DE102021106232A1

DE102021106232A1 - Lackierverfahren mit gedruckter Maske sowie Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE102021106232A1
Application number: DE102021106232.2A
Authority: DE
Inventors: Carsten Barlag; Daniel Lahidjanian
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-15
Also published as: EP4059617A1; US20220288630A1; CN115069515A

Abstract

Um den aufwendigen Lackierungsprozess von großen dreidimensional geformten Bauteilen (10), vorzugsweise Luftfahrzeugbauteilen zu verbessern, wird vorgeschlagen den Maskierschritt (S14) zu automatisieren. Dies kann erreicht werden, indem ein Maskiermittel (16) im Tintenstrahlverfahren auf das Bauteil (10) aufgedruckt wird, wobei das Maskiermittel (16) einen Maskierfilm (18) ausbildet. Der Maskierfilm (18) maskiert den gewünschten Oberflächenbereich (24) und kann nach dem Ende der Lackierung abgezogen werden. Als Maskiermittel (16) werden vorzugsweise Sprühfolien, funktionelle Drucktinten oder Formtrennmittel verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lackierverfahren und eine Druckvorrichtung zur Verwendung in einem solchen Verfahren.
Bislang werden Luftfahrzeugbauteile, nicht zuletzt wegen ihrer gekrümmten Oberflächen, vor dem Lackieren von Hand maskiert. Der Maskierungsaufwand für Flugzeuge ist dabei beispielsweise an den Tür- und Fensterbereichen sowie den mit Buchstaben oder Logos versehenen Oberflächen besonders hoch.
Es gibt daher ein Bedürfnis, den Maskiervorgang soweit wie möglich zu automatisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Lackierverfahren für Bauteile zu verbessern, vorzugsweise im Hinblick auf eine weitere Automatisierung.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schafft ein Lackierverfahren zum Lackieren eines Bauteils, vorzugsweise eines Luftfahrzeugbauteils, mit den Schritten:

1.1 Bereitstellen des Bauteils;
1.2 bereichsweises Aufbringen eines filmbildenden Maskiermittels durch Drucken des Maskiermittels mittels eines Druckkopfes auf das Bauteil, um wenigstens einen maskierten Oberflächenbereich zu schaffen;
1.3 Ausbildenlassen oder Ausbilden eines Maskierfilmes aus dem Maskiermittel
1.4 Lackieren des Bauteils mit einem Lackierungsmittel; und
1.5 Entfernen des Maskierfilmes von dem Bauteil zum Freilegen des maskierten Oberflächenbereichs.

Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.1 das Bauteil mit einem Untergrund versehen ist oder wird.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.1 auf das Bauteilmaterial oder auf den Untergrund eine weitere Schicht aufgebracht wird.
Es ist bevorzugt, dass das in Schritt 1.2 gedruckte Maskiermittel ein flüssiges filmbildendendes Maskiermittel ist. Das Maskiermittel ist vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formtrennmittel.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.3 der Maskierfilm durch Verdunstenlassen von Lösungsmittel aus dem Maskiermittel oder durch Aktivieren des Maskiermittels durch Erwärmen oder durch Bestrahlen, vorzugsweise durch Bestrahlen mit (UV-)Licht, gebildet wird.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 der Maskierfilm durch mechanisches Entfernen, vorzugsweise durch mechanisches Abziehen entfernt wird. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 der Maskierfilm geschwächt wird, beispielsweise durch Schneiden oder Lasern. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 der Maskierfilm mit Hilfe von Druckluft entfernt wird, vorzugsweise weggeblasen wird. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 der Maskierfilm mittels einer Saugeinrichtung entfernt wird, vorzugsweise abgesaugt wird. Es ist bevorzugt, dass das mechanische Entfernen durch eine Greifeinrichtung erfolgt. Es ist bevorzugt, dass der Maskierfilm eine Startstelle zum Entfernen aufweist, wobei die Startstelle durch ein in den Maskierfilm eingebettetes Streifenelement, beispielsweise einen Klebestreifen, gebildet ist, wobei in Schritt 1.5 die Startstelle mechanisch erfasst wird, um das Entfernen zu beginnen. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 der Maskierfilm mittels Bürsten, Rubbeln, Radieren, Wasserstrahl und/oder Hochdruckreiniger entfertn wird.
Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.5 eine Decklackschicht aufgebracht wird, um die Anhaftung des Maskierfilms zu verringern, und anschließend der Maskierfilm durch mechanisches Entfernen vom Bauteil abgelöst wird.
Die Erfindung schafft ferner eine Druckvorrichtung zum Bedrucken von Bauteilen, vorzugsweise von Luftfahrzeugbauteilen, wobei die Druckvorrichtung einen relativ zu dem Bauteil bewegbaren Druckkopf und ein mit dem Druckkopf fluidverbundenes Reservoir aufweist, das den Druckkopf mit zu druckendem Material versorgt, wobei das Reservoir ein flüssiges Maskiermittel enthält. Das Maskiermittel ist vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formentrennmittel.
Die Erfindung schafft zudem eine Verwendung einer solchen Druckvorrichtung bei der Durchführung eines zuvor beschriebenen Lackierverfahrens.
Eine Idee der Erfindung ist es das Maskierungsmittel bzw. den Maskierungsfilm per Tintenstrahlverfahren auf dem Bauteil aufzubringen. Dies kann ein vollautomatisierter Prozess sein, sodass manuelles Maskieren des Bauteils vor der Lackierung entfallen kann. Tintenstrahlverfahren zum Bedrucken von dreidimensionalen Objekten sind zwar als solches bekannt (beispielsweise Heidelberger Druckmaschinen Omnifire).
Das hier vorgeschlagene Verfahren ist eine neue Anwendung für Tintenstrahlverfahren, indem das damit aufgebrachte Material als Maskierfilm für eine später erfolgende Lackierung benutzt wird. Der so aufgedruckte Maskierfilm kann im Unterschied zu dem konventionellen Verfahren nach dem Lackieren einfach abgezogen werden. Die Drucktinte kann beispielsweise eine UV-Tinte sein, die durch Bestrahlung mit UV-Licht in einen fertigen Maskierfilm aushärtet.
Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass übliche Drucktinten auf einem in der Luftfahrt üblichen Lackuntergrund oder einer Lackweitere Schicht als Maskiermittel funktionell geeignet sind. Die funktionelle Drucktinte ist zwar abdeckend, jedoch nicht zwingend farbgebend und haftet nur geringfügig an und kann daher manuell, mittels eines Greifers oder anderer Methoden von dem Bauteil abgezogen werden.
Es ist auch möglich eine Sprühfolienflüssigkeit als Maskiermittel zu verdrucken, sofern diese etwa die gleiche Viskosität wie funktionelle Drucktinten aufweist. Ferner ist es auch denkbar, dass ein flüssiges Formentrennmittel, wie es bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen in einer Form verwendet wird, als Maskiermittel verdruckt werden kann. Das Formentrennmittel hat vorzugsweise eine ähnliche Viskosität, wie die funktionelle Drucktinte.
Ferner haben die Versuche der Anmelderin ergeben, dass das Auftragen einer Decklackschicht (Klarlack oder dergleichen), das Ablösen des Maskiermittels unterstützen kann.
Mit den hierin beschriebenen Ideen wird ein druckbarer Maskierfilm ermöglicht, der die Handarbeit am Bauteil entfallen lassen kann. Das Drucken ermöglicht es vorzugsweise eine genaue und zielgerichtete Dosierung auf dem Bauteil, dass weniger Abfallstoffe anfallen und die Qualität des Ergebnisses gesteigert werden kann. Ferner ermöglicht das Drucken eine volle Automatisierung des Maskierungsprozesses, sodass letztendlich der gesamte Lackiervorgang automatisiert werden kann. Insgesamt lässt sich hierdurch auch die gesamte Prozesszeit für das Lackieren verringern.
Ausführungsbeispiele werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Lackierverfahrens;
2 ein Ausführungsbeispiel einer Druckvorrichtung;
3 eine Ansicht der Druckvorrichtung beim Maskieren; und
4 eine Ansicht vom Entfernen des Maskierfilms aus einem Versuch der Anmelderin.

