DE102021112854A1 - Vorrichtung zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung (2) zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche (4) insbesondere zur Herstellung von Modellen, mit einem Gehäuse (6) mit einem Anschlussstutzen (8) für einen Clay-Zuführungsschlauch und einer Clay-Abgabeöffnung (19), gekennzeichnet durch eine Scheibe (14), die- Clay-dicht in einer Clayabgabe-Flanschöffnung (12) drehbar und Motor-angetrieben sitzt und- die Abgabeöffnung (19) aufweist und diese Flanschöffnung (12) im Übrigen verschließt und- außenseitig eine Erhöhung (20) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche insbesondere zur Herstellung von Modellen, mit einem Gehäuse mit einem Anschlussstutzen für einen Clay-Zuführungsschlauch und einer Clay-Abgabeöffnung.
  • Clay ist ein Werkstoff, der insbesondere für den Modellbau im Automobildesign verwendet wird. Aber auch Character-Designer zum Beispiel für Film, Cartoon und Videospiele, Industriedesigner, Künstler und Architekten verwenden diesen Werkstoff zum Modellieren ihrer dreidimensionalen Gestaltungen. Er ist eine zu diesem Zweck spezielle Weiterentwicklung des altbekannten Plastilins.
  • Bei Clay handelt es sich um eine bei bestimmten Temperaturen plastisch verformbare Masse üblicherweise auf Wachsbasis. Als Füllstoff wird bei den meisten Varianten Schwefel verwendet. Clay hat zumeist eine bräunliche oder graue Farbe, die die Sichtbarkeit einer modellierten Form, insbesondere zu deren Überprüfen beim Modellieren durch den Gestalter, gut ermöglicht.
  • Zum Beispiel vor der Markteinführung eines neuen Autos ist der Gestaltungsprozess von dessen neuer Karosserie langwierig und aufwendig: Zunächst finden Skizzen, Zeichnungen und 3d-CAD Anwendung. Aber auch heute werden schließlich Modelle des Fahrzeugs gebaut, üblicherweise in verschiedenen Maßstäben von 1:10 und 1:4 bis 1:1. Denn erst daran lassen sich Formen und Proportionen im großen Ganzen und im Detail wirklich gut beurteilen. Die Formen und Proportionen des Modells aus Clay lassen sich zudem auch fein und detailliert nacharbeiten und finishen. Denn Clay kann, bei großer Formstabilität bei Raumtemperatur, zum Beispiel gefräst, gehobelt, geschnitzt oder geschliffen werden. Aber auch nachträglicher Materialauftrag ist möglich, wobei der Clay zum Beispiel im Bereich des geplanten Materialauftrags mittels Warmluftgebläse oder Wärmestrahler erwärmt wird (auf Temperaturen nicht höher als im zweistelligen Celsius-Temperaturbereich). In diesem oberen Grenz-Temperaturbereich insbesondere um ungefähr 60 bis 70 °C lässt Clay sich plastisch verformen und geht im Wesentlichen homogene Verbindung ein mit etwa gleich warmem Clay-Material, das ergänzend aufgetragen wird. Abgekühlt ist die durch die Auftragung ergänzte Stelle wieder formstabil mit im Wesentlichen homogener Übergangsstelle bei sorgfältiger Bearbeitung und kann auch dort wieder auch durch Abtragung bearbeitet werden. Auch lackierbar ist Clay mittels bekannter Verfahrensschritte, bzw. mit Farbfolien zu belegen. So ist aus Clay insgesamt ein dem geplanten Produkt in Gestalt und Oberfläche äußerst nahe kommendes , sogar identisches Modell herstellbar.
  • Für ein solches Modell wird üblicherweise zunächst ein Holz- oder Metallrahmen gefertigt, auf dem Platten (zum Beispiel Schaumplatten) etwa aus Polyurethan befestigt werden, um darauf Clay, als wie beschrieben modellierbare Außenschicht des Modells - zum Erzeugen einer gewünschten Clay-Schichtdicke üblicherweise wiederum schichtweise - aufzutragen und so ein Vormodell zu bilden, möglichst überall mindestens von der Größe des endgültigen Modells.
