DE102021121527A1 - Device and method for patterning a workpiece - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Bemustern eines Werkstücks (2), das bevorzugt zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, umfassend: mindestens eine Druckeinheit (10) zum Bedrucken einer Oberfläche (2'), insbesondere einer Schmalfläche, des Werkstücks (2), eine Fördereinrichtung (4) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (2) und der Druckeinheit (10), und eine Zuführeinheit (20) zum Zuführen mindestens zweier Druckkomponenten zu der Druckeinheit (10), wobei stromaufwärts der Druckeinheit (10) eine Mischeinheit (30) zum Vermischen der mittels der Zuführeinheit (20) zugeführten Komponenten und zum Abgeben der Mischung zu der Druckeinheit (10) vorgesehen ist.The invention relates to a device (1) for patterning a workpiece (2), which preferably consists at least partially of wood, wood materials, plastic or the like, comprising: at least one printing unit (10) for printing on a surface (2'), in particular a narrow surface , the workpiece (2), a conveyor device (4) for bringing about a relative movement between the workpiece (2) and the printing unit (10), and a feed unit (20) for feeding at least two print components to the printing unit (10), with upstream of the Printing unit (10), a mixing unit (30) for mixing the components supplied by means of the feed unit (20) and for delivering the mixture to the printing unit (10) is provided.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Verfahren zum Bemustern eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht.The invention relates to a device and a method for sampling a workpiece, which preferably consists at least partially of wood, wood-based materials, plastic or the like.
Stand der TechnikState of the art
Im Bereich der Möbel- und Bauelemente-Industrie bestehen Werkstücke häufig aus Holz oder Holzwerkstoffen, wie etwa Spanplatten, die an ihrer Oberfläche beschichtet und bemustert werden. Dabei kann die Beschichtung selbst bereits bemustert sein, sodass auf einen separaten Bemusterungsvorgang verzichtet werden kann. Andererseits ist es auch bekannt, die Beschichtung kurz vor oder nach dem Aufbringen auf das Werkstücks beispielsweise eines Tintendruckverfahrens mit dem gewünschten Dekor zu versehen (beispielsweise
Dabei kommen üblicherweise Druckköpfe zum Einsatz, die Tintentropfen in unterschiedlichen Farben ausstoßen und diese derart überlagern, dass sich die gewünschte Farbe oder das gewünschte Muster ergibt.This typically involves printheads that eject ink droplets of different colors and superimpose them to produce the desired color or pattern.
Allerdings hat sich gezeigt, dass bekannte Druckeinheiten einen erheblichen Platzbedarf aufweisen. Darüber hinaus sind bekannte Druckeinheiten meist für das Aufbringen komplexer Muster optimiert, nicht jedoch für zusätzliche Funktionen, die in der Möbel- und Bauelementeindustrie benötigt werden, wie etwa die variable Einstellung der physikalischen und geometrischen Eigenschaften der Druckschicht. Hinzu kommt, dass sich die bekannten Druckeinheiten sich auch nicht optimal für das Drucken von Unifarben eigenen.However, it has been shown that known printing units require a considerable amount of space. In addition, known printing units are mostly optimized for the application of complex patterns, but not for additional functions that are required in the furniture and construction element industry, such as variable adjustment of the physical and geometric properties of the printed layer. In addition, the well-known printing units are not ideal for printing solid colors.
Weitere Druckverfahren sind aus der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bemustern eines Werkstücks, das bevorzugt zumindest teilweiseaus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen besteht, bereitzustellen, durch die bei geringem Platzbedarf vielfältige geometrische und physikalische Eigenschaften der Druckschicht erzielt werden können und auch ein verbesserter Druck von Unifarben erreicht werden kann.The object of the invention is to provide a device and a method for patterning a workpiece, which preferably consists at least partially of wood, wood-based materials, plastic or the like, through which a variety of geometric and physical properties of the printed layer can be achieved with a small space requirement and also an improved Printing of solid colors can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Bemustern eines Werkstücks nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Bemustern eines Werkstücks nach Anspruch 10 gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a device for patterning a workpiece according to
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei der Bemusterung von Werkstücken, eine völlig andere Aufbereitung des Druckmaterials (beispielsweise einer Tinte) vorzusehen. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst eine Zuführeinheit zum Zuführen mindestens zweier Druckkomponenten zu einer Druckeinheit, sowie stromaufwärts der Druckeinheit eine Mischeinheit zum Vermischen der mittels der Zuführeinheit zugeführten Komponenten und zum Abgeben der Mischung zu der Druckeinheit auf.The invention is based on the idea of providing a completely different preparation of the printing material (for example an ink) when sampling workpieces. For this purpose, the device according to the invention initially has a feed unit for feeding at least two printing components to a printing unit, and upstream of the printing unit a mixing unit for mixing the components fed by means of the feeding unit and for delivering the mixture to the printing unit.
