DE60201128T2

DE60201128T2 - Verfahren zur mikrobearbeitung der oberfläche einer kunststoffform

Info

Publication number: DE60201128T2
Application number: DE60201128T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Wako-shi SHIRAKAWA; Kenji Hosoya
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: JP2003062872A; CN100364746C; EP1368173B1; CN1492798A; ES2229168T3; DE60201128D1; WO2003018281A1; US6848972B2; EP1368173A1; US20040104505A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikrobearbeitungsverfahren zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche für eine Harzform gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Verfahren dieser Art ist zum Beispiel aus dem Dokument JP-A-2001-062 843 oder JP-A-11-320627 bekannt.
Als Formen für das Spritzgießen von Harzen wurden hauptsächlich Metallformen verwendet und in manchen Fällen, zum Beispiel für eine Probeproduktion oder eine Produktion kleiner Mengen, kamen Harzformen zum Einsatz.
Wie in der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 2001-105438 mit der Bezeichnung "Method for Producing Resin Mold" (dt. Verfahren zur Herstellung einer Harzform) beschrieben ist, sind diese zuletzt genannten Harzformen dadurch gekennzeichnet, dass eine einem Hohlraum zugewandte Fläche, d. h. eine die Oberfläche eines Produkts formende/bildende Fläche der Harzform aus einem Harz hergestellt ist.
Eine erscheinende Außenfläche eines Harzprodukts wie beispielsweise eine Lenkerabdeckung, eine Gepäckbox, ein Kotflügel oder die Bodenplatte eines Sitzes eines Zweiradfahrzeugs (Motorrad oder Roller) gilt inzwischen als eine dekorativ zu gestaltende Fläche, und es wurden Versuche unternommen, dieser Dekorfläche des Harzprodukts ein feines Muster zu verleihen.
20 ist eine Bodenansicht einer Bodenplatte eines Fahrzeugsitzes. Bei geschlossenem Sitz ist es kein Problem, wenn die Bodenplatte 100 des Sitzes nicht mit einem Dekormuster versehen ist, weil die Bodenplatte 100 des Sitzes von außen nicht sichtbar ist. Wenn aber der Sitz hochgeklappt wird, um einen Helm in der Gepäckbox unter dem Sitz zu verstauen oder aus der Gepäckbox herauszunehmen, wird die Bodenplatte 100 des Sitzes exponiert und damit sichtbar. Insbesondere bei einem Motorradtyp, bei dem ein Sitz ganz von dem Fahrzeugkörper abgenommen werden kann, geschieht dies nicht nur, um kleine Gepäckstücke in die Gepäckbox zu legen oder dieser zu entnehmen, sondern auch, um die Gepäckbox zu säubern und zu inspizieren. In diesem Fall ist die Bodenplatte 100 des Sitzes von außen sichtbar, bis der Sitz schließlich wieder montiert wird. Aus diesem Grund ist auch für die Bodenplatte 100 des Sitzes ein Dekormuster wünschenswert.
Aus dem vorgenannten Grund wird der Bodenfläche der Bodenplatte 100 des Sitzes ein Dekormuster 101 verliehen, wie in 20 gezeigt. Das Dekormuster kann aus einer Vielfalt von Mustern wie beispielsweise einem lederähnlichen Muster, einem Kräuselmuster und einem satinähnlichen Muster ausgewählt werden, wobei zur Vereinfachung der Beschreibung in 20 ein Gittermuster dargestellt ist. Das Gittermuster als Dekormuster 101 umfasst Quernuten und Längsnuten, und zum Verstärken des Dekorcharakters sind die Quernuten des Gittermusters als tiefe Nuten 102^... (das Symbol "^...", das auch im Folgenden verwendet wird, bedeutet eine Mehrzahl) und die Längsnuten des Gittermusters als flache Nuten 103^... ausgebildet.
21 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 21-21 von 20 und zeigt einen Zustand, in dem die tiefen Nuten 102^... und die zu diesen senkrechten flachen Nuten 103^... in der Bodenplatte 100 des Sitzes ausgebildet sind. Zum Bilden eines Gittermusters mit unterschiedlich tiefen Quer- und Längsnuten, wie vorstehend beschrieben, muss eine Form eine die Oberfläche des folgenden Produkts formende/bildende Fläche aufweisen.
22 ist eine perspektivische Ansicht einer eine Produktoberfläche formenden/bildenden Fläche einer Form. Zur Bildung eines Gittermusters an der Bodenplatte eines Sitzes muss ein aus vorspringenden Rippen 107 (Höhe: h1) zum Formen/Bilden tiefer Nuten und aus vorspringenden Rippen 108 (Höhe: h2, h2 < h1) zum Formen/Bilden flacher Nuten zusammengesetztes Umkehrmuster in eine eine Oberfläche des Produkts formende Fläche 106 einer Form 105 eingeprägt/eingebracht werden.
Wenn die Form 105 als Metallform konfiguriert ist, kann das vorgenannte Umkehrmuster an der die Produktoberfläche formenden/bildenden Platte durch eine NC-Bearbeitung, eine maschinelle Bearbeitung unter elektrischer Aufladung oder durch Ätzen ohne weiteres gebildet werden.
