DE102022103652A1 - Three-dimensional structured decorative element - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements (10). Dabei wird eine 3D-Strukturierung einer Oberfläche (26) der Trägerschicht (22) vorgenommen und das Dekor (52) danach darauf aufgebracht. Dabei wird eine auslesbare Referenzgeometrie (34) an der Oberfläche (26) erzeugt, die Aufschluss über die Lage (36; 37; 50) der Strukturierung (26) gibt. Die Referenzgeometrie (34) wird dann ausgelesen und verwendet, um einen nachgelagerten Beschichtungsprozess (56) so zu steuern, dass das Dekor (52) bestimmungsgemäß auf die hergestellte 3D-Strukturierung der Oberfläche (26) der Trägerschicht (22) aufgetragen wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein auf diese Weise hergestelltes dreidimensional strukturiertes Dekorelement (10) sowie ein entsprechendes Produktionssystem (12) mit einem Steuergerät (20).
The present invention relates to a method for producing a three-dimensionally structured decorative element (10). A surface (26) of the carrier layer (22) is structured 3D and the decoration (52) is then applied thereto. A reference geometry (34) that can be read out is generated on the surface (26) and provides information about the position (36; 37; 50) of the structure (26). The reference geometry (34) is then read out and used to control a subsequent coating process (56) in such a way that the decoration (52) is applied to the 3D structuring of the surface (26) of the carrier layer (22) as intended.
The invention also relates to a three-dimensionally structured decorative element (10) produced in this way and a corresponding production system (12) with a control unit (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements sowie ein dreidimensional strukturiertes Dekorelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Produktionssystem zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements und ein entsprechendes Steuergerät.The present invention relates to a method for producing a three-dimensionally structured decorative element and a three-dimensionally structured decorative element. The invention also relates to a production system for producing a three-dimensionally structured decorative element and a corresponding control unit.
Dreidimensional strukturierte Dekorelemente kommen in vielen Bereichen zum Einsatz und lassen sich auf vielfältige Weise herstellen.Three-dimensionally structured decorative elements are used in many areas and can be produced in a variety of ways.
Beispielsweise geht aus der
Die
Die
Die
Die
Aus der
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Zunehmend halten dreidimensional strukturierte Dekorelement auch Einzug in den Bereich der Fußbodenbeläge. Hier wird häufig eine dekorative Beschichtung gewünscht, die eine natürliche Oberfläche nachbildet. Ein Beispiel hierfür stellen Holzdekors dar, bei denen beispielsweise eine natürliche Maserung oder auch ein Astansatz dreidimensional nachgebildet und ansprechend koloriert werden sollen.Three-dimensionally structured decorative elements are also increasingly finding their way into the area of floor coverings. A decorative coating that imitates a natural surface is often required here. An example of this is wood decors, in which, for example, a natural grain or a knot approach is to be reproduced three-dimensionally and colored in an appealing way.
Solche Dekors stellen insbesondere im Bereich des Digitaldrucks, wobei das Dekor aus einem digitalen Datensatz direkt auf eine Trägerschicht gedruckt wird, große Herausforderungen an die Fertigungstechnik.Such decors pose great challenges for the production technology, particularly in the field of digital printing, in which the decor is printed directly onto a carrier layer from a digital data set.
Konventionell wird daher oft ein Dekorträger, wie bspw. ein Film, Papier oder Ähnliches, mit einem Dekor bedruckt und dann eine Trägerschicht mit dem Dekorträger belegt. Die so mit zunächst mit einem 2D-Dekor beschichtete Trägerschicht wird dann dreidimensional mechanisch verformt bzw. strukturiert, um ein Relief zu erzeugen. Abschließend wird das so hergestellte 3D-Dekorelement zur Versiegelung häufig noch oberflächenbeschichtet, z.B. zum Schutz gegen Abnutzung eines Fußbodenbelags.Conventionally, therefore, a decor carrier, such as a film, paper or the like, is often printed with a decor and then a carrier layer is covered with the decor carrier. The carrier layer, which is initially coated with a 2D decoration in this way, is then three-dimensionally mechanically deformed or structured in order to produce a relief. Finally, the 3D decorative element produced in this way is often surface-coated for sealing purposes, e.g. to protect a floor covering from wear and tear.
Üblicherweise erfolgt die Strukturierung mit einem Umformwerkzeug, beispielsweise mit einem Pressblech oder einer Presswalze. In dem Umformwerkzeug ist dabei die 3D-Struktur des herzustellenden 3D-Dekors abgebildet. Unter hohem Druck und hoher Temperatur wird die 3D-Struktur dann in die mit dem 2D-Dekor beschichtete Trägerschicht eingepresst bzw. eingeprägt. Damit eine solche 3D-Strukturierung bzw. Prägung zu dem 2D-Dekor passend angeordnet werden kann, weist das Umformwerkzeug bspw. eine sogenannte Registermarke auf. Auch das vorgedruckte 2D-Dekor weist dann eine solche Registermarke auf. Zur korrekten Strukturierung müssen dann die Registermarken des Umformwerkzeugs und des 2D-Dekors in Überdeckung gebracht werden, damit die 3D-Strukturierung bestimmungsgemäß passend auf das 2D-Dekor geprägt wird. Konventionell kann die Ausrichtung des Umformwerkzeugs und des Dekors bspw. händisch durch Auflegen oder auch elektronisch durch beispielsweise optoelektronische Registrierung erfolgen.Structuring usually takes place with a forming tool, for example with a press plate or a press roller. The 3D structure of the 3D decoration to be produced is reproduced in the forming tool. The 3D structure is then pressed or embossed into the carrier layer coated with the 2D decoration under high pressure and high temperature. So that such a 3D structuring or embossing can be arranged to match the 2D decoration, the forming tool has, for example, a so-called register mark. The pre-printed 2D decor then also has such a register mark. For correct structuring, the register marks of the forming tool and the 2D decor must then be brought into overlap, so that the 3D structuring is embossed on the 2D decor as intended. Conventionally, the alignment of the forming tool and the decoration can be done manually, for example, by laying it down, or else electronically, for example by optoelectronic registration.
Die
Die konventionelle Herstellung, umfassend ein Auflegen dekorativ bedruckter Druckfilme und ein nachgelagertes Strukturieren, erfolgt häufig in getakteten Fertigungsprozessen, bspw. unter Verwendung einer Pressplatte mit der 3D-Strukturierung oder auch in kontinuierlichen Fließprozessen, bspw. unter Verwendung einer Presswalze mit der 3D-Strukturierung.Conventional production, comprising placing decoratively printed print films and subsequent structuring, is often carried out in clocked manufacturing processes, for example using a press plate with 3D structuring or in continuous flow processes, e.g. using a press roller with 3D structuring.