  • Dieser Auftrag erfolgt immer noch verbreitet von Hand. Üblicherweise wird der angewärmte Clay (unter 60°C) mit knetenden Handbewegungen aufgetragen und mittels spachtelartiger Werkzeuge und Klingen bearbeitet - und zwar in dem erwähnten Temperaturbereich des Clay, in dem dieser sich plastisch verformen lässt und so auch gut auf den Gestellplatten haftet. Zur besseren Haftung gibt es verschiedene bekannte Maßnahmen wie zum Beispiel das Aufbringen einer Versiegelung (zum Beispiel als Anstrich oder Spray) insbesondere auch zum Binden von Staub, und/oder das Ausbilden von Vertiefungen und/oder Widerhaken-Strukturen etwa durch Bohrungen oder das Einfräsen von Furchen, worin sich der Clay dann zusätzlich zur Haftung formschlüssig halten kann.
  • Beim und nach diesem Auftragen kann, solange noch nicht vollständig abgekühlt, die angestrebte Oberflächengestalt des Clay auch, mindestens bereichsweise, durch plastische Formgebung schon hergestellt oder zumindest durch entsprechende Vorformung und Konturierung vorbereitet werden.
  • Bekannt sind aber auch maschinelle Vorrichtungen und Verfahren, zum Beispiel aus der DE 10 2016 109 816 . Schwierigkeiten zeigen sich im Stand der Technik beim maschinellen Verarbeiten mittels einer solchen Vorrichtung: nämlich betreffend das innige Verbinden aus der Zuführleitung des Clay auf eine bereits aufgetragene Schicht, aber auch betreffend die Homogenität des plastifizierten Clay beim Austritt aus der Zuführleitung, wo sich zum Beispiel im Randbereich des austretenden Clay eine von der Mitte des Strangs abweichende Konsistenz zeigt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum maschinellen Auftragen von Clay insbesondere zur Herstellung von Modellen zu schaffen, die den Modellbau unter Verwendung von Clay als Formmasse vereinfacht und beschleunigt.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche insbesondere zur Herstellung von Vormodellen, wie einleitend beschrieben. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse mit einem Anschlussstutzen für eine Clay-Zuführungsleitung, zum Beispiel einen flexiblen (ggf. beheizten) Hochdruckschlauch, um Bewegung der Vorrichtung über die Oberfläche, zum Beispiel von Hand, aber auch mittels Roboterarm oder CNC Anlage, möglichst frei zu ermöglichen. Und das Gehäuse hat eine Clay-Abgabeöffnung.
  • Erfindungsgemäß nun hat die Vorrichtung eine Scheibe, die Clay-dicht in einer Clayabgabe-Flanschöffnung sitzt, und zwar drehbar und Motor-angetrieben. Dabei verschließt die Scheibe diese Flanschöffnung, weist aber die (mindestens eine) Abgabeöffnung auf, durch die der in die Vorrichtung zugeführte Clay austreten kann. Und außenseitig weist die Scheibe mindestens eine Erhöhung auf.
  • Die Erhöhung ist sozusagen ein Massierwulst, ein „Wobbler“, der dazu dient, dass der Clay durch dessen kreisende Bewegungen auf die Oberfläche auf- (und in die Oberfläche ein-)massiert wird - nämlich insbesondere, wenn die Oberfläche bereits aus Clay besteht, etwa weil bereits eine Clay-Lage aufgetragen wurde.