Ist die Form 105 jedoch als eine Harzform konfiguriert, lässt sich das Umkehrmuster durch eine NC-Bearbeitung, eine maschinelle Bearbeitung unter elektrischer Aufladung oder durch Ätzen nicht erhalten. Präziser ausgedrückt: die Anwendung einer NC-Bearbeitung für die Mikrobearbeitung der Harzform birgt das Problem, dass das Einbringen eines scharfen Umkehrmusters in die Harzform fehlschlägt, da ein Harz der Harzform durch die Schneidwärme geschmolzen wird. Ebenso wenig werden für die Mikrobearbeitung der Harzform die maschinelle Bearbeitung unter elektrischer Entladung und das Ätzen angewandt, da ein Harz der Harzform ein Isolator ist und über eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien verfügt. Demzufolge wurde eine Harzform, die als eine einfach zu benutzende Form zum Einsatz kam, keiner Mikrobearbeitung unterzogen.
Harzformen für kleine Produktionsserien müssen Harzprodukten jedoch Muster verleihen, weshalb eine Technologie für eine Oberflächenmikrobearbeitung für Harzformen benötigt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die vorgenannte Anforderung zu erfüllen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche für eine Harzform zur Verfügung gestellt, die als ein Material der Harzform eine Schicht aus einem Harz aufweist, welche eine die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche enthält, und ein Rückflächen-Verstärkungselement zum Verstärken der Harzschicht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche durch wenigstens zwei Maskierungs-/Strahlbearbeitungen mikrobearbeitet wird. Die Bearbeitungen umfassen einen ersten Strahlbehandlungsschritt zum haftenden Anbringen einer ersten Maskenschicht, die ein spezielles Fenster hat, an der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche und zum Aufstrahlen von Strahlpartikeln über die erste Maskenschicht auf die die Oberfläche des Produkts bildende/formende Fläche und einen zweiten Strahlbehandlungsschritt zum Ablösen der ersten Maskenschicht, zum haftenden Anbringen einer zweiten Maskenschicht, die sich von der ersten Maskenschicht unterscheidet, an der die Oberfläche des Produkts bildenden/formenden Fläche und zum Aufstrahlen von Strahlpartikeln über die zweite Maskenschicht auf die die Oberfläche des Produkts bildende/formende Fläche.
Bei dieser Konfiguration wird die die Oberfläche des Produkts bildende/formende Fläche der Harzform geschliffen, indem Strahlpartikel mit hoher Geschwindigkeit auf die die Oberfläche des Produkts bildende Fläche aufgestrahlt werden. Da die Oberflächen-Mikrobearbeitung der Harzform durch Anwendung eines Strahlbearbeitungsverfahrens durchgeführt wird, kann das im Fall der Anwendung des NC-Bearbeitungsverfahrens vorhandene Problem des Schmelzens eines Harzes der Harzform gelöst werden.
Da bei dem Oberflächen-Mikrobearbeitungsverfahren ferner die erste und die zweite Maskenschicht, die sich in ihrer Art unterscheiden, sequenziell verwendet werden, kann ein Umkehrmuster, dessen Komponenten sich in ihrer Höhe oder Tiefe voneinander unterscheiden, in die die Oberfläche des Produkts bildende/formende Fläche der Harzform eingeprägt/eingebracht werden.
Das Harz als ein Material der Harzform ist als eine für ein Werkzeug angepasste Epoxidharz-Zusammensetzung spezifiziert, die zumindest ein Epoxidharz, ein Metallpulver und Aramidfasern enthält.
Die für ein Werkzeug angepasste Epoxidharz-Zusammensetzung verfügt über eine größere Härte und Dauerhaftigkeit als gewöhnliche Harze, weshalb, wenn die Harzform durch Verwendung eines Harzes mit einer solchen Zusammensetzung hergestellt wird, die Stückzahl der mit der Harzform hergestellten Formteile bedeutend erhöht werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht eines Motorrads des Rollertyps, bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt ist;
2 ist eine Schnittansicht eines Sitzes, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist;
3 ist eine Bodenansicht des Sitzes, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist;
4 ist eine Schnittansicht der Sitz-Bodenplatte, bei welcher die vorliegende Erfindung angewandt ist;
5 ist eine Schnittansicht eines für vorliegende Erfindung verwendeten Originalmodells;
6 ist eine Darstellung eines Vorbereitungsschritts gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt einen Schritt des Festspannens des Originalmodells gemäß vorliegender Erfindung;
8 zeigt einen Schritt des Einfüllens eines temporären Füllstoffs gemäß vorliegender Erfindung;
9 ist eine Darstellung der Umkehr eines zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Darstellung eines Schrittes des Einfüllens eines Harzes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein zweiter Harzfüllraum mit einem Harz als Material einer herzustellenden Harzform gefüllt wird;
11 ist eine Darstellung eines Schrittes des Abführens des temporären Füllstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Darstellung einer weiteren Umkehr des zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Darstellung eines Schrittes des Einfüllens eines Harzes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein erster Harzfüllraum mit einem Harz als ein Material einer herzustellenden Harzform gefüllt wird;
14 ist eine Darstellung eines Schrittes der Entnahme des Originalmodells gemäß der vorliegenden Erfindung;
15(a) bis 15(c) sind Darstellungen des Verfahrens zur Herstellung einer Maskenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung;
16(a) bis 16(c) sind Darstellungen eines ersten Strahlbearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
17(a) bis 17(c) sind Darstellungen eines zweiten Strahlbearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine Schnittansicht einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Harzform;
19(a) bis 19(c) sind Darstellungen einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Mikrobearbeitung von Oberflächen;
20 ist eine Bodenansicht einer Bodenplatte eines Sitzes;
21 eine Schnittansicht entlang der Linie 21-21 von 20 und
22 eine perspektivische Ansicht einer die Oberfläche eines Produkts formenden/bildenden Fläche einer Form.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Hierzu sei bemerkt, dass vor der Beschreibung eines Verfahrens zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche für eine Harzform zuerst ein Verfahren zur Herstellung einer Harzform beschrieben wird, welches Voraussetzung für das Verfahren zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche ist.