In solchen Fließprozessen müssen Fertigungsgeschwindigkeiten des dekorativ beschichteten Substrats und der nachgelagerten Strukturierung entsprechend aufeinander angepasst bzw. synchronisiert werden. Dies führt häufig zu Problemen, da im Strukturierungsprozess kaum vorhersehbare Effekte, wie etwa Stau, Schlupf, Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können. Solche Effekte treten besonders häufig bei Materialien höherer Dichte auf und beeinflussen die Fertigungsgeschwindigkeit des Strukturierungsprozesses, die hierdurch unregelmäßig schwanken kann. Solche Schwankungen beeinflussen das Dekorbild negativ.In such flow processes, production speeds of the decoratively coated substrate and the downstream structuring must be adapted to one another or synchronized accordingly. This often leads to problems, since hardly foreseeable effects such as jamming, slippage, transverse and longitudinal contraction of the material can occur in the structuring process. Such effects occur particularly frequently with materials of higher density and influence the production speed of the structuring process, which can fluctuate irregularly as a result. Such fluctuations have a negative effect on the decor image.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass gerade auf die den ästhetischen Eindruck bestimmende Oberfläche mit dem Dekor während der Strukturierung Druck ausgeübt wird und ggf. zusätzlich Wärme eingetragen wird. Im Falle von bspw. Papier oder Folie als Dekorträger führt dies häufig zu Materialverzug. Auch kann es zu Farbveränderungen infolge von Hitze und Druck kommen.A further problem consists in the fact that pressure is exerted on the surface with the decoration which determines the aesthetic impression during the structuring and additional heat is possibly introduced. In the case of, for example, paper or film as a decorative carrier, this often leads to material distortion. Color changes can also occur as a result of heat and pressure.
Konventionell gibt es daher auch alternative Verfahren, die auf einer temporären Zugabe von Material auf einer Trägerschicht basieren. Dabei kann bspw. eine Lackschicht auf die Trägerschicht aufgebracht werden, die zur Strukturierung selektiv wieder entfernt wird.Conventionally, there are therefore also alternative methods based on a temporary addition of material to a carrier layer. In this case, for example, a lacquer layer can be applied to the carrier layer, which is selectively removed again for structuring.
Solche Verfahren, in denen das zusätzliche Material chemisch oder mechanisch wieder entfernt werden muss, sind jedoch aufwendig und im Übrigen auch ökologisch bedenklich. Um ein ästhetisch wahrnehmbares Dekorbild mit ausreichender Strukturtiefe zu erzeugen, muss eine relative große Menge an Strukturlack aufgetragen werden, von der eine große Menge chemisch oder mechanisch wieder abgetragen werden muss.However, such methods, in which the additional material has to be removed again chemically or mechanically, are expensive and also ecologically questionable. In order to produce an aesthetically perceptible decorative image with sufficient structure depth, a relatively large amount of structure paint has to be applied, a large amount of which has to be chemically or mechanically removed again.
Schließlich offenbart die
Derartige Techniken sind jedoch durch den zusätzlichen Maskierungs- und Demaskierungsprozess sehr aufwendig.However, such techniques are very expensive due to the additional masking and unmasking process.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements vorzuschlagen, das aufwandsarm und einfach steuerbar ist. Zudem soll eine hohe Qualität des Dekorelements erreicht werden und die Herstellung soll umweltfreundlich sein.The present invention is therefore based on the object of proposing a method for producing a three-dimensionally structured decorative element that requires little effort and is easy to control. In addition, a high quality of the decorative element should be achieved and the production should be environmentally friendly.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 9, 11 und 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen und weiterhin aus der vorliegenden Offenbarung als Ganzes.The object is solved by the subject matter of the
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements, umfassend folgende Schritte:
- -Bereitstellen eines Trägerelements;
- - Herstellung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche an dem Trägerelement mit einer Strukturierungseinrichtung;
- - Herstellung wenigstens einer Referenzmarke an dem Trägerelement mit einer Markierungseinrichtung, wobei die hergestellte Referenzmarke mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche zumindest bezüglich ihrer Position auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung steht; und danach
- - Aufbringen eines Dekors auf die dreidimensional strukturierte Oberfläche mit einer Beschichtungseinrichtung, wobei anhand der Referenzmarke zumindest eine Relativposition der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um das Dekor in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung zur dreidimensional strukturierten Oberfläche aufzubringen.
- - providing a carrier element;
- - Production of a three-dimensionally structured surface on the carrier element with a structuring device;
- - Production of at least one reference mark on the carrier element with a marking device, wherein the reference mark produced is in a predetermined geometric relationship with the three-dimensionally structured surface produced, at least with regard to its position on the carrier element; and then
- - Applying a decoration to the three-dimensionally structured surface with a coating device, at least one relative position of the three-dimensionally structured surface to the coating device being determined and used on the basis of the reference mark in order to apply the decoration in a predetermined geometric relationship to the three-dimensionally structured surface.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird also erst eine 3D-Strukturierung einer Oberfläche der Trägerschicht vorgenommen und das Dekor danach darauf aufgebracht. Dabei wird eine auslesbare Referenzgeometrie an der Oberfläche erzeugt, die Aufschluss über die Lage der Strukturierung gibt. Die Referenzgeometrie wird dann ausgelesen und verwendet, um einen nachgelagerten Beschichtungsprozess so zu steuern, dass das Dekor bestimmungsgemäß auf die hergestellte 3D-Strukturierung der Oberfläche der Trägerschicht aufgetragen wird.In other words, a 3D structuring of a surface of the carrier layer is carried out first and the decoration is then applied to it. A readable reference geometry is generated on the surface, which provides information about the position of the structure. The reference geometry is then read out and used to control a downstream coating process in such a way that the decoration is applied as intended to the 3D structure produced on the surface of the carrier layer.
Vorzugsweise kann es sich bei dem in dem Verfahren der Erfindung hergestellten dreidimensional strukturierten Dekorelement um ein dreidimensional strukturiertes Fußbodenbelagselement handeln. Es können aber grundsätzlich auch andere Arten von Dekorelementen hergestellt werden. Das Trägerelement kann dann beispielsweise einen Fußbodenbelagsrohling umfassen, der beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Polymeren und Kombinationen dieser Werkstoffe, wie z.B. PVC bestehen kann. Beispielsweise kann angestrebt werden, dass das herzustellende dreidimensional strukturierte Dekorelement eine natürliche Holzoberfläche mit einer in bestimmter Art und Weise dreidimensional strukturierten Maserung nachbildet. Exemplarisch können hier markante Risse oder auch Astansätze in der Holzoberfläche nachgebildet werden, deren natürliches Erscheinungsbild aus einer Kombination der dreidimensionalen Strukturierung und der Färbung herrührt. Dann wird beispielsweise zunächst die Strukturierung, umfassend die Risse, die Astansätze und die Referenzmarke, in die Oberfläche des Trägerelements eingebracht, beispielsweise eingeprägt. Anschließend wird das Dekor auf die Strukturierung aufgebracht, wobei es für das natürliche Erscheinungsbild wichtig ist, dass ein Riss oder Astansatz eine jeweils charakteristische, bspw. farblich abgestufte oder schattierte, Färbung erhält. Es sind demnach bestimmte Farbbereiche des Dekors auf bestimmte Bereiche der Strukturierung aufzubringen. Hierzu wird die Referenzmarke ausgelesen, die eine definierte Relativlage zu bspw. dem Riss und dem Astansatz hat, um die jeweils passenden Farbbereiche auf den Riss und den Astansatz aufzutragen.The three-dimensionally structured decorative element produced in the method of the invention can preferably be a three-dimensionally structured floor covering element. In principle, however, other types of decorative elements can also be produced. The carrier element can then, for example, comprise a floor covering blank, which can consist, for example, of wood, wood-based materials, polymers and combinations of these materials, such as, for example, PVC. For example, it can be sought that the three-dimensionally structured decorative element to be produced has a natural wood surface a three-dimensionally structured grain in a certain way. For example, prominent cracks or knots in the wood surface can be reproduced here, the natural appearance of which comes from a combination of three-dimensional structuring and coloring. Then, for example, the structuring, comprising the cracks, the knots and the reference mark, is first introduced into the surface of the carrier element, for example embossed. The decoration is then applied to the structuring, it being important for the natural appearance that a crack or knot approach is given a characteristic coloration, for example color graded or shaded. Accordingly, specific color areas of the decor are to be applied to specific areas of the structure. For this purpose, the reference mark is read, which has a defined relative position to, for example, the crack and the knot in order to apply the appropriate color areas to the crack and the knot.
