstruktur 25, 25A, 25B des korrespondierenden Anschlussstücks 24, 24A, 24B eine lösbare Steckverbindung ausbildet. Hierbei ist ein erstes lanzenförmiges Anschlussstück 24A über seine zweite Koppelstruktur 25A auf eine an einer linken Seite der Düse 12 angeordnete erste Koppelstruktur 13A aufgesteckt, so dass eine erste Strahlmittelöffnung 15A der Strahlkammer 14, welche hier als Flachstrahlkammer 14A ausgebildet ist, über einen ersten inneren Strahlkanal 28A mit einem ersten Strahlmittelanschluss 26A des ersten Anschlussstücks 24A verbunden ist. Ein zweites lanzenförmiges Anschlussstück 24B ist über seine zweite Koppelstruktur 25B auf eine an einer rechten Seite der Düse 12 angeordnete erste Koppelstruktur 13B aufgesteckt, so dass eine zweite Strahlmittelöffnung 15B der Strahlkammer 14 über einen zweiten inneren Strahlkanal 28B mit einem zweiten Strahlmittelanschluss 26B des zweiten Anschlussstücks 24B verbunden ist.
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weisen die Anschlussstücke 24, 24A, 24B im dargestellten Ausführungsbeispiel der Strahlvorrichtung 10 jeweils einen Umlenkabschnitt 30, 30A, 30B auf, welcher ausgeführt ist, den Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B zwischen dem Strahlmittelanschluss 26, 26A, 26B und der zweiten Koppelstruktur 25, 25A, 25B bzw. der korrespondierenden Strahlmittelöffnung 15, 15A, 15B vorzugsweise um 90° umzulenken. Zudem weisen die Anschlussstücke 24, 24A, 24B im Bereich des Umlenkabschnitts 30, 30A, 30B jeweils eine austauschbare Rückwand 32, 32A, 32B auf. Hierbei lenkt ein erster Umlenkabschnitt 30A mit einer ersten austauschbaren Rückwand 32A des ersten Anschlussstücks 23A im dargestellten Ausführungsbeispiel den Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B zwischen dem ersten Strahlmittelanschluss 26A und der zweiten Koppelstruktur 25A bzw. der korrespondierenden ersten Strahlmittelöffnung 15A um 90° um. Ein zweiter Umlenkabschnitt 30B mit einer zweiten austauschbaren Rückwand 32B des zweiten Anschlussstücks 23B lenkt im dargestellten Ausführungsbeispiel den Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B zwischen dem zweiten Strahlmittelanschluss 26B und der zweiten Koppelstruktur 25B bzw. der korrespondierenden zweiten Strahlmittelöffnung 15B um 90° um.
Hierbei können die Strahlmittelanschlüsse 26, 26A, 26B der beiden Anschlussstücke 24, 24A, 24B mit einem nicht dargestellten Schlauch- und/oder Rohrsystem verbunden werden. Das Schlauch- und/oder Rohrsystem kann mit einer Vorrichtung, wie beispielsweise einem Staubsauger, verbunden werden, welche den Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B aus abrasiven Material erzeugt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird in der Strahlkammer 14 ein Unterdruck erzeugt, welcher die Interaktionsöffnung 16 fluiddicht mit der zu mattierenden Oberfläche 3 verbindet. Zudem kann die Strahlrichtung des Strahlmittelstrahls 5, 5A, 5B aus abrasiven Material umgekehrt werden.
In 2 und 3 repräsentiert ein durchgezogen dargestellter Pfeil einen ersten Strahlmittelstrahl 5A aus abrasiven Material, welcher am ersten Strahlmittelanschluss 26A in die Strahlvorrichtung 10 eintritt und über den ersten inneren Strahlmittelkanal 28A zur ersten Strahlmittelöffnung 15A geleitet und dort in die Strahlkammer 14 eingeleitet wird. Der erste Strahlmittelstrahl 5A wird von der zweiten Strahlmittelöffnung 15B aus der Strahlkammer 14 ausgeleitet und wird über den zweiten inneren Strahlmittelkanal 28B zum zweiten Strahlmittelanschluss 26B geleitet, an welchem der erste Strahlmittelstrahl 5A wieder aus der Strahlvorrichtung 10 austritt. Ein gepunktet dargestellter Pfeil repräsentiert einen zweiten Strahlmittelstrahl 5B aus abrasiven Material, welcher am zweiten Strahlmittelanschluss 26B in die Strahlvorrichtung 10 eintritt und über den zweiten inneren Strahlmittelkanal 28B zur zweiten Strahlmittelöffnung 15B geleitet und dort in die Strahlkammer 14 eingeleitet wird. Der zweite Strahlmittelstrahl 5B wird von der ersten Strahlmittelöffnung 15A aus der Strahlkammer 14 ausgeleitet und wird über den ersten inneren Strahlmittelkanal 28A zum ersten Strahlmittelanschluss 26A geleitet, an welchem der zweite Strahlmittelstrahl 5B wieder aus der Strahlvorrichtung 10 austritt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Strukturelemente 23 des Struktureinlegers 20 jeweils eine Länge im Bereich von 1mm bis 20mm und eine Breite im Bereich von 1mm bis 20mm auf. Zudem weisen die Strukturelemente 23 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kugelkalottenform auf. Ein Abstand zwischen den sich wiederholend angeordneten Strukturelementen 23 liegt im Bereich von 1mm bis 40mm und entspricht maximal der doppelten Breite oder Länge der Grundfläche eines Strukturelements 23.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Strahlvorrichtung 10 weisen die Strukturelemente 23 eine Pyramidenform mit einer drei- oder mehreckigen Grundfläche auf. Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform entspricht eine Länge der einzelnen Strukturelemente 23 jeweils einer Breite des Struktureinlegers 20 und eine Breite der einzelnen Strukturelemente 23 liegt im Bereich von 1mm bis 20mm, wobei die Strukturelemente 23 einen dreieckigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen. Des Weiteren ist es möglich die verschiedenen Ausführungsformen der Strukturelemente 23 auf einem Struktureinleger 20 zu kombinieren.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, deckt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Blende 34 mit einer Blendenöffnung 36 die Interaktionsöffnung 16 zumindest teilweise ab und begrenzt eine wirksame Bearbeitungsfläche der Interaktionsöffnung 16.
