DE102022119379A1

DE102022119379A1 - Applikationswerkzeug und Applikationssystem zum Applizieren einer Modellmasse auf einen Modellgrundkörper

Info

Publication number: DE102022119379A1
Application number: DE102022119379.9A
Authority: DE
Inventors: Niels Neumann; Markus Gleitz; Christian Betz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-08-02
Filing date: 2022-08-02
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Applikationswerkzeug (1) zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper, mittels welchem sich Modelliermasse schneller, einfacher und exakter, insbesondere automatisierbar applizieren lässt. Das Applikationswerkzeug umfasst eine Applikationseinrichtung (3), die ein Applikationsrohr (4) und mit einer Applikationsdüse (5) aufweist, wobei das Applikationsrohr (4) zum Fördern der Modelliermasse und die Applikationsdüse (5) zum Austretenlassen der Modelliermasse ausgebildet ist, eine Heißluftströmungseinrichtung (6) mit einer ringförmig um das Applikationsrohr (4) ausgebildeten Austrittseinheit (7), durch welche Heißluft zum Erwärmen des Modellgrundkörpers (2) ausströmbar ist, sowie eine Anschlusseinrichtung (8) zum Verbinden der Applikationseinrichtung (3) mit einer Fördervorrichtung zur Förderung der Modelliermasse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Applikationswerkzeug zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper, sowie ein entsprechendes Applikationssystem.
Im Bereich Fahrzeugdesign wird Modelliermasse dazu verwendet, dreidimensionale plastische Modelle eines Fahrzeugexterieurs eines Fahrzeuges zu fertigen. Neben Skizzen und Computermodellen ist die Herstellung des Modells aus Modelliermasse ein wesentlicher Teil der Formfindung eines neuen Fahrzeuges. Das Modell ermöglicht eine genaue physische Beurteilung von Proportionen und Formen. Auch kann am Modell das Design unmittelbar weiterentwickelt werden. Während der Designfindung werden in mehreren Stufen die Modelle iterativ überarbeitet.
Fahrzeugmodelle aus Modelliermasse werden in der Regel im Maßstab 1:1 oder 1:4 hergestellt, die aus mehreren Schichten bestehen können. Auf einem Unterbau, beispielsweise aus Holz oder Stahl, sind beispielsweise Kunststoffplatten befestigt. Darauf wird die Modelliermasse in einer bis zu 20 cm dicken Lage aufgetragen bzw. appliziert. Der Vorteil der Modelliermasse besteht darin, dass dieses in einem erwärmten Zustand modellierbar ist und bei Raumtemperatur fest, d.h. form- und kantenstabil, ist.
Das Applizieren der Modelliermasse erfolgt dabei durch Handarbeit. Dazu wird die Modelliermasse in handlichen Blöcken auf etwa 50°C bis 80°C erwärmt, sodass diese formbar ist. Ebenso muss bereits applizierte Modelliermasse auf dem zu bearbeitenden Modell erwärmt werden, bevor die erwärmte Modelliermasse auf das Modell appliziert werden kann, sodass sich die bereits applizierte Modelliermasse und die zu applizierende Modelliermasse zu einer homogenen Verbindung zusammenfügen kann, um ein Abblättern, Abplatzen oder Abfallen der Modelliermasse zu unterbinden. Hierzu wird händisch ein Heißluftfön verwendet und die Modelliermasse mit der Hand schichtweise auf das Modell grob mit einem Übermaß aufgetragen. Ist die Modelliermasse auf dem Modell abgekühlt, ist diese maschinell per CNC-Fräse bearbeitbar, um exakte Formen und Konturen herauszuarbeiten.