1 ist eine Seitenansicht eines Motorrads des Rollertyps, bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt ist. Ein Motorrad 10 des Rollertyps ist ein Fahrzeug mit einem Körperrahmen 11. Ein Vorderrad 12 und ein Lenker 13 sind an einem vorderen Abschnitt des Körperrahmens 11 vorgesehen. Ein Hinterrad 16 ist über eine Antriebseinheit 15 des Schwingtyps an einem hinteren Abschnitt des Körperrahmens 11 vorgesehen. Eine Gepäckbox 17 und ein Sitz 20 sind annähernd über dem Hinterrad 16 vorgesehen. Die Gepäckbox 17 ist eine groß bemessene Aufbewahrungsbox, in der ein Helm 18 untergebracht werden kann, wobei der Helm 18 in der Gepäckbox 17 verstaut oder aus dieser herausgenommen wird, indem der Sitz 20 geöffnet wird.
2 ist eine Schnittansicht des Sitzes, bei welchem die vorliegende Erfindung angewandt ist. Der Sitz 20 hat eine Haut 21, ein aus Schwamm hergestelltes Polsterelement 22 und eine Sitz-Bodenplatte 23, die durch ein Harzformungsprodukt gebildet ist. Die Sitz-Bodenplatte 23 ist ein starres Element zur Aufnahme des Körpergewichts eines Fahrers über das Polsterelement 22 und die Haut 21.
3 ist eine Bodenplatte des Sitzes, an welchem die vorliegende Erfindung ausgeführt ist. Die Sitz-Bodenplatte 23 ist ein kompliziertes, etwa elliptisch geformtes Element mit einem Helmhalter 24, einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 25^... (wobei das Symbol "^..." eine Mehrzahl bezeichnet und auch nachfolgend gilt) und vorspringenden Rippenbereichen 26 und 27, die geformt/gebildet sind, um die Durchgangsöffnungen 25^... zu umschließen. Die Sitz-Bodenplatte 23 wird durch ein Harzformungsverfahren unter Verwendung einer Form hergestellt.
4 ist eine Schnittansicht einer Sitz-Bodenplatte, an der die vorliegende Erfindung ausgeführt ist. Es sei bemerkt, dass eine Querschnittsform einer in dieser Figur dargestellten Sitz-Bodenplatte der Einfachheit halber weniger kompliziert dargestellt ist als die der in 2 gezeigten Sitz-Bodenplatte 23. Die Sitz-Bodenplatte in dieser Figur wird deshalb durch die Bezugsziffer 28 neu gekennzeichnet. Die Gesamtlänge der Sitz-Bodenplatte 28 ist mit L und eine repräsentative Dicke derselben mit t1 angegeben.
5 ist eine Schnittansicht eines für die vorliegende Erfindung verwendeten Originalmodells. Ein Originalmodell 30 ist ein Modell, das einen solchen Querschnitt hat, dass zwei Klemmlaschenbereiche 32 und 33 von beiden Enden eines Abschnitts 31 mit einer Länge L des Modells abragen.
Beträgt die Dicke des Klemmlaschenbereichs 32 angenommen t2, so wird die Summe der in 4 gezeigten Dicke t1 und der Dicke t2 eine repräsentative Dicke T2 des Modellabschnitts 31. Demzufolge ist das Originalmodell 30 größer als die in 4 gezeigte Sitz-Bodenplatte 28.
Ein zu bevorzugendes Originalmodell 30 ist ein Harzmodell, das durch ein Schnellverfahren zur Anfertigung eines Prototyps hergestellt wird. Das Schnellverfahren zur Anfertigung eines Prototyps ist vorteilhaft für die kurzfristige Herstellung eines Modells. Jedoch lässt sich das Originalmodell 30 auch durch an dere Herstellungsverfahren produzieren. Als Alternative kann das Originalmodell 30 auch aus einem anderen Material als Harz hergestellt werden, zum Beispiel aus einem Leichtmetall.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Harzform unter Verwendung des Originalmodells 30 wird nachstehend beschrieben.