  • Dazu ist es besonders bevorzugt, dass (in beliebiger Kombination oder einzeln oder mit allem) die (mindestens eine) Erhöhung (bei mehreren alle oder mindestens eine der Erhöhungen - auch verschiedene der Erhöhungen mit unterschiedlichen der Merkmale) auf der Scheibe
    • - exzentrisch angeordnet ist und/oder
    • - sich entlang dem radialen Rand der Scheibe erstreckt und/oder
    • - mit einem Bereich der Außenseite oder der gesamten Außenseite der Scheibe eine stetige Oberfläche bildet und/oder
    • - eine sich auch radial erstreckende Kante aufweist.
  • Dazu ist es auch besonders bevorzugt, dass die (mindestens eine) Abgabeöffnung in der Scheibe
    • - ein Langloch ist, das sich in der Scheibe konzentrisch kreissegmentförmig erstreckt und/oder
    • - mehrere Abgabeöffnungen gleichmäßig auf einen Umfang um die Drehachse der Scheibe verteilt sind.
  • Besonders bevorzugt ist es auch, den Randbereich der Clayabgabe-Flanschöffnung mittels formschlüssig passender Hülsen zu gestalten (mindestens einer), die sich abnehmen und wieder aufsetzen lassen und so den Öffnungsrand um die Länge der jeweiligen Hülse weiter axial aus dem Gehäuse, nach vorn, versetzen (und so den Wobbler oder zumindest die Scheibe tiefer in der Öffnung verschwinden lassen können) oder in das Gehäuse, axial nach hinten, versetzen (und so die Scheibe oder zumindest den Wobbler weiter aus der Öffnung hinausragen lassen können).
  • Insbesondere um den Clay zusätzlich zu homogenisieren und vermischen, können in der Vorrichtung insbesondere im Bereich der Abgabeleitung auch ein Mischer und/oder Propeller oder Flügelrad (insbesondere zwei Flügelräder vorzugsweise mit gegenläufig geneigten Flügeln - auch noch mehrere - insbesondere axial zueinander beabstandet) angeordnet sein. Diese können ebenfalls vom Motor drehangetrieben sein. Dazu sitzen die Flügelräder dann vorzugsweise auf einer Antriebswelle zusammen mit dem erfindungsgemäßen Abgabeöffnungs-Propeller.
  • Alternativ können die Flügelräder und ihre Lagerung aber auch so gestaltet sein, dass die Flügelräder nicht aktiv durch den Antrieb angetrieben werden, sondern entweder an der Rohrwand gehalten werden und so als feststehende Flügelräder dienen, oder auf der Welle zum Beispiel mit Durchgangsloch „fliegend“, frei drehend, gelagert sind, so dass sie durch den hindurchfließenden Clay, je nach ihrer Schaufelneigung, in eine Drehungrichtung angetrieben werden und auf diese Weise den Clay zusätzlich homogenisieren und vermischen. Entsprechendes gilt für den Mischer.
  • Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Details der Erfindung werden im Folgenden in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben:
    • 1 zeigt vier Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich zwei alternative Längsschnitte, einmal mit Mischer und einmal mit zwei axial zueinander beabstandeten Flügelrädern drehangetrieben auf der Motorwelle, sowie darunter eine Draufsicht und rechts daneben eine räumliche Ansicht,
    • 2 zeigt die Ansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1 mit einer alternativen Hülse an der Clayabgabe-Flanschöffnung,
    • 3 zeigt neun Ansichten der erfindungsgemäßen Wobblerscheibe 14 aus 1 und 2,
    • 4 bis 6 zeigen drei Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich einen Längsschnitt sowie darunter eine Seitenansicht und rechts daneben eine räumliche Ansicht, jeweils mit unterschiedlich ausgebildeten Clayabgabe-Flanschöffnungen und unterschiedlichen Wobbler-Scheiben,
    • 7 bis 20 zeigen jeweils sechs Ansichten einer erfindungsgemäßen Wobblerscheibe 14 aus 1 und 2
  • Die 1 und 2 und 4 bis 6 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zum Auftragen von Clay (nicht dargestellt) auf eine Oberfläche 4 zur Herstellung eines Vormodells 4, wie einleitend beschrieben. Die Vorrichtung 2 hat ein Gehäuse 6 mit einem Anschlussstutzen 8 für eine Clay-Zuführungsleitung (nicht dargestellt), nämlich einen flexiblen (beheizten) Hochdruckschlauch (nicht dargestellt), um Bewegung der Vorrichtung 2 über die Oberfläche 4 (zum Beispiel von Hand, aber auch mittels Roboterarm) möglichst frei zu ermöglichen. Und das Gehäuse 6 hat eine Clayabgabe-Flanschöffnung 12.