Das händische Applizieren ist körperlich sehr belastend und bei großen Flächen sehr zeitintensiv. Ferner ist beim händischen Applizieren die Menge der benötigten Modelliermasse durch die auszuführende Person schwer abschätzbar, sodass in den meisten Fällen ein sehr hohes Übermaß an Modelliermasse appliziert wird, wobei die übermäßige Modelliermasse abgefräst und entsorgt werden muss.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug und ein System bereitzustellen, mit der sich Modelliermasse schneller, einfacher und exakter, insbesondere automatisierbar, auf ein Modell applizieren lässt.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch einen ersten Aspekt der Erfindung wird Applikationswerkzeug zum Applizieren einer vorgegebenen Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper bereitgestellt. Das Applikationswerkzeug umfasst eine Applikationseinrichtung, die ein Applikationsrohr mit einer Applikationsdüse aufweist, wobei das Applikationsrohr zum Fördern der Modelliermasse und die Applikationsdüse zum Austretenlassen der Modelliermasse ausgebildet ist. Das Applikationswerkzeug umfasst weiter eine Heißluftströmungseinrichtung mit einer ringförmig um das Applikationsrohr ausgebildeten Austrittseinheit, durch welche Heißluft zum Erwärmen des Modellgrundkörpers ausströmbar ist, und eine Anschlusseinrichtung zum Verbinden der Applikationseinrichtung mit einer vorgegebenen Fördervorrichtung zur Förderung der Modelliermasse.
Das Applikationswerkzeug kann ein händisch bedienbares Werkzeug sein. Vorzugsweise kann das Applikationswerkzeug durch eine Maschine bedient werden. Insbesondere kann das Applizieren der Modelliermasse durch die Maschine automatisch, also ohne Zutun eines Menschen, automatisch erfolgen.
Unter einem Applizieren kann auch ein Aufbringen verstanden werden, wobei die Modelliermasse auf eine äußere Oberfläche des Modellgrundkörpers appliziert bzw. aufgebracht wird. Bei der Modelliermasse kann sich insbesondere um Industrieplastilin (engl.: Industrial Design Clay) oder kurz Clay handeln. Beim Applizieren der Modelliermasse ist es insbesondere vorgesehen, dass die Modelliermasse erwärmt bzw. vorgewärmt ist, sodass diese applizierbar und/oder modellierbar ist.
Insbesondere kann die Modelliermasse bereits erwärmt dem Applikationswerkzeug bereitgestellt werden, insbesondere mit einer Temperatur von 50°C bis 80°C, sodass diese bereits in einem applizierbaren bzw. modellierbaren Zustand ist. Beispielsweise kann die Modelliermasse in einem Fass, welches sich in einer Wärmekammer befindet, erwärmt werden.
Der vorgegebene Modellgrundkörper kann insbesondere ein Grundkörper für ein Kraftfahrzeugmodell sein, wobei unter einem Kraftfahrzeugmodell eine dreidimensionale, plastische Abbildung eines Kraftfahrzeuges verstanden werden kann. Der Modellgrundkörper kann insbesondere einen Unterbau bzw. Unterbaukonstruktion, beispielsweise aus Holz oder Stahl, umfassen, sowie darauf angeordneten Kunststoffplatten, vorzugsweise Polyurethanplatten. Der Modellgrundkörper, der lediglich aus dem Unterbau und den Kunststoffplatten besteht, bildet sehr grob und mit einem deutlichen Untermaß ein Kraftfahrzeug nach. Dieses kann auch als Grundmodell bezeichnet werden. Bei dem Applizieren der Modelliermasse auf das Grundmodell kann es der Fall sein, dass das Grundmodell nicht lokal vorgewärmt werden muss, bevor die Modelliermasse appliziert werden kann.
Auf das Grundmodell kann bereits ausgehärtete Modelliermasse appliziert sein, beispielsweise in vorherigen Designschritten, sodass der Modellgrundkörper den Unterbau, die Kunststoffplatten und die bereits applizierte und ausgehärtete Modelliermasse umfasst.
Das Applikationswerkzeug umfasst insbesondere die Applikationseinrichtung zum Applizieren der Modelliermasse. Die Applikationseinrichtung umfasst zumindest das Applikationsrohr, insbesondere ein Hohlrohr, welches innenseitig hohl ist und innenseitig die Modelliermasse fördern kann. Das Rohr kann insbesondere ein Stahlrohr sein und einen runden Querschnitt aufweisen. Eine Wand des Applikationsrohres kann insbesondere beheizbar sein, sodass sich innenseitig befindliche Modellierwasser erwärmt bzw. warmgehalten werden kann. Das Applikationsrohr ist dabei nicht auf eine Querschnittsform, einen Durchmesser, eine Länge und/oder eine Wandstärke beschränkt.