Das Verfahren der Erfindung erlaubt es somit, passgenau und mit geringem Aufwand, die notwendigen Bestandteile „3D-Strukturierung“ und „Kolorierung“ des dreidimensional strukturierten Dekors bestimmungsgemäß miteinander zu verbinden. Da die Relativlage der 3D-Strukturierung und der Beschichtungseinrichtung über die Erkennung der Referenzmarke jederzeit bekannt ist, ist das Verfahren sehr prozesssicher, sehr gut steuerbar und insbesondere robust gegen zufällige Einflüsse, welche die Relativlage verändern können.The method of the invention thus allows the necessary components “3D structuring” and “coloring” of the three-dimensionally structured decoration to be combined with one another as intended, precisely and with little effort. Since the relative position of the 3D structuring and the coating device is known at all times via the detection of the reference mark, the process is very reliable, very easy to control and, in particular, robust against random influences that can change the relative position.
Aufgrund der hohen Prozesssicherheit wird hierbei auch kaum Ausschuss produziert. Ferner kann auch auf lediglich temporär aufgetragene Zusatzstoffe verzichtet werden. Das Verfahren der Erfindung ist somit auch besonders ökologisch und ökonomisch.Due to the high level of process reliability, hardly any rejects are produced here. Furthermore, only temporarily applied additives can be dispensed with. The method of the invention is thus also particularly ecological and economical.
Als Materialien für das Trägerelement kommen alle Materialien in Betracht, die sich dreidimensional strukturieren lassen. Besonders bevorzugt sind hierbei Materialien wie Holz, Kunststoffe wie etwa Vinylwerkstoffe (PVC, LVT) oder auch Laminate, umfassend bspw. solche Werkstoffe. Auch Materialien wie Keramik oder Stein kommen in Betracht.All materials that can be structured three-dimensionally come into consideration as materials for the carrier element. Materials such as wood, plastics such as vinyl materials (PVC, LVT) or also laminates, for example including such materials, are particularly preferred here. Materials such as ceramics or stone can also be considered.
Die Oberfläche kann beispielsweise mit einem Relief, einer Textur oder dergleichen dreidimensional strukturiert werden. Werkstoffabhängig können hierbei verschiedene Strukturierungsverfahren eingesetzt werden und eine entsprechend ausgebildete Strukturierungseinrichtung verwendet werden. Als Strukturierungsverfahren für verformbare Werkstoffe, wie bspw. Holz oder Kunststoff, kommen bevorzugt Umformverfahren zu Einsatz, wie etwa Prägen oder Pressen. Dies kann auch durch einen Einsatz von Wärme unterstützt werden. Für harte Werkstoffe, wie etwa Keramik oder Stein, kommen bevorzugt Trennverfahren zu Einsatz, wie bspw. Fräse, Wasser- oder Sandstrahlen oder auch Laserbearbeitung.The surface can be structured three-dimensionally, for example with a relief, a texture or the like. Depending on the material, different structuring methods can be used and a correspondingly designed structuring device can be used. Forming processes, such as embossing or pressing, are preferably used as structuring processes for deformable materials such as wood or plastic. This can also be supported by using heat. For hard materials such as ceramics or stone, cutting processes are preferred, such as milling, water or sand blasting or laser processing.
Die Referenzmarke kann im Kontext der Erfindung auch als Registermarke bezeichnet werden. Sie kann vor der Strukturierung, simultan mit dieser oder auch nachgelagert hergestellt werden. Entsprechend kann die Markierungseinrichtung mit der Strukturierungseinrichtung integriert sein oder nachgelagert bereitgestellt werden. Bevorzugt wird die Registermarke simultan mit der Strukturierung hergestellt, da das Verfahren so besonders effizient ist und zugleich eine sehr genaue bestimmungsgemäße geometrische Beziehung zwischen der Referenzmarke und der dreidimensional strukturierten Oberfläche erreicht werden kann. Es ist vorteilhaft, an die Strukturierungseinrichtung übertragene Daten, bspw. Fräsdateien für eine Tiefengravur und an die Beschichtungseinrichtung übertragene Daten, bspw. separate Druckdateien aufeinander abzustimmen. Besonders bevorzugt wird mittels einer Passermarke in den Daten die optimale Position der dreidimensional strukturierten Oberfläche und des Dekors relativ zueinander festgelegt. Als Passermarke wird eine in wenigstens zwei miteinander korrespondierenden Datensätzen der Strukturierungseinrichtung und der Beschichtungseinrichtung enthaltene identische Referenzmarke bezeichnet, die ein bestimmungsgemäßes Übereinanderlegen des Dekors und der dreidimensional strukturierten Oberfläche gewährleistet, wenn das Dekorelement auf Basis dieser Datensätze hergestellt wird, so dass die Passermarken bzw. Referenzmarken übereinander liegen. Beispielsweise kann diese Referenzmarke zusammen mit der Strukturierung in die Oberfläche eingeprägt werden. Die Herstellung der Referenzmarke kann aber auch vor oder nach der Strukturierung erfolgen. Dies kann dann vorzugsweise sehr kurz vor oder nach der Herstellung der Strukturierung erfolgen, vorzugsweise ohne Zwischentransport des Trägerelements. Eine solche Vorgehensweise bietet sich beispielsweise an, wenn die Strukturierung mittels Laserbearbeitung hergestellt wird. Da der Laserstrahl stets punktuell arbeitet, werden die Strukturierung und die Referenzmarke zwangsweise sequentiell hergestellt, wenn nicht mehrere Laser verwendet werden. Die Herstellung der Strukturierung und der Referenzmarke erfolgt dann vorzugsweise in einer Aufspannung. Es kann aber auch ein Zwischentransport des Trägerelements erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dann zunächst eine Detektion und gegebenenfalls Vermessung der bereits hergestellten Strukturierung, um dann passend dazu die Referenzmarke zu fertigen. Solch eine Detektion kann auch mit anderen Qualitätssicherungsschritten kombiniert werden, rein exemplarisch über Bilderkennung der hergestellten Strukturierung. Die Detektion und ggf. Vermessung kann bei Bedarf nach Herstellung der Referenzmarke wiederholt werden, um zu prüfen, ob die hergestellte Referenzmarke tatsächlich in der vorbestimmten geometrischen Beziehung zur Strukturierung steht. Auch so lässt sich eine sehr genaue Herstellung der Referenzmarke sicherstellen.In the context of the invention, the reference mark can also be referred to as a register mark. It can be produced before the structuring, simultaneously with it or also afterwards. Correspondingly, the marking device can be integrated with the structuring device or provided downstream. The register mark is preferably produced simultaneously with the structuring, since the method is particularly efficient in this way and at the same time a very precise, intended geometric relationship can be achieved between the reference mark and the three-dimensionally structured surface. It is advantageous to coordinate data transmitted to the structuring device, for example milling files for deep engraving, and data transmitted to the coating device, for example separate print files. The optimal position of the three-dimensionally structured surface and the decoration relative to one another is particularly preferably defined by means of a fiducial mark in the data. A fiducial mark is an identical reference mark contained in at least two corresponding data sets of the structuring device and the coating device, which ensures that the decoration and the three-dimensionally structured surface are superimposed as intended when the decorative element is produced on the basis of these data sets, so that the fiducial marks or reference marks lie on top of each other. For example, this reference mark can be stamped into the surface together with the structuring. However, the reference mark can also be produced before or after the structuring. This can then preferably take place very shortly before or after the production of the structuring, preferably without intermediate transport of the carrier element. Such a procedure is appropriate, for example, if the structuring is produced by means of laser processing. Since the laser beam always works at specific points, the structuring and the reference mark are necessarily produced sequentially if several lasers are not used. The structuring and the reference mark are then preferably produced in one setting. However, intermediate transport of the carrier element can also take place. A detection and optionally a measurement of the already produced structuring then preferably takes place first, in order to then produce the reference mark to match it. Such a detection can also be combined with other quality assurance steps, purely as an example via image recognition of the structuring produced. The detection and, if necessary, the measurement can be repeated if necessary after the reference mark has been produced, in order to check whether the reference mark produced is actually in the predetermined geometric relationship to the structure. A very precise production of the reference mark can also be ensured in this way.