6 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Vorbereitungsschritts gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Schritt wird ein erstes Rückflächen-Verstärkungselement 40 hergestellt. Das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 enthält eine Einspritzöffnung für einen temporären Füllstoff/eine Harzeinspritzöffnung 41, eine Überlauföffnung für temporären Füllstoff/eine Harzüberlauföffnung 42, verschiedene Auswerferstifte 43, 44, 45 und 46 und Einsätze 47 und 48.
Das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 ist vorzugsweise aus einer Zinklegierung auf Aluminium-Kupfer-Basis mit der Bezeichnung ZAS, ZAC oder AZ4 (jeweils eine eingetragene Handelsbezeichnung) hergestellt. Eine Zinklegierung auf Aluminium-Kupfer-Basis, die 4,1 Gew.-% Aluminium, 3,0 Gew.-% Kupfer und 0,04 Gew.-% Magnesium enthält, wobei der Rest Zink ist, hat eine Vickershärte (im Folgenden abgekürzt als Hv) von circa 100 kg/mm², was etwa zweimal oder mehr als zweimal so hoch ist wie die Härte (Hv: 43 kg/mm²) eines Epoxidharzes.
Die Härte von Gusseisen (FC300), das allgemein für ein Rückflächen-Verstärkungselement verwendet wurde, hat sogar eine Härte von Hv = etwa 240 kg/mm². Da aber der Schmelzpunkt von Gusseisen bei 1300°C oder höher liegt, sind Hochtemperaturarbeiten zum Schmelzen und Gießen des Gusseisens notwendig. Dagegen liegt der Schmelzpunkt der oben beschriebenen Zinklegierung auf Aluminium-Kupfer-Basis nur bei etwa 380°C, so dass sich die Legierung leicht gießen lässt.
Somit verfügt die vorgenannte Zinklegierung auf Aluminium-Kupfer-Basis, deren typische Bezeichnung ZAS lautet, auf vorteilhafte Weise sowohl über eine geeignete Härte (Starrheit) als auch einen niedrigen Schmelzpunkt.
In dem in 6 gezeigten Schritt wird dann ein zweites Rückflächen-Verstärkungselement 50 hergestellt. Das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 weist eine Harzeinspritzöffnung 51, eine Harzüberlauföffnung 52, eine Angussbuchse 53 und einen Einsatz 54 auf. Das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 ist vorzugsweise ebenfalls aus der vorgenannten Zinklegierung auf Aluminium-Kupfer-Basis mit der dafür typischen Bezeichnung ZAS hergestellt.
In dem in 6 dargestellten Schritt werden ein Originalmodell 30, das eine einem Produkt entsprechende Form/Gestalt aufweist und das die Klemmlaschenbereiche 32 und 33 hat, und das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 und das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 hergestellt.
7 ist eine Ansicht, in der der Schritt des Festklemmens/Festspannens eines Originalmodells gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In diesem Schritt wird das Originalmodell 30 zwischen das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 und das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 geklemmt/gespannt. Hier ist wichtig, dass ein erster Harzfüllraum 56 einer spezifischen Dicke zwischen dem Originalmodell 30 und dem ersten Rückflächen-Verstärkungselement 40 und ein zweiter Harzfüllraum 57 einer spezifischen Dicke zwischen dem Originalmodell 30 und dem zweiten Rückflächen-Verstärkungselement 50 vorgesehen werden.
Infolge des Einrichtens des ersten und des zweiten Harzfüllraums 56 und 57 werden nur die Klemmlaschenbereiche 32 und 33 des Originalmodells 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Rückflächen-Verstärkungselement 40 und 50 festgeklemmt.
8 ist eine Ansicht, in der ein Schritt des Einfüllens eines temporären Füllstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In diesem Schritt wird der in 7 gezeigte zusammengesetzte Körper derart umgekehrt, dass sich das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 an der Oberseite und das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 an der Unterseite befindet. Ein temporärer Füllstoff wie beispielsweise Kügelchen, Ton auf Siliziumbasis oder ein Harz wird aus der in dem ersten Rückflächen-Verstärkungselement 40 vorgesehenen Öffnung zum Einspritzen eines temporären Füllstoffs/der Harzeinspritzöffnung 41 in den ersten Harzfüllraum 56 eingespritzt. Das Einspritzen des temporären Füllstoffs 59 wird gestoppt, wenn der temporäre Füllstoff 59 aus der Überlauföffnung für den temporären Füllstoff/der Harzüberlauföffnung 42 überläuft. Ein Stopfen (nicht gezeigt) wird jeweils in die Öffnung zum Einspritzen eines temporären Füllstoffs/die Harzeinspritzöffnung 41 und die Überlauföffnung für den temporären Füllstoff/die Harzüberlauföffnung 42 geschraubt oder gedrückt, um den temporären Füllstoff 59 in dem ersten Harzfüllraum 56 einzuschließen.