Die Applikationseinrichtung umfasst weiterhin die Applikationsdüse, die an einem ersten distalen Ende des Applikationsrohres formschlüssig und bündig angeordnet sein kann. Die Applikationsdüse und das Applikationsrohr kann insbesondere aus einem gemeinsamen Werkstück hergestellt, vorzugsweise geformt oder gedreht oder insbesondere mittels einem 3D-Druckverfahren gedruckt worden sein. Somit kann die Applikationsdüse ebenfalls aus Stahl gefertigt sein. Die Applikationsdüse kann ebenso beheizbar sein. Die Applikationsdüse weist insbesondere eine Düsenöffnung auf, wobei die Applikationsdüse im Verlauf vom ersten distalen Ende des Rohres zur Düsenöffnung einen veränderlichen Querschnitt aufweisen kann. Vorzugsweise kann die Applikationsdüse konfus ausgebildet sein, sodass ein Querschnitt der Düsenöffnung kleiner als der Querschnitt des Applikationsrohres sein kann. Aus der Öffnung der Applikationsdüse kann die Modelliermasse austreten. Die Form und Größe der Öffnung kann je nach genauer Anforderung wählbar sein.
Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass mittels des Applikationswerkzeuges die austretende Modelliermasse unmittelbar auf einen Applikationsbereich der Oberfläche des Modellgrundkörpers auftrifft. Insbesondere kann somit und aufgrund der viskosen Eigenschaft der erwärmten Modelliermasse diese mittels des Applikationswerkzeuges auf den Applikationsbereich unter einem gewissen Druck aufgebracht werden.
Des Weiteren umfasst das Applikationswerkzeug die Anschlusseinrichtung, die direkt oder indirekt fluidisch mit einem zweiten distalen Ende des Applikationsrohres verbunden sein kann. Beispielsweise kann an die Anschlusseinrichtung ein Förderschlauch der vorgegebenen Fördervorrichtung angeschlossen, insbesondere aufgeschraubt oder aufgesteckt, werden. Durch die Fördervorrichtung kann dem Applikationswerkzeug vorzugsweise kontinuierlich und/oder bedarfsgerecht die erwärmte Modelliermasse bereitgestellt werden.
Des Weiteren umfasst das Applikationswerkzeug die Heißluftströmungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Modellgrundkörper zu erwärmen. Insbesondere kann der Modellgrundkörper durch die Heißluft lediglich lokal erwärmt werden. Vorzugsweise kann ein Umfeldbereich auf dem Modellgrundkörper erwärmt werden, wobei der Umfeldbereich den Applikationsbereich umfasst bzw. aufweist und diesen, insbesondere ringförmig, umschließt.
Zum Erwärmen des Umfeldbereiches, der den Applikationsbereich beinhaltet, ist die Austrittseinheit der Heißluftströmungseinrichtung ringförmig um das Applikationsrohr ausgebildet, wobei zumindest eine Austrittsöffnung der Austrittseinheit in eine vorgesehene Richtung zum Umfeldbereich des Modellgrundkörpers gerichtet ist. Insbesondere ist die Heißluft durch die zumindest eine Austrittsöffnung aus der Austrittseinheit strömbar. Die Austrittseinheit kann beispielsweise aus Stahl gefertigt, insbesondere in einem 3D-Druckverfahren gedruckt sein.
Vorzugsweise kann der Heißluftströmungseinrichtung über eine Schnittstelle der Heißluftströmungseinrichtung, die mit einer Luftquelle verbunden ist, Luft, insbesondere Druckluft, zugeführt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Applikationswerkzeug ein Gebläse umfasst, welches Luft aus der Umgebung fördern und der Heißluftströmungseinrichtung zuführen kann. Es kann vorgesehen sein, dass die zugeführte Luft bereits als Heißluft zuführbar oder Luft durch die Heißluftströmungseinrichtung zu Heißluft aufheizbar ist. Vorzugsweise ist die ausströmbare Heißluft mehrere Hundert Grad Celsius heiß, insbesondere zwischen 300 und 800 Grad. Durch Ausströmen und Aufprallen der Heißluft auf den Umfeldbereich kann dieser mittels des Applikationswerkzeuges erwärmt werden.