1 zeigt schematisch ein Lackierverfahren mit den Schritten S10 bis S18.
In dem ersten Schritt S10 wird ein Luftfahrzeugbauteil 10 bereitgestellt. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann beispielsweise ein außen an einem Luftfahrzeug angeordnetes Bauteil sein. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann erstmals lackiert werden oder zu einer Neulackierung behandelt werden. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann eine Vorbehandlung (beispielsweise Reinigung, Abschleifen und dergleichen) erfahren.
In dem zweiten Schritt S12 kann auf dem Luftfahrzeugbauteil ein erster Lackaufbau als Untergrund 12 aufgebracht werden. Der Lackaufbau kann verschiedene Schichten, beispielsweise Haftvermittler, Grundierung oder weitere funktionale Schichten (z.B. Korrosions- und/oder Erosionsschutz) enhalten. Zur Verbesserung der Anhaftung weiterer Schichten kann zudem auf dem Untergrund 12 eine weitere Schicht 14 aufgebracht werden. Das Aufbringen kann auf übliche Weise durch Rollen, Streichen oder Sprühen erfolgen.
In dem dritten Schritt S14 wird ein flüssiges filmbildendes Maskiermittel 16 aufgedruckt. Das Aufdrucken erfolgt durch einen Tintenstrahldruckkopf. Das Maskiermittel 16 kann eine Sprühfolienflüssigkeit, eine funktionelle Drucktinte oder ein Formtrennmittel sein.
Das Maskiermittel 16 bildet einen geschlossenen Maskierfilm 18, indem das Lösemittel aus dem Maskiermittel 16 verdunstet. Es ist auch möglich, dass das Maskiermittel 16 den Maskierfilm 18 erst durch Aktivierung bildet, beispielsweise durch UV-Licht oder Wärme. Der Maskierfilm 18 liegt an der Oberfläche an bzw. haftet lediglich minimal an der Oberfläche, geht jedoch keinen Verbund ein. Damit ergibt sich eine gute Ablösbarkeit des Maskierfilms 18 von der darunterliegenden Schicht.
In dem vierten Schritt S16 können übliche Decklacke als Lackierungsmittel 20 auf an sich bekannte Art aufgebracht werden. Diese können vorzugsweise farbgebend sein, um beispielsweise ein gewünschtes Logo zu erzeugen. Es kann zusätzlich noch eine Decklackschicht 22 (meist Klarlack) auf dem Lackierungsmittel 20 aufgebracht werden. Das Lackierungsmittel 20 und/oder die Decklackschicht 22 können im weiteren Verfahren beim Ablösen des Maskierfilms 18 helfen.
In dem fünften Schritt S18 wird der Maskierfilm 18 mechanisch entfernt, beispielsweise abgezogen, wodurch der maskierte Oberflächenbereich 24 freigelegt wird.
2 und 3 zeigt schematisch eine Druckvorrichtung 26, die für das zuvor beschriebene Verfahren verwendet werden kann. Die Druckvorrichtung 26 umfasst einen Roboterarm 28 an dessen Ende ein Druckkopf 30 angebracht ist. Der Druckkopf 30 ist als Tintenstrahldruckkopf 32 ausgebildet und kann, je nach Tintenart, eine Aktivierungseinheit 34 zum Aktivieren bzw. Aushärten der gedruckten funktionellen Drucktinte aufweisen. Die Druckvorrichtung 26 weist ferner ein Reservoir 36 auf, das die funktionelle Drucktinte bzw. das Maskiermittel 16 enthält.
Wie näher aus 3 ersichtlich fährt der Druckkopf 30 einen vorgegebenen Maskierungspfad 38 auf dem Luftfahrzeugbauteil 10 ab, um den Oberflächenbereich 24 zu maskieren, beispielsweise in einer elliptischen Form. Durch die zielgerichtete Auftragung wird der Oberflächenbereich 24 scharf maskiert, wodurch eine klare Kontur nach dem Entfernen entsteht.
Ferner kann die Druckvorrichtung 26 eine Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung 40 umfassen. Die Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung 40 kann den Maskierfilm 18 erfassen und von dem Luftfahrzeugbauteil 10 mechanisch entfernen. Je nach Art der mechanischen Entfernung, kann die Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung 40 einen Laser, ein Messer, eine Druckluftdüse, einen Greifer, einen Saugnapf, ein Saugrohr, eine Vorrichtung für einen Wasserstrahl oder Hochdruckwasserstrahl, eine Bürste und/oder eine Rubbel- oder Radiervorrichtung aufweisen.
4 ist ein Foto eines Abziehversuchs bei der Anmelderin. Der Maskierfilm 18 wurde auf eine weiße Grundlackschicht 42 aufgetragen und anschließend mit einem Klarlack bedeckt. Sodann wurde der Maskierfilm 18 zwischen zwei vorgegebenen Trennlinien 44 von der Grundlackschicht 42 manuell erfolgreich abgezogen.
Um den aufwendigen Lackierungsprozess von großen dreidimensional geformten Bauteilen, vorzugsweise Luftfahrzeugbauteilen zu verbessern, wird vorgeschlagen den Maskierschritt zu automatisieren. Dies kann erreicht werden, indem ein Maskiermittel im Tintenstrahlverfahren auf das Bauteil aufgedruckt wird, das einen Maskierfilm bildet. Der Maskierfilm maskiert den gewünschten Oberflächenbereich und kann nach dem Ende der Lackierung entfernt werden. Als Maskiermittel werden vorzugsweise Sprühfolien, funktionelle Drucktinten oder Formtrennmittel verwendet.
Bezugszeichenliste