9 ist eine Ansicht, die die Umkehr des zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird der in 8 dargestellte zusammengesetzte Körper derart umgekehrt, dass der temporäre Füllstoff 59 auf der Unterseite und der zweite Harzfüllraum 57 auf der Oberseite positioniert ist.
In der Ansicht von 10 ist ein Schritt des Einfüllens von Harz gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, in welchem der zweite Harzfüllraum mit einem Harz als ein Material einer herzustellenden Harzform gefüllt wird. In diesem Schritt wird ein Harz 61 als ein Material einer herzustellenden Harzform, das ein Epoxidharz und ein Metallpulver als Basisbestandteile und auch einen Füllstoff als zusätzlichen Bestandteil enthält, aus der in dem zweiten Rückflächen-Verstärkungselement 50 vorgesehenen Harzeinspritzöffnung 51 in den zweiten Harzfüllraum 57 gefüllt. Wenn das Harz 61 aus der Harzüberlauföffnung 52 überläuft, wird das Einspritzen des Harzes 62 gestoppt, und es folgt die Aushärtung des Harzes 61.
Das Pulver eines Metalls, das in dem Harz 61 enthalten ist, kann ein Pulver eines Metalls wie Aluminium, Kupfer, Eisen oder Nickel sein oder ein Pulver einer Legierung, die das Metall als einen Hauptbestandteil enthält.
Der in dem Harz 61 enthaltene Füllstoff wird hauptsächlich in Form von Fasern verwendet, und das Material des Füllstoffs kann Kohlenstoff, Aramidharz, Polyimid, ein keramisches Material, ein Metallmaterial oder ein dazu äquivalentes Material sein.
Da während der Durchführung des oben beschriebenen Schritts des Einfüllens von Harz eine nach unten gerichtete Kraft, die äquivalent zu einer Summe des Gewichts des in den zweiten Harzfüllraum 57 eingespritzten Harzes 61 und des Einspritzdrucks ist, auf das Originalmodell 30 ausgeübt wird, besteht die Möglichkeit, dass das Originalmodell 30 nach unten durchgebogen wird. Tatsächlich aber wird das Originalmodell 30 nicht nach unten durchgebogen, weil die Rückfläche des Originalmodells 30 insgesamt durch den temporären Füllstoff 59 gestützt wird.
Folglich vergrößert sich die Dicke des zweiten Harzfüllraums 57 während der Durchführung des Schritts des Einfüllens des Harzes nicht, so dass die Dicke einer Schicht des in den zweiten Harzfüllraum 57 eingespritzten Harzes 61 auf eine spezifische Dicke eingestellt werden kann.
11 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Schritts des Entfernens des temporären Füllstoffs gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Schritt wird der temporäre Füllstoff 59 (siehe 10) aus dem ersten Harzfüllraum 56 abgeführt, indem die Stopfen (nicht gezeigt) entfernt werden. Das heißt konkret, dass bei einem in Form von Kügelchen vorhandenen temporären Füllstoff 59 dieser abgeführt werden kann, indem der zusammengesetzte Körper unter Beaufschlagung mit einer mechanischen Vibration gekippt wird, und falls der temporäre Füllstoff 59 in Form eines thermisch verflüssigten Materials vorhanden ist, kann dieses abgeleitet werden, indem der zusammengesetzte Körper unter Erwärmung des ersten Rückflächen-Verstärkungselements 40 gekippt wird.
12 ist eine Ansicht, die die weitere Umkehr des zusammengesetzten Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, wird der in 11 gezeigte zusammengesetzte Körper derart umgekehrt, dass sich der erste Harzfüllraum 56 auf der Oberseite befindet und dass sich die Schicht aus dem Harz 61, das zum Füllen des zweiten Harzfüllraums 57 injiziert wird, auf der Unterseite befindet.
13 ist eine Ansicht, die einen Schritt des Einfüllens von Harz gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, in welchem der erste Harzfüllraum mit einem Harz als ein Material einer herzustellenden Harzform gefüllt wird. In diesem Schritt wird ein Harz 62 als ein Material einer herzustellenden Harzform, das ein Epoxidharz und ein Metallpulver als Basisbestandteile und auch einen Füllstoff als zusätzlichen Bestandteil enthält, aus der in dem ersten Rückflächen-Verstärkungselement 40 vorgesehenen Öffnung für das Einspritzen des temporären Füllstoffs/der Harzeinspritzöffnung 41 in den ersten Harzfüllraum 56 gespritzt. Wenn das Harz 62 aus der Überlauföffnung für den temporären Füllstoff/der Harzüberlauföffnung 42 überläuft, wird das Einspritzen des Harzes 62 gestoppt, und es folgt die Aushärtung des Harzes 62.
Das in dem Harz 62 enthaltene Metallpulver kann ein Pulver eines Metalls wie Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel oder ein Pulver einer Legierung, die das Metall als einen Hauptbestandteil enthält, sein.