Das Applikationswerkzeug bietet somit vorteilhaft die Möglichkeit, gleichzeitig in einem Arbeitsschritt Modelliermasse auf den Applikationsbereich zu applizieren und den Umfeldbereich zu erwärmen. Insbesondere kann durch das Applikationswerkzeug vorteilhaft gewährleistet werden, dass bei einem Führen des Applikationswerkzeuges entlang der Oberfläche des Modellgrundkörpers der Applikationsbereich stets erwärmt ist, da sich durch das Führen des Applikationswerkzeuges auch der Applikationsbereich immer in den bereits erwärmten Umfeldbereich hineinwandert. Dadurch wird der Prozess des Erwärmens und Applizierens deutlich vereinfacht und beschleunigt. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Werkzeug in alle Richtungen über den Modellgrundkörper geführt werden kann, da der erwärmte Umfeldbereich den Applikationsbereich ringförmig umschließt. Infolgedessen kann das Führen des Applikationswerkzeuges uneingeschränkt von einer Richtungsbeschränkung appliziert werden. Zudem muss die die Modelliermasse nicht mehr durch kraftraubende, händische Arbeit auf den Modellgrundkörper aufgebracht werden, sondern kann mittels des Applikationswerkzeuges aufgebracht werden. Darüber hinaus kann das Applizieren exakter erfolgen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Applikationseinrichtung und die Heißluftströmungseinrichtung thermisch voneinander isoliert sind. Zur thermischen Isolierung kann beispielsweise ein thermischer Isolator, beispielsweise ein Kunststoff oder eine thermische Abschirmplatte zwischen der Applikationseinrichtung und die Heißluftströmungseinrichtung angeordnet sein. Des Weiteren kann Luft als thermische Isolator dienen.
Insbesondere kann die Heißluftströmungseinrichtung mehrere Hundert Grad Celsius und die Applikationseinrichtung unter 100°C heiß sein. Durch eine thermische Isolation der Applikationseinrichtung und der Heißluftströmungseinrichtung kann somit ein Wärmetransport reduziert werden. Dadurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass die Applikationseinrichtung überhitzt und dadurch die innerhalb der Applikationseinrichtung geführte Modelliermasse zu heiß wird. Dadurch könnte diese zu weich werden, um modellierbar zu sein bzw. thermisch zerstört werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die ringförmige Austrittseinheit radial beabstandet um das Applikationsrohr ausgebildet ist. Insbesondere befindet sich zwischen der Austrittseinheit und dem Applikationsrohr Luft. Ein direkter Wärmetransport mittels Wärmediffusion zwischen der Austrittseinheit und dem Applikationsrohr wird somit verhindert. Statt Luft kann auch ein fester, thermischer Isolator im radialen Abstand vorgesehen sein. Somit wird ein Wärmetransport weiter vorteilhaft reduziert.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein axialer Abstand zwischen der Applikationsdüse und der Austrittseinheit einstellbar ist. Insbesondere können die Applikationsdüse und die Austrittseinheit in einer axialen Richtung versetzt sein. Insbesondere kann die Austrittseinheit weiter axial von dem vorgesehenen Modellgrundkörper entfernt sein als die Applikationsdüse.
Bevorzugt ist der axiale Abstand in der axialen Richtung einstellbar ist. Die axiale Richtung erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Länge des Applikationsrohres, wobei eine radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung definiert ist. Der axiale Abstand kann insbesondere durch eine Einstellvorrichtung des Applikationswerkzeuges verändert werden, wobei beispielsweise die Austrittseinheit gegenüber einem Gestell des Applikationswerkzeuges, an dem die Austrittseinheit montiert sein kann, verschiebbar ist. Vorzugsweise kann durch die Einstellvorrichtung die Austrittseinheit arretiert werden, beispielsweise mittels einer Schraube in einer länglichen Nut der Austrittseinheit.