  • Im Bereich der Abgabeöffnung 12 hat jede der Vorrichtungen 2 eine Scheibe 14, die über eine Antriebswelle 16 von einem Motor 18 angetrieben ist. Die 3 und 7 bis 20 zeigen die jeweiligen Scheiben einzeln jeweils in sechs Ansichten.
  • Erfindungsgemäß nämlich hat die Vorrichtung 2 eine Scheibe, die Clay-dicht in der Clayabgabe-Flanschöffnung 12 sitzt, und zwar wie gesagt drehbar und Motor-angetrieben. Dabei verschließt die Scheibe 14 diese Flanschöffnung 12 - weist allerdings zum Abgeben des Clay (mindestens eine) Abgabeöffnung 19 auf, durch die der in die Vorrichtung 2 zugeführte Clay austreten kann.
  • Und außenseitig weist die Scheibe 14 mindestens eine Erhöhung 20 auf.
  • Die Erhöhung 20 ist sozusagen ein Massierwulst, ein „Wobbler“, der dazu dient, dass der Clay durch dessen kreisende Bewegungen auf die Oberfläche 4 auf- (und in die Oberfläche ein-)massiert wird - nämlich insbesondere, wenn die Oberfläche 4 bereits aus Clay besteht, etwa weil bereits eine Clay-Lage aufgetragen wurde.
  • Die 3 und 7 bis 20 zeigen, dass in den Figuren jeweils zwei Erhöhungen 21 auf der Scheibe 14
    • - exzentrisch angeordnet sind und/oder
    • - sich entlang dem radialen Rand der Scheibe 14 erstrecken und/oder
    • - mit einem Bereich der Außenseite oder der gesamten Außenseite der Scheibe 14 eine stetige Oberfläche bilden und/oder
    • - eine sich auch radial erstreckende Kante 21 aufweist.
  • Dazu ist es auch besonders bevorzugt, dass die (mindestens eine) Abgabeöffnung 19 in der Scheibe 14
    • - ein Langloch ist, das sich in der Scheibe konzentrisch kreissegmentförmig erstreckt und/oder
    • - mehrere Abgabeöffnungen 19 gleichmäßig auf einen Umfang um die Drehachse 16 der Scheibe 14 verteilt sind.
  • Um diese Funktionen insbesondere zum Auftragen auf ebenen oder konvexen Oberflächen 4 weiter zu begünstigen, weist zunächst die Flanschöffnung 12 einen in einer Ebene liegenden Rand 22 auf. Die Scheibe 14 gemäß 1 ragt nicht aus der Flanschöffnung 12 hinaus - gemäß 2 dagegen ragt der Wobbler 20 aus der Flanschöffnung 12 hinaus:
    • Das Gehäuse 6 in 1 und 2 ist zwischen diesen Konstellation einstellbar und veränderbar. Dazu ist der Bereich des Randes 22 der Abgabeöffnung 12 durch eine formschlüssig passende Hülse 24 gestaltet, sich abnehmen (und wieder aufsetzen) und durch eine andere Hülse 24 ersetzen zu lassen. Durch Aufsetzen der einen Hülse 24 (1) kann der Öffnungsrand 22 der Hülse 24 weiter aus dem Gehäuse 6, nach vorn (in der Figur nach links), versetzt werden, so dass auch die Erhöhung, der Wobbler 20, in der Flanschöffnung 12 verschwindet. Bei Verwendung einer kürzeren Hülse 24 gemäß 2 schaut der Massierwulst 20 derselben Scheibe 14 aus der Flanschöffnung 12 heraus.