Der in dem Harz 61 enthaltene Füllstoff wird im Prinzip in Form von Fasern verwendet, und das Material des Füllstoffs kann Kohlenstoff, Aramidharz, Polyimid, ein keramisches Material, ein Metallmaterial oder ein dazu äquivalentes Material sein.
Da während der Durchführung des oben beschriebenen Schritts des Einfüllens von Harz eine nach unten gerichtete Kraft, die äquivalent zu einer Summe des Gewichts des in den ersten Harzfüllraum 56 eingespritzten Harzes 62 und des Einspritzdrucks ist, auf das Originalmodell 30 ausgeübt wird, besteht eine Möglichkeit, dass das Originalmodell 30 nach unten durchgebogen wird. Tatsächlich aber wird das Originalmodell 30 nicht nach unten durchgebogen, weil die Rückfläche des Originalmodells 30 insgesamt durch die Schicht des Harzes 61, das zum Füllen des zweiten Harzfüllraums 57 eingespritzt und ausgehärtet wurde, gestützt wird.
Folglich vergrößert sich die Dicke des ersten Harzfüllraums 56 während der Durchführung des Schritts des Einfüllen des Harzes nicht, so dass die Dicke einer Schicht des in den zweiten Harzfüllraum 57 eingespritzten Harzes 62 auf eine spezifische Dicke eingestellt werden kann.
14 ist eine Ansicht, in der der Schritt des Entfernens des Originalmodells gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. In diesem Schritt wird das Originalmodell 30 entfernt, indem das erste und das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 40 und 50 voneinander getrennt werden.
Nach der Entnahme des Originalmodells 30 wird ein Umkehrmuster in eine eine Oberfläche formende/bildende Fläche (insbesondere eine Fläche, die eine Oberfläche des Produkts formt/bildet) der Schicht des Harzes 62 gemäß der folgenden Vorgehensweise eingeprägt/eingebracht.
Die 15(a) bis 15(c) sind Ansichten, die eine Vorgehensweise zur Herstellung einer Maskenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
In dem in 15(a) gezeigten Schritt werden ein gegen eine Strahlbearbeitung resistenter photosensitiver Schutzfilm 71 und eine Originalbildschicht 73 hergestellt. Der Schutzfilm 71 verfügt über eine Beständigkeit gegenüber Strahlpartikeln. Querbalkenmusterbereiche 72 als Teil eines Dekormusters sind auf der Originalbildschicht 73 abgebildet.
In dem in 15(b) gezeigten Schritt wird die Originalbildschicht 73 mit dem gegen eine Strahlbearbeitung resistenten Harzfilm 71 in Überdeckung gebracht, woraufhin die Belichtung unter Verwendung einer Lampe 74 erfolgt.
In dem in 15(c) gezeigten Schritt wird die Originalbildschicht 73 von dem gegen eine Strahlbearbeitung resistenten photosensitiven Harzfilm 71 getrennt, und der gegen eine Strahlbearbeitung resistente photosensitive Harzfilm 71 wird in eine Entwicklerlösung 75 getaucht. Bei dieser Entwicklungsbehandlung verbleiben die Querbalkenmusterbereiche 72, die eine Beständigkeit gegenüber Strahlpartikeln besitzen, auf dem gegen eine Strahlbearbeitung resistenten photosensitiven Schutzfilm 71, um eine erste Maskenschicht 77 zu erhalten. Es ist zu bemerken, dass jeder Raum zwischen zwei benachbarten der Querbalkenmusterbereiche 72 als ein Fenster 76 verstanden wird.
Wenngleich nicht dargestellt, kann eine zweite Maskenschicht (78), auf der Längsbalkenmusterbereiche verbleiben, mit der gleichen Vorgehensweise wie oben beschrieben hergestellt werden.
Die 16(a) bis 16(c) sind Ansichten, die ein erstes Strahlbearbeitungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung darstellen.
In dem in 16(a) gezeigten Schritt wird die erste Maskenschicht 77 mittels eines Spezialklebstoffs auf einer die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche 79 der Schicht aus dem Harz 79 haftend angebracht.
In dem in 16(b) gezeigten Schritt werden Strahlpartikel 82 (konkret Sandpartikel) mit hoher Geschwindigkeit aus einer Strahldüse 81 aufgestrahlt. In der Folge werden Bereiche der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche 79, die sich unter den Fenstern 76^... befinden, bis zu einer Tiefe geschliffen, die proportional zur Strahlbeareitungsdauer ist, und Bereiche der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche 79, die sich unter den Querbalkenmusterbereichen 72 befinden, werden nicht geschliffen.
16(c) zeigt die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche 79 der Schicht des Harzes 62 in einem Zustand nach dem Abziehen der anhand einer imaginären Linie dargestellten ersten Maskenschicht 77. Wie aus dieser Figur hervorgeht, wurden an der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche 79 hervorstehende Rippen 83 gebildet, deren jede eine Höhe Δh1 hat.
Die 17(a) bis 17(c) sind Ansichten, die ein zweites Strahlbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
In dem in 17(a) gezeigten Schritt wird die zweite Maskenschicht 78 mittels eines Spezialklebstoffs auf der die Oberfläche des Produkts bildenden Fläche 79 haftend angebracht.