Die Referenzmarke kann beispielsweise ein Fadenkreuz, ein Fadendreieck oder auch ein Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen umfassen. Sie kann aber auch lediglich ein Loch umfassen oder als Durchsichtregister ausgebildet sein.The reference mark can include, for example, a crosshair, a triangle of threads or also a crosshair with different edge lengths. However, it can also include only one hole or be designed as a see-through register.
Die hergestellte Referenzmarke steht mit der Strukturierung zumindest bezüglich ihrer Position auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung. Eine solche Beziehung kann vorzugsweise einen definierten Abstand der Referenzmarke und der Strukturierung in Längs- und Querrichtung auf dem Trägerelement umfassen. Da die Strukturierung eine vorbekannte Form aufweist, steht die Position der Referenzmarke mit der Strukturierung als Ganzes sowie mit jedem ihrer Strukturelemente in der vorbestimmten geometrischen Beziehung. Aus dem definierten Abstand der Referenzmarke und der Strukturierung als Ganzes kann daher ohne weiteres auf einen Abstand der Referenzmarke von einzelnen Strukturelementen rückgeschlossen werden.The reference mark produced is in a predetermined geometric relationship with the structure, at least with regard to its position on the carrier element. Such a relationship can preferably include a defined distance between the reference mark and the structuring in the longitudinal and transverse directions on the carrier element. Since the structure has a known shape, the position of the reference mark is in the predetermined geometric relationship with the structure as a whole and with each of its structural elements. From the defined distance of the reference mark and the structuring as a whole, it is therefore possible to deduce a distance between the reference mark and individual structural elements.
Bei der Strukturierung kann es sich um ein sich periodisch auf dem Trägerelement wiederholendes Muster handeln (im Sinne einer Endlosstrukturierung). Die Position der Referenzmarke kann sich dann hinsichtlich ihrer vorbestimmten geometrischen Beziehung auch nur auf bspw. eine Periode des Musters beziehen. Pro Periode wird dann bevorzugt jeweils eine Referenzmarke hergestellt, die dann an der Beschichtungseinrichtung bspw. zum Bedrucken der jeweiligen Periode erkannt wird. Eine Periodenlänge kann daher bevorzugt auf den Prozess der Beschichtungseinrichtung abgestimmt sein, in dem meist nur ein begrenzter Arbeitsraum zu Verfügung steht, in dem die Periode bedruckt werden kann.The structuring can be a pattern that is periodically repeated on the carrier element (in the sense of an endless structuring). With regard to its predetermined geometric relationship, the position of the reference mark can also only relate to, for example, one period of the pattern. A reference mark is then preferably produced for each period, which is then recognized on the coating device, for example for printing the respective period. A period length can therefore preferably be matched to the process of the coating device, in which mostly only a limited working space is available in which the period can be printed.
Vorzugsweise steht die Referenzmarke auch bezüglich ihrer Orientierung auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung mit der Strukturierung. Eine solche Beziehung kann vorzugsweise eine parallele Ausrichtung der Referenzmarke und der Strukturierung auf dem Trägerelement umfassen.The reference mark is preferably also in a predetermined geometric relationship with the structure with regard to its orientation on the carrier element. Such a relationship can preferably include a parallel alignment of the reference mark and the structuring on the carrier element.
Zum Einbezug solcher geometrischen Beziehungen bieten sich vorzugsweise Referenzmarken mit einer eindeutigen Ausrichtung an, beispielsweise ein gleichschenkliges Fadendreieck, dessen Länge größer ist als seine Breite oder auch ein Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen.For the inclusion of such geometric relationships, reference marks with a clear orientation are preferred, for example an isosceles triangle of threads, the length of which is greater than its width, or a crosshair with different edge lengths.
Auf diese Weise kann eine Genauigkeit in der Passung des Dekors auf die Strukturierung weiter erhöht werden.In this way, an accuracy in the fitting of the decor to the structuring can be further increased.
Die Referenzmarke kann auch bezüglich ihrer Größe auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung mit der Strukturierung stehen. Beispielsweise kann die Referenzmarke gegenüber der Strukturierung einen Größenmaßstab repräsentieren. Der Größenmaßstab kann sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auf dem Trägerelement repräsentiert werden und sogar in der Tiefe. Beispielsweise kann die Referenzmarke in eine definierte Tiefe in die Trägerschicht eingeprägt werden, sodass auf die Tiefe der Strukturierung geschlussfolgert werden kann.The reference mark can also be in a predetermined geometric relationship with the structure with regard to its size on the carrier element. For example, the reference mark can represent a size scale compared to the structuring. The size scale can be represented both longitudinally and transversely on the support element and even in depth. For example, the reference mark can be embossed into the carrier layer at a defined depth, so that conclusions can be drawn about the depth of the structuring.
All dies kann ergänzend zur Steuerung der Aufbringung des Dekors auf die dreidimensionale Strukturierung herangezogen werden, sodass die Genauigkeit in der Passung des Dekors auf die Strukturierung weiter erhöht wird und zufällige Störeinflüsse noch besser kompensierbar sind.
Prinzipiell kann die Referenzmarke auch in die Strukturierung integriert werden. Die Strukturierung kann dann bspw. lokal zugunsten der für die Referenzmarke erforderlichen geometrischen Fertigungsgenauigkeit von bspw. der sonst natürlichen Holzmaserung abweichen.All of this can be used in addition to controlling the application of the decoration to the three-dimensional structure, so that the accuracy in fitting the decoration to the structure is further increased and accidental interference can be compensated even better.
In principle, the reference mark can also be integrated into the structure. The structuring can then, for example, deviate locally from, for example, the otherwise natural wood grain in favor of the geometric manufacturing accuracy required for the reference mark.
Insbesondere erfolgt nach Herstellung der Referenzmarke die Aufbringung des Dekors auf die Strukturierung in ebenfalls vorbestimmter geometrischer Beziehung zu dieser. Hierdurch wird das bestimmungsgemäße optische Zusammenwirken von 3D-Strukturierung und Kolorierung gewährleistet. Hierzu wird die Referenzmarke erkannt und daraus zumindest auf die Relativposition zur Strukturierung rückgeschlossen, damit das Dekor beispielswiese deckungsgleich auf die Strukturierung aufgebracht werden kann. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft erreicht werden, dass bestimmte Farbbereiche des Dekors sehr genau auf hierfür vorgesehene bestimmte Bereiche der Strukturierung aufgebracht werden können und zufällige Störeinflüsse kompensiert werden können.In particular, after the reference mark has been produced, the decoration is applied to the structure in a likewise predetermined geometric relationship thereto. This ensures the intended optical interaction of 3D structuring and coloring. For this purpose, the reference mark is recognized and at least the relative position to the structuring is deduced from this, so that the decoration can be applied congruently to the structuring, for example. In particular, it can advantageously be achieved that specific color areas of the decoration can be applied very precisely to specific areas of the structuring provided for this purpose and accidental interference can be compensated for.