Auf diese Weise wird ermöglicht, sehr gezielt und individuell, gegebenenfalls sogar für jedes Werkstück unterschiedlich, eine Druckschicht mit den gewünschten geometrischen und physikalischen Eigenschaften vorzusehen. Gleichzeitig kann die Anzahl erforderlicher Druckeinheiten bzw. Druckköpfe verringert werden, da durch die gezielte Vermischung der Komponenten nicht mehr separate Druckköpfe für bestimmte Überlagerungsvorgänge erforderlich sind. Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut für einen zügigen und wirtschaftlichen Druck von Unifarben, da die gewünschte Unifarbe bereits stromaufwärts der Druckeinheit hergestellt werden kann. Im Ergebnis eröffnet die erfindungsgemäße Vorrichtung somit völlig neue und vielfältige Möglichkeiten für die Bemusterung von Werkstücken in der Möbel- und Bauelemente-Industrie, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen.In this way, it is possible to provide a printed layer with the desired geometric and physical properties very specifically and individually, possibly even differently for each workpiece. At the same time, the number of printing units or printheads required can be reduced, since the targeted mixing of the components means that separate printheads are no longer required for specific overlay processes. Furthermore, the device according to the invention is particularly well suited for rapid and economical printing of uni colors, since the desired uni color can already be produced upstream of the printing unit. As a result, the device according to the invention opens up completely new and diverse possibilities for the sampling of workpieces in the furniture and component industry, which preferably consist at least in sections of wood, wood-based materials, plastic or the like.
Um eine möglichst gezielte, präzise und variable Zuführung der Druckkomponenten zu der Druckeinheit zu ermöglichen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Zuführeinheit mehrere Pumpen aufweist, die mit mindestens einem Druckkomponentenbehälter in Verbindung stehen.In order to enable the most targeted, precise and variable supply of the printing components to the printing unit, a development of the invention provides that the supply unit has a plurality of pumps which are connected to at least one printing component container.
Die Druckkomponentenbehälter können im Rahmen der Erfindung unterschiedlichste Komponenten enthalten und bereitstellen. Dabei ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Druckkomponentenbehälter eine Stammflüssigkeit aufweist. Durch das Vorsehen einer Stammflüssigkeit wird gewissermaßen die Grundlage geschaffen, eine sehr große Vielfalt von Druckmaterialien vorzusehen, ohne bereits auf eine bestimmte Tintenart oder ein bestimmtes Tintengrundmaterial festgelegt zu sein. Ferner kann die Stammflüssigkeit auch neutrale oder sogar reinigende Eigenschaften besitzen, sodass sie bei Bedarf zum Spülen oder sogar Reinigen bestimmter Bereiche der Vorrichtung verwendet werden kann.Within the scope of the invention, the pressure component containers can contain and provide a wide variety of components. According to a development of the invention, it is provided that at least one pressure component container has a master liquid. By providing a stock liquid, the basis is created to a certain extent for providing a very large variety of printing materials without already being committed to a specific type of ink or a specific ink base material. Furthermore, the mother liquid can also have neutral or even cleaning properties, so that it can be used to rinse or even clean certain areas of the device if necessary.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Druckkomponentenbehälter Farbstoffe, wie insbesondere Farbpigmente enthält. Hierdurch lassen sich etwa in Kombination mit einer Stammflüssigkeit beliebig eingefärbte Druckmaterialien herstellen, sodass sich eine extrem große Bandbreite möglicher Druckfarben ergibt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sich durch das Einstellen einer gewünschten Farbe des Druckmaterials stromaufwärts der Druckeinheit auch ein besonders hochwertiger, aber auch zügiger und kostengünstiger Unifarbendruck ergibt.In addition, according to a development of the invention, it is provided that at least one printing component container contains dyes, such as in particular color pigments. In this way, any colored printing material can be produced, for example in combination with a parent liquid, resulting in an extremely wide range of possible printing colors. It is particularly advantageous that setting a desired color of the printing material upstream of the printing unit also results in a particularly high-quality, but also rapid and cost-effective single-color printing.
Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Druckkomponentenbehälter mindestens einen Zusatzstoff aufweist, wobei der Zusatzstoff bevorzugt ausgewählt ist aus physikalisch veränderbare Zusatzstoffe, mattierende Zusatzstoffe, aufschäumbare Zusatzstoffe, Struktur-bildende Zusatzstoffe und fluoreszierende Zusatzstoffe. Dank dieser Zusatzstoffe wird ermöglicht, der späteren Druckschicht auf dem Werkstück unterschiedlichste physikalische und geometrische Eigenschaften zu verleihen. So lassen sich beispielsweise strukturierte Oberflächen, leuchtende Oberflächen, reflektierende Oberflächen, matte Oberflächen, besonders dicke Oberflächen, besonders stoßfeste Oberflächen und viele andere Oberflächen erstellen. Gleichzeitig wird dieser Effekt bei der Erfindung auf flexible und variable Weise erzielt, da je nach Zufuhr der Zusatzstoffe die gewünschten Eigenschaften individuell für das jeweilige Werkstück eingestellt werden können.Alternatively or additionally, according to a development of the invention, it is provided that at least one pressure component container has at least one additive, the additive preferably being selected from physically changeable additives, matting additives, foamable additives, structure-forming additives and fluorescent additives. Thanks to these additives, it is possible to give the later printed layer on the workpiece a wide variety of physical and geometric properties. For example, structured surfaces, luminous surfaces, reflective surfaces, matte surfaces, particularly thick surfaces, particularly shock-resistant surfaces and many other surfaces can be created. At the same time, this effect is achieved in a flexible and variable manner with the invention, since the desired properties can be adjusted individually for the respective workpiece depending on the supply of the additives.
Die Mischeinheit kann im Rahmen der Erfindung auf unterschiedliche Art und Weise ausgestaltet sein. Ein besonders zügiges, wirksames und störungsfreies Vermischen der Druckkomponenten ergibt sich jedoch, wenn die Mischeinheit gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mindestens ein bewegliches Mischelement aufweist, wobei bevorzugt mindestens ein Antrieb zum Antreiben des beweglichen Mischelements vorgesehen ist.Within the scope of the invention, the mixing unit can be designed in different ways. However, a particularly rapid, effective and trouble-free mixing of the printing components results when the mixing unit has at least one movable mixing element according to a development of the invention, with at least one drive for driving the movable mixing element preferably being provided.
Eine weiter gesteigerte Vielfalt erzielbarer Eigenschaften der späteren Druckschicht ergibt sich, wenn die Mischeinheit gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eingerichtet ist, die zugeführten Komponenten zu temperieren, insbesondere zu erwärmen. So lässt sich durch eine Temperierung der Mischeinheit nicht nur die Vermischung der einzelnen Komponenten optimieren, sondern es können auch bestimmte Stoffe und Eigenschaften der Druckkomponente aktiviert oder in ihrem Aktivierungsverhalten zeitlich gesteuert und optimiert werden.A further increased variety of achievable properties of the later printed layer results when the mixing unit is set up according to a development of the invention to temper the supplied components, in particular to heat them. By controlling the temperature of the mixing unit, not only can the mixing of the individual components be optimized, but certain substances and properties of the printing component can also be activated or their activation behavior can be time-controlled and optimized.
In diesem Zusammenhang kann die Mischeinheit gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch eingerichtet werden, die zugeführten Komponenten erst nach einer Verweilzeit auszugeben. Somit kann die Mischeinheit auch als Zwischenpuffer dienen, in welcher des den Komponenten ermöglicht wird, durch Zeitablauf und gegebenenfalls auch unter Einfluss einer Temperierung eine optimale Vermischung zu erreichen und/oder zusätzliche Eigenschaften zu entwickeln, wie beispielsweise eine besondere Viskosität oder Festigkeit oder sonstige physikalische Eigenschaften.In this context, according to a development of the invention, the mixing unit can also be set up so that the supplied components are only output after a dwell time. Thus, the mixing unit can also serve as an intermediate buffer, in which the components are enabled to achieve optimal mixing over time and possibly also under the influence of temperature control and/or to develop additional properties, such as a special viscosity or strength or other physical properties .