Die Einstellbarkeit des axialen Abstandes bietet den Vorteil, dass damit auch eine Aufpralltemperatur der Heißluft bei dem Aufprall auf den Umfeldbereich bei konstanter Temperatur einstellbar ist, wobei die Aufpralltemperatur zunimmt, je kleiner der axiale Abstand ist. Somit kann eine Aufwärmzeit des Umfeldbereiches auf eine vorgesehene Temperatur beeinflusst werden, die insbesondere abgestimmt werden kann mit einer Führungsgeschwindigkeit des Applikationswerkzeuges über den Modellgrundkörper. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass durch den Abstand ein Radius des erwärmbaren Umfeldbereiches einstellbar ist, wobei der Radius mit zunehmenden Abstand ebenfalls zunimmt.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Austrittseinheit eine Vielzahl von Austrittsöffnungen umfasst. Bevorzugt sind die Austrittsöffnungen der Vielzahl von Austrittsöffnungen in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Die Vielzahl von Austrittsöffnungen oder eine jeweils eine Teilmenge der Vielzahl können beispielsweise jeweils über einen jeweils zugehörigen Kanal der Austrittseinheit mit einem gemeinsamen Primärkanal fluidisch verbunden, welcher die Heißluft fördert, sodass die Heißluft gleichmäßig auf alle Kanäle verteilt werden kann. Durch die gleichmäßige Verteilung der in der Umfangsrichtung verteilten Austrittsöffnungen kann folglich der Umfeldbereich gleichmäßig erwärmt werden. Somit kann vorteilhaft das Applikationswerkzeug richtungsunabhängig über den Modellgrundkörper geführt werden. Vorzugsweise umfasst die Austrittseinheit zwischen vier und zwanzig Austrittsöffnungen und entsprechend zugehörige vier bis zwanzig Kanäle. Vorzugsweise umfasst die Austrittseinheit zwei Primärkanäle, wobei jeweils eine Hälfte der Vielzahl an Kanälen mit einem der zwei Primärkanäle verbunden ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Heißluftströmungseinrichtung zumindest ein elektrisches Heizelement zum Erhitzen einer Luftströmung umfasst. Das elektrische Heizelement kann insbesondere als Heizstab oder Heizturbine ausgebildet sein. Beispielsweise kann jeweils ein elektrisches Heizelement innerhalb des zumindest einen Primärkanals angeordnet sein, wobei die Luftströmung während eines Durchlaufes erhitzt werden kann. Vorzugsweise kann eine Heizleistung des elektrischen Heizelementes einstellbar sein, dass eine Aufpralltemperatur des Heißgases indirekt einstellbar ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Aufwärmzeit des Umfeldbereiches beeinflusst werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Applikationseinrichtung ein elektrisches Wärmeelement zum Warmhalten der Modelliermasse umfasst. Somit kann sichergestellt werden, dass die Modelliermasse innerhalb der Applikationseinrichtung nicht erkaltet und damit aushärtet. Das Wärmeelement kann beispielweise als Heizdrähte ausgebildet sein, die sich innerhalb und/oder außen an der Applikationseinrichtung befinden. Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, dass eine Strahlungswärme der Heißluftströmungseinrichtung ausreichend ist, um die Applikationseinrichtung zu erwärmen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Applikationseinrichtung eine Dosiereinheit, insbesondere eine Dosierpumpe, umfasst, mittels welcher die Modelliermasse dosierbar in das Applikationsrohr förderbar ist. Die Dosiereinheit kann vorzugsweise zwischen dem zweiten distalen Ende des Applikationsrohres und der Anschlusseinrichtung angeordnet sein. Die Dosiereinheit kann insbesondere dazu ausgebildet sein, einen Masse- bzw. Volumenstrom der Modelliermasse exakt einzustellen, bzw. diesen zu stoppen oder anlaufen zu lassen. Insbesondere kann mittels der Dosiereinheit eine exakt vorgesehene Menge an Modelliermasse auf den Modellgrundkörper appliziert werden. Ein unkontrolliertes Auslaufen bzw. Nachlaufen der Modelliermasse aus der Applikationsöffnung kann mittels der Dosiereinheit vorteilhaft unterbunden werden. Insbesondere kann die Dosiereinheit als Dosierpumpe oder Dosierventil ausgebildet sein. Die Dosiereinheit kann vorzugsweise mit einer Pumpe der Fördervorrichtung zusammenwirken.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Applikationseinrichtung eine Schnittstelle umfasst, mittels welcher das Applikationsrohr mit der Applikationsdüse oder die Applikationsdüse auswechselbar ist.