  • Oder durch Auswechseln der Hülse 24 (gemäß 4 bis 6) lässt sich der Öffnungsrand 26 der Hülse 24 auch an die verschiedenen in 4 bis 6 jeweils eingesetzten Scheiben 14 Clay-dicht (und/oder den Öffnungsrand 22 funktional wie beschrieben gestaltend) anpassen.
  • Insbesondere um den Clay zusätzlich zu homogenisieren und vermischen, können in der Vorrichtung 2 insbesondere im Bereich der Abgabeleitung 30 auch ein Mischer 34 und/oder Propeller oder Flügelrad 32 (insbesondere zwei Flügelräder 32 vorzugsweise mit gegenläufig geneigten Flügeln - auch noch mehrere - insbesondere axial zueinander beabstandet) angeordnet sein. Diese können ebenfalls vom Motor 18 drehangetrieben sein. Dazu sitzen die Flügelräder 32 dann vorzugsweise auf einer Antriebswelle 16 zusammen mit Scheibe 14.
  • Alternativ können die Flügelräder 32 und ihre Lagerung aber auch so gestaltet sein, dass die Flügelräder nicht aktiv durch den Antrieb 18 angetrieben werden, sondern entweder an der Rohrwand 30 gehalten werden und so als feststehende Flügelräder dienen, oder auf der Welle 16 zum Beispiel mit Durchgangsloch „fliegend“, frei drehend, gelagert sind, so dass sie durch den hindurchfließenden Clay (nicht dargestellt), je nach ihrer Schaufelneigung, in eine Drehungrichtung angetrieben werden und auf diese Weise den Clay zusätzlich homogenisieren und vermischen. Entsprechendes gilt für den Mischer 34.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Vorrichtung
    4
    Oberfläche, Vormodell
    6
    Gehäuse
    8
    Anschlussstutzen
    12
    Clayabgabe-Flanschöffnung
    14
    Scheibe
    16
    Antriebswelle
    18
    Motor
    19
    Clay-Abgabeöffnung
    20
    Erhöhung, Massierwulst, Wobbler
    21
    Kante
    22
    Rand der Flanschöffnung 12
    24
    Hülse
    30
    Clay-Abgabeleitung
    32
    Propeller oder Flügelrad
    34
    Mischer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016109816 [0008]

Claims (8)

  1. Vorrichtung (2) zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche (4), insbesondere zur Herstellung von Automobildesign-Modellen, mit einem Gehäuse (6) mit einem Anschlussstutzen (8) für eine Clay-Zuführungsleitung und mit einer Clay-Abgabeöffnung (19), gekennzeichnet durch eine Scheibe (14), die - Clay-dicht in einer Clayabgabe-Flanschöffnung (12) drehbar und Motor-angetrieben sitzt und - die Abgabeöffnung (19) aufweist und diese Flanschöffnung (12) im Übrigen verschließt und - außenseitig eine Erhöhung (20) aufweist.
  2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (20) auf der Scheibe (14) exzentrisch angeordnet ist.
  3. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (20) sich entlang dem radialen Rand (22) der Scheibe (14) erstreckt.
  4. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (20) mit einem Bereich der Außenseite oder der gesamten Außenseite der Scheibe (14) eine stetige Oberfläche (4) bildet.
  5. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung (20) eine sich auch radial erstreckende Kante (21) aufweist.
  6. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeöffnung (19) mindestens ein Langloch ist, das sich in der Scheibe (14) konzentrisch kreissegmentförmig erstreckt.
  7. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgabeöffnungen (19) gleichmäßig auf einen Umfang um die Drehachse der Scheibe (14) verteilt sind.
  8. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgabeleitung (30) auch mindestens ein Mischer (34) und/oder Flügelrad (32) vom Clay durchströmbar angeordnet sind.
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