Analog zu dem oben Gesagten, kann beispielsweise auch auf die relative Orientierung oder auch auf die Größe der Strukturierung rückgeschlossen werden, um die Genauigkeit des Prozesses weiter zu erhöhen.Analogously to what was said above, conclusions can also be drawn, for example, about the relative orientation or also about the size of the structuring in order to further increase the accuracy of the process.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtungseinrichtung hierzu ein geeignetes Erkennungssystem, besonders bevorzugt ein optisches Messsystemwie eine Kamera oder ein Lasermesssystem. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass rein prinzipiell auch ein taktiles Messystem verwendet werden könne, mit dem die Referenzmarke abgetastet wird.For this purpose, the coating device preferably comprises a suitable detection system, particularly preferably an optical measuring system such as a camera or a laser measuring system. For the sake of completeness, it should be noted that, purely in principle, a tactile measuring system can also be used, with which the reference mark is scanned.
Besonders bevorzugt wird die ermittelte Relativposition und bei Bedarf auch die ermittelte relative Orientierung in wenigstens einer ihrer zeitlichen Ableitungen ausgewertet. Somit kann mit besonderem Vorteil auf eine Relativgeschwindigkeit oder auch Relativbeschleunigung der Strukturierung gegenüber der Beschichtungseinrichtung rückgeschlossen werden, wodurch sich Störeinflüsse wie etwa Geschwindigkeitsschwankungen an der Strukturierungseinrichtung besonders gut kompensieren lassen.The determined relative position and, if required, also the determined relative orientation are particularly preferably evaluated in at least one of their time derivatives. It is thus particularly advantageous to draw conclusions about a relative speed or also a relative acceleration of the structuring compared to the coating device, as a result of which disturbing influences such as speed fluctuations on the structuring device can be compensated for particularly well.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, um beispielsweise in einem fertigungstechnischen Fließprozess eine Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung auf eine Fertigungsgeschwindigkeit der vorgelagerten Strukturierungseinrichtung anzupassen bzw. die Fertigungsgeschwindigkeiten zu synchronisieren.This is particularly advantageous, for example, in order to adapt a manufacturing speed of the coating device to a manufacturing speed of the upstream structuring device or to synchronize the manufacturing speeds in a manufacturing flow process.
Abhängig vom Werkstoff der Trägerschicht kommen unterschiedlichste Beschichtungsverfahren in Betracht, wie etwa Aufspritzen, Aufdrucken oder konventionelle Druckplatten oder Druckwalzen. Grundsätzlich muss das Verfahren dazu geeignet sein, Farbe oder Farbpigmente bestimmungsgemäß auf die Strukturierung aufzubringen. Besonders bevorzugt sind jedoch Digitaldruckverfahren.Depending on the material of the carrier layer, a wide variety of coating processes can be considered, such as spraying, imprinting or conventional printing plates or printing rollers. In principle, the process must be suitable for applying color or color pigments to the structure as intended. However, digital printing processes are particularly preferred.
Als Digitaldruckverfahren kommen bevorzugt Strahldruckverfahren zum Einsatz. Diese eigenen sich sowohl für verformbare Werkstoffe wie Holz oder Kunststoff, als auch für harte Werkstoffe wie Keramik oder Stein.Jet printing methods are preferably used as digital printing methods. These are suitable for deformable materials such as wood or plastic, as well as for hard materials such as ceramics or stone.
Anhand der vorliegenden Offenbarung ist der Fachmann unter Berücksichtigung des konkreten Werkstoffs des Trägerelements, der Komplexität der herzustellenden Strukturierung und des damit korrespondierenden herzustellenden Dekors befähigt, selbstständig geeignete Strukturierungs- und Beschichtungsverfahren zu wählen.On the basis of the present disclosure, the person skilled in the art is able to independently select suitable structuring and coating methods, taking into account the specific material of the carrier element, the complexity of the structuring to be produced and the corresponding decoration to be produced.
Angemerkt sei noch, dass auch flexible Strukturierungs- und Beschichtungseinrichtungen verwendet werden könne. Beispielsweise kann eine Strukturierungseinrichtung verwendet werden, die ein Prägewerkzeugwechselsystem umfasst, um unterschiedliche Strukturierungen herzustellen. Dies ist beispielsweise auch mit Strahlverfahren möglich. In Kombination mit einer Digitaldruckeinrichtung ergeben sich hier besondere Vorteile, da flexibel unterschiedliche dreidimensional strukturierte Dekorelemente hergestellt werden können.It should also be noted that flexible structuring and coating devices can also be used. For example, a structuring device can be used that includes an embossing tool changing system in order to produce different structures. This is also possible with blasting methods, for example. In combination with a digital printing device, there are special advantages here, since different three-dimensionally structured decorative elements can be produced flexibly.
Im Anschluss an die Beschichtung kann die Oberfläche des Dekorelements optional noch beschichtet bzw. versiegelt werden, um beispielsweise bei einem Fußbodenbelag Schutz vor Verschleiß zu gewährleisten.Following the coating, the surface of the decorative element can optionally also be coated or sealed in order to ensure protection against wear, for example in the case of a floor covering.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung und die Beschichtungseinrichtung im Sinne einer Fließfertigung miteinander verbunden sind und dass aus der ermittelten Relativposition ferner eine Relativgeschwindigkeit der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um eine Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung an eine Fertigungsgeschwindigkeit der Strukturierungseinrichtung anzupassen.In a preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that the structuring device and the coating device are connected to one another in the sense of flow production and that a relative speed of the three-dimensionally structured surface to the coating device is also determined from the determined relative position and used to adapt a production speed of the coating device to a Adjust production speed of the structuring device.
Da im Prozess der Strukturierung zufällige Effekte wie Materialstau, Schlupf oder auch Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können, kann die Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung schwanken. Zugleich stellt der Auftragungsprozess an der Beschichtungseinrichtung eine besonders qualitätsrelevanten Verfahrensschritt dar. Durch die beschriebene Synchronisation der Fertigungsgeschwindigkeiten ist die Strukturierungseinrichtung sozusagen führend für die Steuerung der Fließfertigung. Unerwartete Veränderungen im Materialfluss können somit an der Beschichtungseinrichtung effektiv kompensiert werden.Since random effects such as material jams, slippage or transverse and longitudinal contraction of the material can occur in the structuring process, the production speed at the structuring device can fluctuate. At the same time, the application process on the coating device represents a process step that is particularly relevant to quality. Due to the synchronization of the production speeds described, the structuring device is, so to speak, leading for the control of the flow production. Unexpected changes in the material flow can thus be effectively compensated for at the coating device.