10: Luftfahrzeugbauteil
12: Untergrund
14: weitere Schicht
16: Maskiermittel
18: Maskierfilm
20: Lackierungsmittel
22: Decklackschicht
24: Oberflächenbereich
26: Druckvorrichtung
28: Roboterarm
30: Druckkopf
32: Tintenstrahldruckkopf
34: Aktivierungseinheit
36: Reservoir
38: Maskierungspfad
40: Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung
42: Grundlackschicht
44: Trennlinie

Claims

Lackierverfahren zum Lackieren eines Bauteils, vorzugsweise eines Luftfahrzeugbauteils (10), mit den Schritten: 1.1 Bereitstellen des Bauteils (10); 1.2 bereichsweises Aufbringen eines filmbildenden Maskiermittels (16) durch Drucken des Maskiermittels (16) mittels eines Druckkopfes (30) auf das Bauteil (10), um wenigstens einen maskierten Oberflächenbereich (24) zu schaffen; 1.3 Ausbildenlassen oder Ausbilden eines Maskierfilmes (18) aus dem Maskiermittel (16); 1.4 Lackieren des Bauteils (10) mit einem Lackierungsmittel (20); und 1.5 Entfernen des Maskierfilmes (18) von dem Bauteil (10) zum Freilegen des maskierten Oberflächenbereichs (24).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 1.1 das Bauteil (10) mit einem Untergrund (12) versehen ist oder wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.1 auf das Bauteilmaterial oder auf den Untergrund (12) eine weitere Schicht (14) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt 1.2 gedruckte Maskiermittel (16) ein flüssiges filmbildendendes Maskiermittel (16), vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formtrennmittel, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.3 der Maskierfilm (18) durch Verdunstenlassen von Lösungsmittel aus dem Maskiermittel (16) oder durch Aktivieren des Maskiermittels (16) durch Erwärmen oder durch Bestrahlen gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.5 der Maskierfilm (18) durch mechanisches Entfernen entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.5 eine Decklackschicht (22) aufgebracht wird, um die Anhaftung des Maskierfilms (18) zu verringern, und anschließend der Maskierfilm (18) durch mechanisches Entfernen vom Bauteil abgelöst wird
Druckvorrichtung (26) zum Bedrucken von Bauteilen, vorzugsweise von Luftfahrzeugbauteilen (10), wobei die Druckvorrichtung einen relativ zu dem Bauteil (10) bewegbaren Druckkopf (30) und ein mit dem Druckkopf (30) fluidverbundenes Reservoir (34) aufweist, das den Druckkopf (30) mit zu druckendem Material versorgt, wobei das Reservoir (34) ein flüssiges Maskiermittel (16), vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formentrennmittel, enthält.
Verwendung einer Druckvorrichtung (30) nach Anspruch 8 bei der Durchführung eines Lackierverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.