Insbesondere können unterschiedliche Applikationsrohre und/oder unterschiedliche Applikationsdüsen für unterschiedliche Anwendungsszenarien vorgesehen sein. Beispielsweise ist eine Düsenöffnung weit bei einem groben Applizieren ausgebildet, im Vergleich zu einer engen Düsenöffnung bei einem exakten oder filigranen Applizieren der Modelliermasse. Somit kann durch den Wechsel des Applikationsrohres mit der Applikationsdüse bzw. durch den Wechsel lediglich der Applikationsdüse das Applikationswerkzeug vorteilhaft für unterschiedliche Anwendungsszenarien geeignet sein.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Applikationswerkzeug ein Grundgestell umfasst, an der die Applikationseinrichtung und die Heißluftströmungseinrichtung montiert ist. Bevorzugt bildet das Grundgestell eine mechanische Schnittstelle zu einem vorgegebenen Roboter, insbesondere zu einem Roboterarm, aus.
Das Grundgestell kann insbesondere mehrere Verbindungselemente aufweisen, mittels welchen die Komponenten des Applikationswerkzeuges miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschraubt werden können. Darüber hinaus kann das Grundgestell, und damit das Applikationswerkzeug, mit einer komplementär ausgebildeten Schnittstelle des vorgegebenen Roboters verbunden werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Applikationswerk weitere Schnittstellen aufweist, wie beispielsweise eine pneumatische, elektrische und/oder elektronische Schnittstelle zur automatischen Bedienung und/oder automatischen Steuerung des Applikationswerkzeuges.
Durch einen zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Applikationssystem zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper bereitgestellt. Das Applikationssystem umfasst das erfindungsgemäße Applikationswerkzeug, einen Roboter, insbesondere einen Roboterarm, der mit dem Applikationswerkzeug verbunden ist, eine Fördervorrichtung zur Förderung der Modelliermasse, die mit der Applikationseinrichtung verbunden ist, und eine Steuereinheit zur Steuerung des Applikationssystems.
Durch das Applikationssystem kann insbesondere die Modelliermasse automatisch bzw. vollautonom auf den Modellgrundkörper appliziert werden. Insbesondere gibt die Steuereinheit jeweilige Steuersignale an das Applikationswerkzeug, den Roboterarm und die Fördervorrichtung aus, sodass diese aufeinander abgestimmt einen Prozess des Applizierens automatisch durchführen können.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikationswerkzeuges;
2 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Applikationswerkzeuges in einer Position zum Applizieren einer Modelliermasse;
3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Applikationssystems.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Applikationswerkzeuges 1 zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper 2. Das Applikationswerkzeug 1 umfasst eine Applikationseinrichtung 3, die ein Applikationsrohr 4 und mit einer Applikationsdüse 5 aufweist, wobei das Applikationsrohr 4 zum Fördern der Modelliermasse und die Applikationsdüse 5 zum Austretenlassen der Modelliermasse ausgebildet ist. Das Applikationswerkzeug 1 umfasst weiter eine Heißluftströmungseinrichtung 6 mit einer ringförmig um das Applikationsrohr 4 ausgebildeten Austrittseinheit 7, durch welche Heißluft zum Erwärmen des Modellgrundkörpers 2 ausströmbar ist, und eine Anschlusseinrichtung 8 zum Verbinden der Applikationseinrichtung 3 mit einer vorgegebenen Fördervorrichtung 17 zur Förderung der Modelliermasse.
Im gezeigten Beispiel ist das Applikationswerkzeug 1 als Applikationskopf eines vorgegebenen Roboters 15, insbesondere eines vorgegebenen Roboterarmes, ausgebildet, die über eine mechanische Schnittstelle 14 eines Grundgestells 21 des Applikationswerkzeuges 1 miteinander verbunden sein können. Insbesondere kann die mechanische Schnittstelle 14 über ein Verbindungsstück 19 mit einer Roboterschnittstelle 20 des Roboters 15 verbunden sein, sodass ein Winkel zwischen Roboterschnittstelle 20 und dem Applikationswerkzeug 1 gegeben sein kann.