Die Fließfertigung kann hierbei getaktet oder kontinuierlich erfolgen, wobei die Erkennung der Referenzmarke vor oder an der Beschichtungseinrichtung erfolgt und insbesondere die Geschwindigkeit der Referenzmarke (und damit des Dekors) den Beschichtungsprozess steuert. Für die getaktete Fließfertigung eignen sich beispielsweise auch Prägeplatten zur Herstellung der Strukturierung, wohingegen in der kontinuierlichen Fließfertigung Prägewalzen bevorzugt sind.Flow production can be clocked or continuous, with the reference mark being detected in front of or at the coating device and in particular the speed of the reference mark (and thus of the decoration) controlling the coating process. For clocked flow production, for example, embossing plates are also suitable for producing the structuring, whereas embossing rollers are preferred in continuous flow production.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung und die Beschichtungseinrichtung im Sinne einer Durchlauffertigung in einem Materialpuffer miteinander verbunden sind, wobei eine Fertigungsgeschwindigkeit an der Beschichtungseinrichtung und eine Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung entkoppelt sind und aus der ermittelten Relativposition ferner eine Relativgeschwindigkeit der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um die Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung zu steuern.In a further preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that the structuring device and the coating device are connected to one another in the sense of continuous production in a material buffer, with a production speed on the coating device and a production speed on the structuring device being decoupled and also a relative speed from the determined relative position of the three-dimensionally structured surface to the coating device is determined and used to control the production speed of the coating device.
Da im Prozess der Strukturierung zufällige Effekte wie Materialstau, Schlupf oder auch Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können, kann wie oben angesprochen die Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung schwanken. Zugleich stellt der Auftragungsprozess an der Beschichtungseinrichtung wie angesprochen eine besonders qualitätsrelevanten Verfahrensschritt dar. Durch die nun stattfindende Pufferung des Materials nach der Strukturierungseinrichtung können unerwartete Veränderungen im Materialfluss somit an der Beschichtungseinrichtung effektiv kompensiert werden und die Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung kann bspw. auf Basis einer Zuführungsgeschwindigkeit des Materials aus dem Materialpuffer gesteuert werden.Since random effects such as material jams, slippage or also transverse and longitudinal contraction of the material can occur in the structuring process, the production speed at the structuring device can fluctuate, as mentioned above. At the same time, the application process on the coating device, as mentioned, represents a process step that is particularly relevant to quality. Due to the buffering of the material that now takes place after the structuring device, unexpected changes in the material flow can thus be effectively compensated for on the coating device and the production speed of the coating device can, for example, be based on a feed speed of the Materials can be controlled from the material buffer.
Die gepufferte Durchlauffertigung kann hierbei getaktet oder kontinuierlich erfolgen, wobei die Erkennung der Referenzmarke vor oder an der Beschichtungseinrichtung erfolgt und insbesondere die Geschwindigkeit der Referenzmarke (und damit des Dekors) den Beschichtungsprozess steuert. Für die getaktete Durchlauffertigung eignen sich beispielsweise auch Prägeplatten zur Herstellung der Strukturierung, wohingegen in der kontinuierlichen Durchlauffertigung Prägewalzen bevorzugt sind.The buffered flow production can be clocked or continuous, with the reference mark being detected before or at the coating device and in particular the speed of the reference mark (and thus of the decoration) controlling the coating process. For example, embossing plates are also suitable for producing the structuring in clocked throughput production, whereas embossing rollers are preferred in continuous throughput production.
Das Trägerelement kann grundsätzlich als Stückmaterial vorliegen oder auch als Endlosmaterial dem Verfahren der Erfindung zugeführt werden.In principle, the carrier element can be in the form of piece material or can also be supplied to the method of the invention as endless material.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung die dreidimensional strukturierte Oberfläche durch Umformen und/oder Trennen herstellt.In a preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that the structuring device produces the three-dimensionally structured surface by reshaping and/or cutting.
Ein Umformverfahren, beispielsweis ein Prägeverfahren, ist hier bevorzugt, da kein Materialverlust stattfindet und der Prozess sehr schnell und genau durchführbar ist. Für manche Werkstoffe wie etwa Stein ist diese allerdings nicht möglich. Dann wird auf ein Trennverfahren zurückgegriffen.A forming process, for example an embossing process, is preferred here since there is no loss of material and the process can be carried out very quickly and precisely. For some materials such as stone, however, this is not possible. A separation process is then used.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtungseinrichtung das Dekor durch Digitaldrucken aufbringt, da diese Drucktechnik besonders flexibel einsetzbar ist.In a preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that the coating device applies the decoration by digital printing, since this printing technique can be used particularly flexibly.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass und die Referenzmarke und die dreidimensional strukturierte Oberfläche gleichzeitig hergestellt werden.In a preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that the reference mark and the three-dimensionally structured surface are produced simultaneously.
Die Markierungseinrichtung kann dann bevorzugt in der Strukturierungseinrichtung integriert sein. Besonders bevorzugt erfolgen die Strukturierung und die Herstellung der Referenzmarke dann gemeinsam durch Umformen.The marking device can then preferably be integrated in the structuring device. Particularly preferably, the structuring and the production of the reference mark then take place together by reshaping.
In dazu alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass entweder die Referenzmarke vor der dreidimensional strukturierten Oberfläche hergestellt wird und die Referenzmarke zumindest einmal vermessen wird, bevor die dreidimensional strukturierte Oberfläche hergestellt wird oder dass die dreidimensional strukturierte Oberfläche vor der Referenzmarke hergestellt wird und die dreidimensional strukturierte Oberfläche zumindest einmal vermessen wird, bevor die Referenzmarke hergestellt wird.In an alternative preferred embodiment of the method of the invention, it is provided that either the reference mark is produced before the three-dimensionally structured surface and the reference mark is measured at least once before the three-dimensionally structured surface is produced, or that the three-dimensionally structured surface is produced before the reference mark and the three-dimensionally structured surface is measured at least once before the reference mark is produced.
Dies bietet sich besonders für Verfahren, in denen eine simultane Strukturierung und Herstellung der Referenzmarke nur schwer möglich ist, wie etwa bei Strahlverfahren oder wenn aus anderen Gründen getrennte Strukturierungs- und Markierungseinrichtungen verwendet werden sollen. Ebenso bietet sich dies an, wenn zwischen der Strukturierung und Herstellung der Referenzmarke ein Materialtransport erfolgen soll.This is particularly useful for methods in which simultaneous structuring and production of the reference mark is difficult, such as in blasting methods or when separate structuring and marking devices are to be used for other reasons. This is also useful if material is to be transported between the structuring and production of the reference mark.
Die Vermessung der Referenzmarke bzw. der dreidimensional strukturierten Oberfläche erfolgt im Sinne der Erfindung wenigstens bezüglich ihrer Position, damit das jeweils andere Element (Referenzmarke/Strukturierung) relativ dazu definiert positioniert werden kann.According to the invention, the reference mark or the three-dimensionally structured surface is measured at least with respect to its position, so that the respective other element (reference mark/structuring) can be positioned in a defined manner relative thereto.
Die relative Positionierung kann unveränderlich vorbestimmt sein oder flexibel festgelegt werden. Im letztgenannten Fall erfolgt zweckmäßigerweise eine Übergabe der festgelegten relativen Positionierung an die Beschichtungseinrichtung, damit diese nach der Detektion der Referenzmarke schlussfolgern kann, wo sich die Strukturierung befindet. All dies kann beispielsweise über ein gemeinsames Steuergerät realisiert werden.The relative positioning can be invariably predetermined or flexibly fixed. In the latter case, the defined relative positioning is expediently transferred to the coating device, so that it can conclude where the structuring is located after detecting the reference mark. All of this can be implemented, for example, via a common control unit.
Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit können die Referenzmarke bzw. die Strukturierung auch hinsichtlich ihrer Orientierung oder Größe vermessen werden, um das jeweils andere Element relativ dazu definiert zu orientieren oder zu dimensionieren.To further increase the accuracy, the reference mark or the structuring can also be measured with regard to its orientation or size in order to orient or dimension the respective other element in a defined manner relative thereto.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, in der die Referenzmarke und die dreidimensional strukturierte Oberfläche vorzugsweise gleichzeitig hergestellt werden, ist vorgesehen, dass als Referenzmarke eine sich aus der dreidimensional strukturierten Oberfläche ergebende Referenzstruktur zumindest mitverwendet wird. Besonders bevorzugt wird die Referenzmarke gleichzeitig mit der dreidimensional strukturierten Oberfläche hergestellt und eine sich aus der dreidimensional strukturierten Oberfläche ergebende Referenzstruktur als Referenzmarke verwendet.In a preferred embodiment of the method of the invention, in which the reference mark and the three-dimensionally structured surface are preferably produced simultaneously, it is provided that a reference structure resulting from the three-dimensionally structured surface is at least also used as the reference mark. The reference mark is particularly preferably produced simultaneously with the three-dimensionally structured surface and a reference structure resulting from the three-dimensionally structured surface is used as the reference mark.
Hierzu kommen alle in der dreidimensional strukturierten Oberfläche enthaltenen Referenzstrukturen in Betracht, die hinreichend geometrisch bestimmt sind. Die notwendige Genauigkeit solcher Referenzstrukturen ergibt sich aus der erforderlichen Genauigkeit in der Positionierung des Dekors relativ zur dreidimensional strukturierten Oberfläche mittels der nachgelagerten Beschichtungseinrichtung. Exemplarisch kann es sich bei der Referenzstruktur bspw. um eine horizontale und eine vertikale Rille handeln (bspw. repräsentativ für Risse im Holz), die hinreichend gerade und senkrecht zueinander verlaufen, um als Referenzmarke zu dienen. Wie oben bereits erwähnt, können solche Referenzstrukturen auch gezielt in das Design der dreidimensional strukturierten Oberfläche eingeplant werden.All reference structures contained in the three-dimensionally structured surface that are sufficiently geometrically determined come into consideration for this purpose. The required accuracy of such reference structures results from the required accuracy in the positioning of the decoration relative to the three-dimensionally structured surface by means of the downstream coating device. By way of example, the reference structure can be a horizontal and a vertical groove (representative of cracks in the wood, for example), which run sufficiently straight and perpendicular to one another to serve as a reference mark. As already mentioned above, such reference structures can also be specifically planned into the design of the three-dimensionally structured surface.
In solchen Ausgestaltungen des Verfahrens kann die Strukturierungseinrichtung zugleich als Markierungseinrichtung betrachtet werden, da sie sowohl die dreidimensional strukturierte Oberfläche als auch die darin enthaltene Referenzstruktur bzw. Referenzmarke herstellt.In such configurations of the method, the structuring device can also be regarded as a marking device, since it produces both the three-dimensionally structured surface and the reference structure or reference mark contained therein.
Ferner können Referenzstrukturen der dreidimensional strukturierten Oberfläche auch lediglich als Teil einer Referenzmarke dienen, wobei ein anderer Teil der Referenzmarke weiterhin separat mit der Markierungseinrichtung hergestellt wird.Furthermore, reference structures of the three-dimensionally structured surface can also only serve as part of a reference mark, with another part of the reference mark still being produced separately with the marking device.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein dreidimensional strukturiertes Dekorelement, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung.A further aspect of the invention relates to a three-dimensionally structured decorative element, produced in a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Fußbodenbelagselement.This is preferably a floor covering element.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Produktionssystem, ausgebildet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.A further aspect of the invention relates to a production system designed to carry out a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
Vorzugsweise ist das Produktionssystem der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und eingerichtet.The production system of the invention is preferably designed and set up to carry out the method according to the invention.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.A further aspect of the invention relates to a control device designed and set up to carry out a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
Bevorzugt ist das Steuergerät der Erfindung ausgebildet und eingerichtet, um ein Produktionssystem gemäß der Erfindung zu steuern. Besonders bevorzugt vermag das Steuergerät dabei die Strukturierungseinrichtung, die Markierungseinrichtung, die Beschichtungseinrichtung und etwaige Erkennungs- oder Messsysteme zu steuern und deren Daten zu verarbeiten.The control unit of the invention is preferably designed and set up to control a production system according to the invention. The control unit is particularly preferably able to control the structuring device, the marking device, the coating device and any detection or measuring systems and to process their data.
Mit Hinblick auf mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen dreidimensional strukturierten Dekorelements sowie des erfindungsgemäßen Produktionssystems und Steuergeräts wird angemerkt, dass alle in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbarten Merkmale dieser Vorrichtungen bzw. Erzeugnisse der Erfindung auch als deren eigenständige Merkmale in möglichen Ausgestaltungen offenbart werden. Analog werden etwaige in Bezug auf die genannten erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Erzeugnisse offenbarte Verfahrensmerkmale auch als eigenständige Merkmale möglicher Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart.With regard to possible configurations of the three-dimensionally structured decorative element according to the invention and the production system and control unit according to the invention, it is noted that all features of these devices or products of the invention disclosed in the description of the method according to the invention are also disclosed as their independent features in possible configurations. Analogously, any method features disclosed in relation to the named devices or products according to the invention are also disclosed as independent features of possible configurations of the method according to the invention.
Grundsätzlich gilt, dass alle Merkmale, die hierin mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform offenbart werden, auch mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar sind. Dies gilt insbesondere auch auszugsweise für einzelne Merkmale, solange hierin nicht explizit darauf hingewiesen wird, dass zwischen bestimmten Merkmalen ein untrennbarer funktional-technischer Zusammenhang besteht, der zur Ausführung der Erfindung beibehalten werden muss.In principle, all features that are disclosed herein with reference to a specific embodiment can also be combined with other embodiments of the invention. This also applies in particular to individual features, as long as it is not explicitly pointed out here that there is an inseparable functional-technical connection between certain features, which must be maintained in order to implement the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen exemplarisch erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines erfindungsgemäßen Produktionssystems; -
2 Referenzmarken in unterschiedlichen Varianten; und -
3 ein erfindungsgemäßes dreidimensional strukturiertes Dekorelement.
-
1 the sequence of a method according to the invention using a production system according to the invention; -
2 reference marks in different variants; and -
3 an inventive three-dimensionally structured decorative element.