In dem in 17(b) gezeigten Schritt werden Strahlpartikel 82 (konkret Sandpartikel) mit hoher Geschwindigkeit aus der Strahldüse 81 aufgestrahlt. In der Folge werden Bereiche der die Oberfläche des Produkts formenden bildenden Fläche 79, die sich unter den Fenstern 76^... befinden, bis zu einer Tiefe geschliffen, die proportional zur Strahlbearbeitungsdauer ist.
17(c) zeigt die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche 79 der Schicht des Harzes 62 in einem Zustand nach dem Abziehen der anhand einer imaginären Linie dargestellten zweiten Maskenschicht 78. Wie aus dieser Figur hervorgeht, wurde an der die Oberfläche des Produkts bildenden Fläche 79 ein Umkehr-Gittermuster gebildet, das sich aus vorspringenden Rippen 84 für tiefe Nuten, deren jede eine Höhe h1 hat, und vorspringenden Rippen 85 für flache Nuten, deren jede eine Höhe h2 (h2 < h1) hat, zusammensetzt.
18 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Harzform. Eine Harzform 64 ist aus einem beweglichen Formenteil 65 und einem feststehenden Formenteil 66 zusammengesetzt. Der bewegliche Formenteil 65 ist derart konfiguriert, dass ein einem Hohlraum 63 zugekehrter Bereich aus dem Harz 62 hergestellt ist und dass die Schicht des Harzes 62 durch das erste Rückflächen-Verstärkungselement 40 verstärkt ist. Der feststehende Formenteil 66, ist derart konfiguriert, dass ein dem Hohlraum 63 zugekehrter Bereich aus dem Harz 61 hergestellt ist und dass die Schicht des Harzes 61 durch das zweite Rückflächen-Verstärkungselement 50 verstärkt ist.
Eine Sitz-Bodenplatte, die in der gleichen Weise konfiguriert ist wie die Sitz-Bodenplatte 100 von 20, kann erhalten werden, indem ein geschmolzenes Harz über die Angussbuchse 53 in den Hohlraum 63 gespritzt und das verfestigte Harz nach dem Erstarren mittels der Auswerferstifte 43 ausgeworfen wird.
Die 19(a) bis 19(d) sind Ansichten, die eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche darstellen.
In dem in 19(a) gezeigten Schritt wird eine erste Maskenschicht 77, die einen gegen Strahlbearbeitung resistenten Bereich 86 mit großem Durchmesser aufweist, haftend an der Schicht des Harzes 62 angebracht, und es werden Strahlpartikel 82 aus der Strahldüse 81 über die erste Maskenschicht 77 auf die Schicht des Harzes 62 aufgestrahlt. Als Ergebnis werden Bereiche der Schicht des Harzes 62, die sich unter anderen Bereichen als den gegen Strahlbearbeitung resistenten Bereichen 86, d. h. unter den Fenstern 76 befinden, durch die Strahlbearbeitung geschliffen.
In dem in 19(b) gezeigten Schritt wird eine zweite Maskenschicht 78, die einen gegen Strahlbearbeitung resistenten Bereich 87 mit einem mittleren Durchmesser aufweist, haftend an der Schicht des Harzes 62 angebracht, und es werden Strahlpartikel 82 aus der Strahldüse 81 über die zweite Maskenschicht 78 auf die Schicht des Harzes 62 aufgestrahlt. Als Ergebnis werden Bereiche der Schicht des Harzes 62, die sich unter anderen Bereichen als den gegen Strahlbearbeitung resistenten Bereichen 87, d. h. unter den Fenstern 76 befinden, durch die Strahlbearbeitung geschliffen.
In dem in 19(c) gezeigten Schritt wird eine dritte Maskenschicht 89, die einen gegen Strahlbearbeitung resistenten Bereich 88 mit kleinem Durchmesser aufweist, haftend an der Schicht des Harzes 62 angebracht, und es werden Strahlpartikel 82 aus der Strahldüse 81 über die dritte Maskenschicht 89 auf die Schicht des Harzes 62 aufgestrahlt. Als Ergebnis werden Bereiche der Schicht des Harzes 62, die sich unter anderen Bereichen als den gegen eine Strahlbearbeitung resistenten Bereichen 88, d. h. unter den Fenstern 76 befinden, durch die Strahlbearbeitung geschliffen.
Auf diese Weise kann, wie in 19(d) gezeigt ist, ein vorspringender Bereich 91 mit einer annähernd halbkugeligen Form in die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche 79 eingeprägt/eingebracht werden. Ein Umkehr-Prägemuster oder ein seidenglanzähnliches Muster kann durch Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Mikrobearbeitung von Oberflächen in die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche 79 eingeprägt/eingebracht werden.