Zur besseren Anpassung an die zu mattierende Oberfläche 3 ist die Düse 12 bzw. die Blende 34 aus einem flexiblen und/oder elastischen Material hergestellt, welches eine reversible Verformung der Düse 12 bzw. der Blende in einem gewissen Bereich ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche 3 mit der oben beschriebenen Strahlvorrichtung 10 umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Werkstücks 1 mit einer zu mattierenden Oberfläche 3. Einlegen eines Struktureinlegers 20 mit einer bestimmten Oberflächenstruktur 22 in die Strahlkammer 14 der Düse 12 der Strahlvorrichtung 10. Aufsetzen der Strahlvorrichtung 10 mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung 16 auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche 3. Bestrahlung der Oberfläche 3 mit einem Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B aus abrasiven Material. Hierbei wird der Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung 16 und der zu mattierenden Oberfläche 3 ausgerichtet, wobei die Strukturelemente 23 des Struktureinlegers 20 das abrasive Material des Strahlmittelstrahls 5, 5A, 5B in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung 16 ablenken.
Zudem wird die Oberflächenstruktur 22 des Struktureinlegers 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit der zu mattierenden Oberfläche 3 ausgewählt. So wird für eine ebene oder konkave zu mattierende Oberfläche 3 mit einem Innenwinkel im Bereich von 130° bis 180° eine Oberflächenstruktur 22 mit Strukturelementen 23 eingelegt, welche eine Pyramidenform oder einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Alternativ wird für eine konkave zu mattierende Oberfläche 3 mit einem Innenwinkel von weniger als 130° eine Oberflächenstruktur 22 mit Strukturelementen 23 eingelegt, welche eine Kugelkalottenform oder einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
Zudem wird die Blende 34 mit der Blendenöffnung 36, welche die wirksamen Bearbeitungsfläche der Interaktionsöffnung 16 begrenzt, in Abhängigkeit von den Abmessungen der zu mattierende Oberfläche 3 vor der Bestrahlung mit dem Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B ausgewählt und eingesetzt.
Des Weiteren wird im dargestellten Ausführungsbeispiel die Bestrahlung der Oberfläche 3 mit dem Strahlmittelstrahl 5, 5A, 5B aus abrasiven Material wechselweise in zwei Strahlrichtungen durchgeführt, welche in etwa entgegengesetzt zueinander verlaufen. Die wechselweise Bestrahlung der Oberfläche 3 mit dem Strahlmittelstrahls 5, 5A, 5B aus abrasiven Material wird wiederholt, bis ein gewünschter Mattierungsgrad der zu mattierenden Oberfläche 3 erreicht ist. Alternativ kann die Bestrahlung der zu mattierenden Oberfläche 3 nur in eine Strahlrichtung erfolgen und so lange durchgeführt werden, bis der gewünschte Mattierungseffekt erreicht ist.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
3: zu mattierende Oberfläche
5, 5A, 5B: Strahlmittelstrahl
10: Strahlvorrichtung
12: Düse
13, 13A, 13B: erste Koppelstruktur
14: Strahlkammer
14A: Flachstrahlkammer
15, 15A, 15B: Strahlmittelöffnung
16: Interaktionsöffnung
18: Innenseite
20: Struktureinleger
22: Oberflächenstruktur
23: Strukturelement
24, 24A, 24B: Anschlussstück
25, 25A, 25B: zweite Koppelstruktur
26, 26A, 26B: Strahlmittelanschluss
28, 28A, 28B: Strahlmittelkanal
30, 30A, 30B: Umlenkabschnitt
32, 32A, 32B: austauschbare Rückwand
34: Blende
36: Blendenöffnung

Claims

Strahlvorrichtung (10) zum Mattieren einer Oberfläche (3) mittels eines abrasiven Materials, mit einer Düse (12), welche eine Strahlkammer (14) und zwei Strahlmittelöffnungen (15) an deren axialen Enden aufweist, wobei die Strahlkammer (14) an einer Seite eine flächige Interaktionsöffnung (16) aufweist und dafür vorgesehen ist, formschlüssig auf die zu mattierende Oberfläche (3) aufgesetzt zu werden, so dass die Interaktionsöffnung (16) durch die zu mattierende Oberfläche (3) verschlossen ist, wobei durch die Strahlmittelöffnungen (15) ein Strahlmittelstrahl (5) aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung (16) und zur mattierenden Oberfläche (3) in die Strahlkammer (14) einleitbar und ausleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Interaktionsöffnung (16) gegenüberliegenden Innenseite (18) der Strahlkammer (14) ein Struktureinleger (20) mit einer Oberflächenstruktur (22) eingelegt ist, welche sich wiederholend angeordnete Strukturelemente (23) in Form von geometrischen Ausnehmungen und/oder Vertiefungen aufweist, welche dafür vorgesehen sind, das abrasive Material des Strahlmittelstrahls (5) in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung (16) abzulenken, wobei ein Abstand zwischen den sich wiederholend angeordneten Strukturelementen (23) im Bereich von 1mm bis 40mm liegt und maximal der doppelten Breite oder Länge der Grundfläche eines Strukturelements (23) entspricht.