Das Produktionssystem 12 umfasst eine Strukturierungseinrichtung 14, eine Markierungseinrichtung 16 und eine Beschichtungseinrichtung 18, auf die später noch detaillierter eingegangen wird. Das Produktionssystem 12 umfasst ferner ein Steuergerät 20, das hier entsprechend dem exemplarischen Produktionssystem 12 ausgebildet und eingerichtet ist, das Produktionssystem 12 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern. Das Steuergerät 20 tauscht zu diesem Zweck nach Bedarf Daten 60 mit den jeweiligen Einrichtungen 14, 16, 18 oder auch weiteren Subsystemen des Produktionssystems 12 aus.The
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des dreidimensional strukturierten Dekorelements 10 umfasst einen ersten Schritt, in dem eine Bereitstellung eines Trägerelements 22 erfolgt. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Trägerelement 22 exemplarisch um einen Fußbodenbelagsrohling, der aus einem Vinylwerkstoff oder einem Laminat umfassend Vinylwerkstoff besteht. Entsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel also ein dreidimensional strukturiertes Fußbodenbelagselement 24 als dreidimensional strukturiertes Dekorelement 10 hergestellt. Das Trägerelement 22 wird hier exemplarisch als Endlosmaterial bereitgestellt und der Strukturierungseinrichtung 14 in der durch den dicken Pfeil am linken Ende des Dekorelements 10 angedeuteten Richtung zugeführt.The method according to the invention for producing the three-dimensionally structured decor element ment 10 comprises a first step in which a
In einem zweiten Schritt erfolgt dann in der Strukturierungseinrichtung 14 eine Herstellung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 an dem Trägerelement 22. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Strukturierungseinrichtung 14 die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 exemplarisch durch Umformen her. Sie umfasst zu diesem Zweck in dieser Ausführungsvariante eine Walze 28, mit der die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 in das Trägerelement 22 eingeprägt wird. In anderen Ausführungsvarianten kann die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mittels eines geprägten Pressbleches erzeugt werden. Die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 entspricht in diesem Beispiel einer natürlichen Holzoberfläche, die hierfür typische Risse 30 oder auch Astansätze 32 aufweist (vergleiche
In diesem Ausführungsbeispiel wird gleichzeitig mit dem zweiten Schritt ein dritter Schritt durchgeführt, der in anderen Ausführungsbeispielen aber auch zeitlich versetzt erfolgen kann. In dem dritten Schritt wird mit der Walze 28 zusammen mit der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 eine Referenzmarke 34 (vergleiche
Die hergestellte Referenzmarke 34 steht mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 bezüglich ihrer Position 36 (vergleiche
Bevor hierauf näher eingegangen wird, soll die Referenzmarke 34 selbst anhand von
Anknüpfend an die Erläuterung der
In
Die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 kann als sich periodisch wiederholendes Muster im Sinne einer Endlosstrukturierung vorliegen. Beispielsweise kann
In dem vorliegenden Beispiel läuft das Verfahren als Fließfertigung ab, in der durch den dicken Pfeil am linken Ende des Dekorelements 10 angedeuteten Richtung. Somit produziert die Walze 28 fortlaufend oder getaktet die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mit der Referenzmarke 34, hier exemplarisch in periodisch wiederkehrenden Abschnitten 45 gemäß
Nach Verlassen der Strukturierungseinrichtung 14 passiert ein solcher Abschnitt 45 des Trägerelements 22 mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 und der hergestellten Referenzmarke 34 in einem vierten Schritt ein Erkennungssystem 48 des Produktionssystems 12. Das Erkennungssystem 48 ist hier exemplarisch als optisches Messsystem in Form einer Kamera 49 implementiert und kann ebenfalls Daten 60 mit dem Steuergerät 20 austauschen. Das Erkennungssystem 48 detektiert die Referenzmarke 34 (vgl.
In einem fünften Schritt folgt dann ein Aufbringen eines Dekors 52 auf die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mit der Beschichtungseinrichtung 18. Das Dekor 52 entspricht einem Farbschichtäquivalent der in
Der in
Bevorzugt kommt für das Aufbringen des Dekors 52 ein Digitaldruckverfahren zum Einsatz.A digital printing process is preferably used for applying the
Es wurde bereits angesprochen, dass die Strukturierungseinrichtung 14 und die Beschichtungseinrichtung 18 im Sinne einer Fließfertigung miteinander verbunden sind.It has already been mentioned that the
Mit besonderem Vorteil kann aus der ermittelten Relativposition 50 ferner eine Relativgeschwindigkeit 54 und bei Bedarf eine Relativbeschleunigung 55 der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 zur Beschichtungseinrichtung 18 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit 54 kann verwendet werden, um eine Fertigungsgeschwindigkeit 56 der Beschichtungseinrichtung 18 an eine Fertigungsgeschwindigkeit 58 der Strukturierungseinrichtung 14 anzupassen (dies gilt analog für relative Beschleunigungen).A
Hierzu kann das Erkennungssystem 48 wie in
Das Erkennungssystem 48 kann prinzipiell aber auch nur zwischen der Beschichtungseinrichtung 18 und der Strukturierungseinrichtung 14 angeordnet sein oder zwischen der Markierungseinrichtung 16 und der Beschichtungseinrichtung 18 angeordnet sein.In principle, however, the
Angemerkt sein noch, dass die in
In solch einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens ist nämlich bevorzugt, dass die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 zumindest einmal vermessen wird, bevor die Referenzmarke 34 hergestellt wird, damit die Referenzmarke 34 bestimmungsgemäß zur dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 positioniert wird.In such an alternative embodiment of the method, it is preferred that the three-dimensionally structured
In solchen Verfahren kann die Markierungseinrichtung 16 als separate Einrichtung bspw. zwischen der in
Die Beschichtungseinrichtung 18 verfügt dann zusätzlich wiederum über die Kamera 51 zur Erkennung der Referenzmarke 34.The
Grundsätzlich kann optional, nachdem das Dekors 52 hergestellt worden ist, noch eine Versiegelung 62 auf das Dekor 52 aufgebracht werden, um beispielsweise hier das Fußbodenbelagselement 24 gegen Verschleiß zu schützen. Hierzu kann das Produktionssystem 12 eine optionale Versiegelungseinrichtung 64 umfassen.In principle, after the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- dreidimensional strukturiertes Dekorelementthree-dimensional structured decorative element
- 1212
- Produktionssystemproduction system
- 1414
- Strukturierungseinrichtungstructuring facility
- 1616
- Markierungseinrichtungmarking device
- 1818
- Beschichtungseinrichtungcoating device
- 2020
- Steuergerätcontrol unit
- 2222
- Trägerelementcarrier element
- 2424
- Fußbodenbelagselementflooring element
- 2626
- dreidimensional strukturierte Oberflächethree-dimensional structured surface
- 2828
- Walzeroller
- 3030
- RissCrack
- 3232
- Astansatzbranch base
- 3434
- Referenzmarkereference mark
- 3636
- Position (der Referenzmarke)Position (of the reference mark)
- 3737
- Position (der dreidimensional strukturierten Oberfläche)Position (of the three-dimensional structured surface)
- 3838
- Fadenkreuz mit unterschiedlichen KantenlängenCrosshairs with different edge lengths
- 3939
- Position (des Astansatzes)position (of the branch base)
- 4040
- Fadenkreuz mit gleichen KantenlängenCrosshairs with equal edge lengths
- 4242
- gleichschenkliges Dreieckisosceles triangle
- 4444
- Längsrichtung (des Trägerelements)longitudinal direction (of the support element)
- 4545
- Abschnitt (der dreidimensional strukturierten Oberfläche)Section (of the three-dimensional structured surface)
- 4646
- Querrichtung (des Trägerelements)transverse direction (of the support element)
- 4848
- Erkennungssystemdetection system
- 4949
- Kameracamera
- 5050
- Relativposition (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)Relative position (reference mark for the coating device)
- 5151
- Kameracamera
- 5252
- Dekordecor
- 5454
- Relativgeschwindigkeit (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)Relative speed (reference mark for the coating device)
- 5555
- Relativbeschleunigung (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)Relative acceleration (reference mark for the coating device)
- 5656
- Fertigungsgeschwindigkeit (der Beschichtungseinrichtung)production speed (of the coating device)
- 5858
- Fertigungsgeschwindigkeit (der Strukturierungseinrichtung)production speed (of the structuring device)
- 6060
- DatenData
- 6262
- Versiegelungsealing
- 6464
- Versiegelungseinrichtungsealing device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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