Die minimale Anzahl (Art) von Maskenschichten ist auf zwei festgelegt. Da aber mit einer größeren Anzahl (mehreren Arten) von Maskenschichten ein feineres Muster erhalten werden kann, wird die Anzahl (Art) von Maskenschichten vorzugsweise auf drei oder mehr festgelegt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß ein Umkehrmuster, dessen Musterkomponenten sich in ihrer Tiefe oder Höhe voneinander unterscheiden, in eine die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche einer Harzform eingeprägt/eingebracht werden, indem die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche der Harzform mehreren Strahlbearbeitungen unter Verwendung mehrerer Arten von Maskenschichten unterzogen wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde als Beispiel eines Umkehrmusters ein Gittermuster oder ein erhabenes Muster beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So kann zum Beispiel mit dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben ein Umkehrmuster, das einem lederähnlichen Muster oder einem Kräuselmuster entspricht, in die die Oberfläche des Produkts bildende Fläche einer Harzform eingeprägt/eingebracht werden.
Die Harzform, die durch das in den 5 bis 14 dargestellte Herstellungsverfahren hergestellt wird, verfügt über eine sehr hohe Genauigkeit, so dass es dementsprechend möglich ist, eine ausgezeichnete Harzform mit einem in diese eingeprägten/eingebrachten Umkehrmuster zu erhalten, indem die so hergestellte Harzform dem in 15(a) und in den folgenden Figuren gezeigten Verfahren zur Mikrobearbeitung von Oberflächen unterzogen wird. Auf diese Weise lässt sich gemäß der vorliegenden Erfindung, die durch eine Kombination des in den 5 bis 17 gezeigten Herstellungsverfahrens mit dem Verfahren zur Mikrobearbeitung von Oberflächen gekennzeichnet ist, eine aus gezeichnete Wirkung erzielen, die die Herstellung einer Harzform mit hoher Qualität ermöglicht.
Die für vorliegende Erfindung verwendete Maskenschicht ist nicht auf einen Schutzfilm beschränkt. Vielmehr ist jede andere Maskenschicht denkbar, solange diese ermöglicht, dass Strahlpartikel selektiv eine Harzform erreichen. Zum Beispiel kann auch eine sogenannte Schablone, die aus einer dünnen Leichtmetall- oder Harzplatte mit Fenstern besteht, als Maskenschicht verwendet werden.
Der in den Ausführungsformen beschriebene Schutzfilm wird jedoch für die Bildung eines Umkehrmusters, das einem lederähnlichen Muster entspricht, bevorzugt verwendet. Dies deshalb, weil im Fall der Verwendung des Schutzfilms ein feines Muster auf der Basis eines Photolithographieverfahrens abgebildet werden kann.
Es ist anzumerken, dass die Art eines Harzes als ein Material einer Harzform bei der in Anspruch 1 beschriebenen Erfindung keiner speziellen Einschränkung unterliegt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche der Harzform durch Aufstrahlen von Strahlpartikeln mit hoher Geschwindigkeit auf die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche geschliffen. Da die Mikrobearbeitung der Oberfläche der Harzform durch Anwendung des Strahlbearbeitungsverfahrens erfolgt, lässt sich das Problem lösen, dass der Harzteil der Harzform geschmolzen wird, wie das beim Einsatz des NC-Bearbeitungsverfahrens der Fall war. Da in dem Verfahren zur Mikrobearbeitung von Oberflächen ferner die erste und die zweite Maskenschicht, die sich in ihrer Art unterscheiden, sequenziell verwendet werden, lässt sich ein Umkehrmuster, dessen Komponenten sich in ihrer Höhe oder Tiefe voneinander unterscheiden, in die die Oberfläche eines Produkts formende/bildende Fläche einer Harzform einprägen/einbringen. Daher ist die vorliegende Erfindung insbesondere bei der Herstellung von Harzformen von Nutzen.

Claims

Verfahren zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche für eine Harzform, die als ein Material der Harzform eine Schicht aus einem Harz aufweist, welche eine die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche (79) enthält, und ein Rückflächen-Verstärkungselement (40) zum Verstärken der Harzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche durch wenigstens zwei Maskierungs-/Strahlbearbeitungen mikrobearbeitet wird, wobei die Bearbeitungen umfassen: – einen ersten Strahlbehandlungsschritt zum haftenden Anbringen einer ersten Maskenschicht (77), die ein spezielles Fenster hat, an der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche (79) und zum Aufstrahlen von Strahlpartikeln über die erste Maskenschicht (77) auf die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche (79); und – einen zweiten Strahlbehandlungsschritt zum Ablösen der ersten Maskenschicht, zum haftenden Anbringen einer zweiten Maskenschicht (78), die sich von der ersten Maskenschicht (77) unterscheidet, an der die Oberfläche des Produkts formenden/bildenden Fläche (79) und zum Aufstrahlen von Strahlpartikeln über die zweite Maskenschicht (78) auf die die Oberfläche des Produkts formende/bildende Fläche.
Verfahren zur Mikrobearbeitung einer Oberfläche für eine Harzform nach Anspruch 1, wobei das Harz als ein Material der Harzform eine für ein Werkzeug angepasste Epoxidharz-Zusammensetzung ist, die zumindest ein Epoxidharz, ein Metallpulver und Aramidfasern enthält.