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der einzelnen Strukturelemente (23) jeweils einer Breite des Struktureinlegers (20) entspricht und eine Breite der einzelnen Strukturelemente (23) im Bereich von 1mm bis 20mm liegt, wobei die Strukturelemente (23) einen dreieckigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (23) des Struktureinlegers (20) jeweils eine Länge im Bereich von 1mm bis 20mm und eine Breite im Bereich von 1mm bis 20mm aufweisen.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (23) eine Pyramidenform mit einer drei- oder mehreckigen Grundfläche oder eine Kugelkalottenform aufweisen.
Strahlvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (34) mit einer Blendenöffnung (36) die Interaktionsöffnung (16) zumindest teilweise abdeckt und eine wirksame Bearbeitungsfläche der Interaktionsöffnung (16) begrenzt.
Strahlvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Anschlussstück (24), welches einen Strahlmittelanschluss (26) und einen inneren Strahlmittelkanal (28) aufweist, mit der Düse (12) verbunden ist.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) im Bereich der Strahlmittelöffnungen (15) jeweils eine ersten Koppelstruktur (13) aufweist, welche in Kombination mit einer zweiten Koppelstruktur (25) des korrespondierenden Anschlussstücks (24) eine lösbare Steckverbindung ausbildet.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstücke (24) jeweils einen Umlenkabschnitt (30) aufweisen, welcher ausgeführt ist, den Strahlmittelstrahl (5) zwischen dem Strahlmittelanschluss (26) und der zweiten Koppelstruktur (25) vorzugsweise um 90° umzulenken.
Strahlvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstücke (24) im Bereich des Umlenkabschnitts (30) jeweils eine austauschbare Rückwand (32) aufweisen.
Verfahren zur Mattierung einer Oberfläche (3) mit einer Strahlvorrichtung (10), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Werkstücks (1) mit einer zu mattierenden Oberfläche (3), Einlegen eines Struktureinlegers (20) mit einer bestimmten Oberflächenstruktur (22) in die Strahlkammer (14) der Düse (12) der Strahlvorrichtung (10), Aufsetzen der Strahlvorrichtung (10) mit ihrer flächigen Interaktionsöffnung (16) auf den zu mattierenden Bereich der Oberfläche (3), Bestrahlung der Oberfläche (3) mit einem Strahlmittelstrahl (5) aus abrasiven Material, wobei der Strahlmittelstrahl (5) aus abrasiven Material in etwa parallel oder unter einem Winkel kleiner 30° zur Interaktionsöffnung (16) und der zu mattierenden Oberfläche (3) ausgerichtet wird, wobei die Strukturelemente (23) des Struktureinlegers (20) das abrasive Material des Strahlmittelstrahls (5) in seiner Bewegungsbahn in Richtung Interaktionsöffnung (16) ablenken, wobei die Oberflächenstruktur (22) des Struktureinlegers (20) in Abhängigkeit der zu mattierenden Oberfläche (3) ausgewählt wird, wobei für eine ebene oder konkave zu mattierende Oberfläche (3) mit einem Innenwinkel im Bereich von 130° bis 180° eine Oberflächenstruktur (22) mit Strukturelementen (23) eingelegt wird, welche eine Pyramidenform oder einen dreieckigen Querschnitt aufweisen, oder für eine konkave zu mattierende Oberfläche (3) mit einem Innenwinkel von weniger als 130° eine Oberflächenstruktur (22) mit Strukturelementen (23) eingelegt wird, welche eine Kugelkalottenform oder einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (34) mit einer Blendenöffnung (36) in Abhängigkeit von den Abmessungen der zu mattierende Oberfläche (3) vor der Bestrahlung mit dem Strahlmittelstrahl (5) ausgewählt und eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung der Oberfläche (3) mit dem Strahlmittelstrahl (5) aus abrasiven Material wechselweise in zwei Strahlrichtungen durchgeführt wird, welche in etwa entgegengesetzt zueinander verlaufen.