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Druckeinheit einen Nebenkreislauf zum Zirkulieren und gegebenenfalls Puffern einer zugeführten Druckmaterialmischung aufweist. Auf diese Weise können der Betrieb der Mischeinheit und der Druckeinheit zumindest teilweise voneinander entkoppelt werden, was beispielsweise bei Unterbrechungen des Druckbetriebes oder auch bei Verweilzeiten seitens der Mischeinheit vorteilhaft ist und den Ausschuss von Druckmaterial minimiert.In addition, according to a development of the invention, it is provided that at least one printing unit has a secondary circuit for circulating and, if necessary, buffering a supplied printing material mixture. In this way, the operation of the mixing unit and the printing unit can be at least partially decoupled from one another, which is advantageous, for example, in the event of interruptions in the printing operation or also during dwell times on the part of the mixing unit, and minimizes the waste of printing material.
Ferner ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mehrere Druckeinheiten zum insbesondere sequentiellen Bedrucken vorgesehen sind, wobei bevorzugt mehrere Druckeinheiten mit einer Mischeinheit verbunden sind. Durch das Vorsehen von mehreren Druckeinheiten können spezielle optische und physikalische Effekte erzielt werden, wie beispielsweise das Vorsehen einer mehrschichtigen Bedruckung, eine mehrfacher teilflächiger Druck zur Erzielung besonderer Muster bis hin zu einem Schichtaufbau, bei dem jede Schicht unterschiedliche Eigenschaften aufweist und Funktionen erfüllt.Furthermore, according to a further development of the invention, it is provided that a plurality of printing units are provided for, in particular, sequential printing, with a plurality of printing units preferably being connected to a mixing unit. By providing several printing units, special optical and physical effects can be achieved, such as the provision of multi-layer printing, multiple partial surface printing to achieve special patterns, through to a layered structure in which each layer has different properties and fulfills functions.
Die oben genannten Vorteile lassen sich besonders wirksam mit einem Verfahren zum Bemustern eines Werkstücks nach Anspruch 10 erzielen. Dabei treten die Vorteile der Erfindung besonders ausgeprägt zutage, wenn die zu bedruckende Oberfläche des Werkstücks zumindest abschnittsweise aus Kunststoff besteht. Denn das Bedrucken von Kunststoffen stellt besonders hohe Anforderungen an das Druckverfahren und das verwendete Druckmaterial, wobei die Erfindung auch hier besonders hochwertige und vielfältige Druckergebnisse ermöglicht.The advantages mentioned above can be achieved particularly effectively with a method for patterning a workpiece according to
Ferner ist gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Druckeinheit und/oder die Mischeinheit gereinigt werden, in dem mittels der Zuführeinheit eine Druckkomponente, insbesondere eine Stammflüssigkeit zugeführt wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, die hohe Flexibilität und Variabilität der Erfindung tatsächlich für wechselnde Werkstücke zu nutzen, ohne dass hierfür eine aufwändige und separate Reinigungstechnik erforderlich ist.Furthermore, according to a development of the method according to the invention, it is provided that the printing unit and/or the mixing unit are cleaned by supplying a pressure component, in particular a parent liquid, by means of the supply unit. In this way, it is possible to actually use the high flexibility and variability of the invention for changing workpieces, without a complex and separate cleaning technique being required for this.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Bemustern eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.1 FIG. 12 schematically shows a plan view of a device for patterning a workpiece according to an embodiment of the invention.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Eine Vorrichtung 1 zum Bemustern eines Werkstücks 2 ist in
Die Vorrichtung 1 dient zum Bemustern von Werkstücken 2, wie sie im Bereich der Möbel- und Bauelemente-Industrie zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Möbelfronten, Korpusteile, Türblätter, etc. Diese bestehen meist aus Holz oder Holzwerkstoffen und sind oftmals im Bereich ihrer Oberfläche 2' mit einer Deckschicht beschichtet, die beispielsweise aus Kunststoff oder verschiedenen Verbundmaterialien, aber auch aus Papieren oder Furnier bestehen kann. in
Wie in