Das Grundgestell 21 kann verschiedene Verbindungselemente aufweisen, um die jeweiligen Komponenten des Applikationswerkzeuges mechanisch zu verbinden, sodass das Applikationswerkzeug eine Einheit bildet.
Über die Anschlusseinrichtung 8 kann die erwärmte Modelliermasse in die Applikationseinrichtung 3 befördert werden, vorzugsweise durch die externe Fördervorrichtung 17 (nicht gezeigt). Beispielsweise wird die Modelliermasse in eine Dosiereinheit 12 der Applikationseinrichtung 3 gefördert. Die Dosiereinheit 12 kann dazu ausgebildet sein, die Modelliermasse dosierbar in das Applikationsrohr 4 zu fördern, die direkt an die Dosiereinheit 12 angeschlossen sein kann. Dadurch kann eine genau dosierte Menge an Modelliermasse auf den Modellgrundkörper 2 appliziert werden. Das Applikationsrohr 4 kann beispielsweise an dessen distalen Ende die Applikationsdüse 5 ausbilden, welche konfusorartig ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Applikationseinrichtung 3 durch ein Wärmeelement 11 erwärmbar sein, sodass die Modelliermasse eine gewünschte Temperatur beibehält.
Das Applikationsrohr 4 bzw. die Applikationsdüse 5 kann beispielsweise über eine Schnittstelle 13 austauschbar mit dem Grundgestell 21 verbunden sein, sodass für unterschiedliche Anwendungsszenarien auch unterschiedliche Applikationsdüsen 5 eingesetzt werden können. Insbesondere kann eine Düsenöffnung 22 der Applikationsdüse 5, durch welche die Modelliermasse austreten kann, unterschiedlich ausgebildet sein.
Des Weiteren umfasst das Applikationswerkzeug 1 die Heißluftströmungseinrichtung 6, durch welche Heißluft strömbar und beispielsweise Luft aufheizbar ist. Im gezeigten Beispiel gelangt Druckluft über eine Druckluftleitung 23 in einen Primärkanal 24 der Heißluftströmungseinrichtung 6. Im Primärkanal 24 kann beispielsweise ein Heizelement 10 ausgebildet sein, die die bereitgestellte Druckluft auf mehrere Hundert Grad Celsius erhitzen kann.
Hinsichtlich dieser großen Hitzeentwicklung in der Heißluftströmungseinrichtung 6 kann diese beispielsweise thermisch isoliert von der Applikationseinrichtung 3 sein, insbesondere durch Luftspalte oder einen oder mehrere thermisch isolierende Abstandshalter 25.
Insbesondere können mehrere, beispielsweise zwei Primärkanäle 24 vorgesehen sein, die jeweils fluidisch mit der Austrittseinheit 7 verbunden sind. Insbesondere ist jeweils ein Primärkanal 24 mit mehreren Kanälen 26 parallel verbunden, sodass die Heißluft gleichmäßig auf alle Kanäle 26 verteilbar ist. Die mehreren Kanäle 26 können jeweils zu einer jeweiligen Austrittsöffnung 9 führen, wobei durch die mehreren Austrittsöffnungen 9 Heißluft ausströmbar ist. Die Austrittsöffnungen 9 können beispielsweise in einer Umfangsrichtung um das Applikationsrohr 4 gleichmäßig verteilt sein, sodass quasi ein Luftvorhang um das Applikationsrohr 4 ausgebildet werden kann, der einen Umgebungsbereich um einen Applikationsbereich auf dem Modellgrundkörper erwärmen kann.
Die Austrittseinheit 7 kann insbesondere radial beanstandet vom Applikationsrohr 4 ausgebildet sein, sodass diese voneinander thermisch isoliert sind. Ein vorgesehener Austrittsvektor der Heißluftströmung aus den Austrittsöffnungen kann insbesondere, zumindest im Wesentlichen, parallel zu einem vorgesehenen Austrittsvektor der Modelliermasse aus der Düsenöffnung 22 sein. Ein axialer Abstand A zwischen der Düsenöffnung 22 und der Austrittseinheit 7 kann beispielsweise einstellbar sein, beispielsweise durch eine Einstellvorrichtung 27 des Applikationswerkzeuges 1 verändert werden, wobei beispielsweise die Austrittseinheit 7 gegenüber dem Grundgestell 21 verschiebbar sein kann. Vorzugsweise kann durch die Einstellvorrichtung 27 die Austrittseinheit 7 arretiert werden, beispielsweise mittels einer Schraube in einer länglichen Nut der Austrittseinheit 7.
In der 2 ist eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Applikationswerkzeuges 1 in einer Position zum Applizieren einer Modelliermasse gezeigt. Das Applikationswerkzeug 1, insbesondere die Düsenöffnung 22 kann hier in einem Abstand von wenigen Zentimetern senkrecht über den Modellgrundkörper 2 geführt werden, um auf geeignete Weise Modelliermasse aufbringen können.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Applikationssystems 16. Das Applikationssystem 16 umfasst zumindest ein Applikationswerkzeug 1, zumindest einen Roboter 15, insbesondere einen Roboterarm, der mit dem Applikationswerkzeug 1 verbunden ist, eine Fördervorrichtung 17 zur Förderung der Modelliermasse, die mit der Applikationseinrichtung 3 verbunden ist, und eine Steuereinheit 18 zur Steuerung des Applikationssystems.
Im gezeigten Beispiel umfasst das Applikationssystem zwei Roboter 15 jeweils gegenüberliegend von dem Modellgrundkörper 2, welches insbesondere ein Modellgrundkörper 2 eines Kraftfahrzeuges darstellt.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein Applikationswerkzeug und ein Applikationssystem bereitgestellt werden kann.

Claims

Applikationswerkzeug (1) zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper (2), gekennzeichnet durch - eine Applikationseinrichtung (3), die ein Applikationsrohr (4) mit einer Applikationsdüse (5) aufweist, wobei das Applikationsrohr (4) zum Fördern der Modelliermasse und die Applikationsdüse (5) zum Austretenlassen der Modelliermasse ausgebildet ist, - eine Heißluftströmungseinrichtung (6) mit einer ringförmig um das Applikationsrohr (4) ausgebildeten Austrittseinheit (7), durch welche Heißluft zum Erwärmen des Modellgrundkörpers (2) ausströmbar ist, und - eine Anschlusseinrichtung (8) zum Verbinden der Applikationseinrichtung (3) mit einer Fördervorrichtung (17) zur Förderung der Modelliermasse.
Applikationswerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinrichtung (3) und die Heißluftströmungseinrichtung (6) thermisch voneinander isoliert sind.
Applikationswerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Austrittseinheit (7) radial beabstandet um das Applikationsrohr (4) ausgebildet ist.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Abstand (A) zwischen der Applikationsdüse (5) und der Austrittseinheit (7) einstellbar ist.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittseinheit (7) eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (9) umfasst, wobei die Austrittsöffnungen (9) in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißluftströmungseinrichtung (6) zumindest ein elektrisches Heizelement (10) zum Erhitzen einer Luftströmung umfasst.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinrichtung (3) ein elektrisches Wärmeelement (11) zum Warmhalten der Modelliermasse umfasst.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinrichtung (3) eine Dosiereinheit (12), insbesondere eine Dosierpumpe, umfasst, mittels welcher die Modelliermasse dosierbar in das Applikationsrohr (4) förderbar ist.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinrichtung (3) eine Schnittstelle (13) umfasst, mittels welcher das Applikationsrohr (4) mit der Applikationsdüse (5) oder die Applikationsdüse (5) auswechselbar ist.
Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Grundgestell (21), an der die Applikationseinrichtung (3) und die Heißluftströmungseinrichtung (6) montiert ist, wobei das Grundgestell eine mechanische Schnittstelle (14) zu einem vorgegebenen Roboter (15), insbesondere zu einem Roboterarm, ausbildet.
Applikationssystem (16) zum Applizieren einer Modelliermasse auf einen Modellgrundkörper (2), gekennzeichnet durch - ein Applikationswerkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einen Roboter, insbesondere einen Roboterarm, der mit dem Applikationswerkzeug (1) verbunden ist, - eine Fördervorrichtung (17) zur Förderung der Modelliermasse, die mit der Applikationseinrichtung (3) verbunden ist, und - eine Steuereinheit (18) zur Steuerung des Applikationssystems (16).