Für das Bemustern der Oberfläche 2' des Werkstückes weist die Vorrichtung 1 eine Druckeinheit 10 auf, die in der vorliegenden Ausführungsform als Drop-on-Demand-Druckeinheit ausgestaltet ist. Somit stößt die Druckeinheit 10, wie durch einen Pfeil 10` in
Stromaufwärts der Druckeinheit 10 umfasst die Vorrichtung 1 zunächst eine Zuführeinheit 20, die in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Druckkomponentenbehälter 24 und 26 aufweist. Diese Druckkomponentenbehälter sind über jeweilige Pumpen 22 mit einer Mischeinheit 30 verbunden, deren Ausgang wiederum mit der Druckeinheit 10 in Verbindung steht.Upstream of the
Der Druckkomponentenbehälter 24 weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Stammflüssigkeit auf, bei der es sich beispielsweise um eine wasserbasierte oder für spätere UV-Aushärtung ausgelegte Flüssigkeit handeln kann, die sich zur Aufnahme von Farb- oder Zusatzstoffen eignet. Eine wasserbasierte Stammflüssigkeit kann etwa auch Lösemittel enthalten. Eine für spätere UV-Aushärtung ausgelegte Stammflüssigkeit kann eine Acrylat-Monomer-Mischung enthalten.In the present embodiment, the
Im Übrigen besitzt die Stammflüssigkeit möglichst neutrale Eigenschaften und ist vorzugweise frei von Farbstoffen oder Pigmenten, so dass sie alleine nicht zum Erzeugen von dauerhaften Druckoberflächen geeignet ist. Sie kann daher auch zum Spülen oder Reinigen etwa der Mischeinheit 30 oder der Druckeinheit 10 verwendet werden.Otherwise, the stock liquid has properties that are as neutral as possible and is preferably free of dyes or pigments, so that it alone is not suitable for producing permanent print surfaces. It can therefore also be used for rinsing or cleaning the mixing
In den Druckkomponentenbehältern 26 befinden sich je nach Bedarf unterschiedliche Farbstoffe, wie Farbpigmente oder Zusatzstoffe. Beispiele hierfür sind physikalisch veränderbare Zusatzstoffe, (beispielsweise Polymere), mattierende Zusatzstoffe (beispielsweise Kalk), aufschäumbare Zusatzstoffe (beispielsweise Polyurethane ), strukturbildende Zusatzstoffe (beispielsweise Granulate) oder fluoreszierende Zusatzstoffe.The
Die Mischeinheit weist in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise ein schneckenförmiges Mischelement 32 auf, das in einem Hohlraum innerhalb der Mischeinheit vorgesehen und um eine Längsachse drehbar ist. Dabei ist das Mischelemente 32 in der vorliegenden Ausführungsform mit einem Drehantrieb 34 verbunden und kann so um seine Längsachse drehend angetrieben werden. Dank der Schneckenform des Mischelements kann dieses einerseits zum Vermischen, andererseits aber auch zum Fördern und Ausgeben der zugeführten Druckkomponenten verwendet werden. Wie in
Obgleich in
Wie in
Obgleich in
Im Betrieb der Vorrichtung 1 werden zunächst die Stammflüssigkeit aus dem Druckkomponentenbehälter 24 und einer oder mehrerer Farbstoffe und/oder Zusatzstoffe aus den Druckkomponentenbehältern 26 zu der Mischeinheit 30 zugeführt und dort mittels des Mischelements 32 vermischt. Anschließend wird die Druckmaterialmischung an die Druckeinheit 10 ausgegeben und für das Bedrucken der Oberfläche 2` des Werkstücks verwende3t.During operation of the
Sobald andere Oberflächeneigenschaften des Werkstücks benötigt werden oder sich gegebenenfalls auch die Materialzusammensetzung des Werkstücks der der Oberfläche des Werkstücks verändert hat, können entweder kontinuierlich Anpassungen der Druckmaterialmischung vorgenommen werden, oder der Druckbetrieb kann angehalten werden, um sowohl die Mischeinheit 30 als auch die Druckeinheit 10 zu spülen und möglichst auch zu reinigen. Hierfür wird beispielsweise Stammflüssigkeit aus dem Behälter 24 mittels der Pumpe zugeführt und an der Druckeinheit 10 in einen Auffangbehälter ausgegeben werden. Anschließend kann auf der Grundlage der veränderten Anforderungen eine neue Mischung festgelegt und mittels der Mischeinheit 30 bereitgestellt werden.As soon as other surface properties of the workpiece are required or if the material composition of the workpiece or the surface of the workpiece has changed, either the printing material mixture can be continuously adjusted, or the printing operation can be stopped in order to shut down both the mixing
Um die genannten Funktionen und Komponenten zu steuern, kann die Vorrichtung eine geeignete Steuereinrichtung aufweisen.In order to control the functions and components mentioned, the device can have a suitable control device.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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