DE69815383T2

DE69815383T2 - Schnelle erzeugung von strukturprototypen

Info

Publication number: DE69815383T2
Application number: DE69815383T
Authority: DE
Inventors: Nigel Delph BROOKE
Original assignee: Eschmann Stahl GmbH and Co KG
Current assignee: Eschmann Stahl GmbH and Co KG
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: DE69815383D1; EP1034072A1; PT1034072E; WO1999028113A1; ES2200305T3; AU5566398A; EP1034072B1; US6565693B1; JP2001524402A; GB9725102D0; ATE242109T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die schnelle Herstellung des Prototyps einer Struktur für geformte Gegenstände.
Viele geformte Gegenstände sind mit einem strukturierten Oberflächenzustand hergestellt. Beispiele enthalten Innenverkleidungsteile für Automobile, Knöpfe und Handgriffe für Kochutensilien, Gartenmöbel, Gehäuse für Audio- und Videogeräte, Computer und Rechengeräte u. s. w. Viele dieser Gegenstände sind großen, kostenaufwendigen Formen hergestellt. Diese Formen werden zuerst mit einem glatten Formenhohlraum hergestellt, die dann geätzt werden müssen, um die Struktur zu bilden. Das Ätzen erfolgt durch Aufbringen eines Resists und Eintauchen der Form in ein sau res Ätzmittel.
Nach dem Ätzen ist es gewöhnlich unmöglich oder zumindest höchst unpraktisch, die Struktur zu beseitigen und eine unterschiedliche Struktur aufzubringen. Es ist daher für einen Designer wesentlich, eine Idee darüber zu haben, wie das Produkt strukturiert aussieht. Zu diesem Zweck werden Computersimulationen vorgeschlagen, bei denen der Gegenstand unter Anwendung von CAD-Techniken auf einem Schirm abgebildet und eine Struktur überlagert werden kann. Unabhängig davon, in welchen Zustand der Vollkommenheit dieser Typ von Simulation gebracht werden kann, kann sie dennoch dem Designer kein strukturiertes Teil geben, das in eine Prototypanordnung beispielsweise eines Automobils eingebaut werden soll.
Die vorliegende Erfindung gibt die schnelle Herstellung eines Prototyps für geformte Gegenstände mit strukturierter Oberfläche an, die eine authentische Vorstellung sowohl vom Aussehen als auch vom Anfühlen vermittelt.
DE-U-9404567 offenbart eine wärmeübertragbare Filmschicht, die auf einen Gegenstand aufgebracht werden kann, um das Aussehen von Holz zu imitieren.
US 5492663 offenbart ein Verfahren zum Übertragen eines bestehenden Designs auf einem Automobil-Armaturenbrett auf eine Form, die Komponenten herstellt, welche in das Armaturenbrett eingepasst werden.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Simulieren einer von einer Form gegebenen Struktur, welches aufweist:
Aufbringen einer Außenschicht auf ein Formteil von einer vorstrukturierten Form, wobei die Außenschicht im Wesentlichen aus einer Freigabe-Trägerschicht mit einem daran befestigten Reliefmaterial als eine Struktur besteht; und
Abziehen der Freigabe-Trägerschicht von dem Formteil, um das Reliefteil an den Formteil befestigt zurückzulassen.
Das Reliefmaterial kann vorzugsweise auf das Formteil geklebt werden, um das Abziehen der Freigabe-Trägerschicht zu ermöglichen.
Die Außenschicht kann auf das Formteil fein gewalzt werden – dies vor und/oder nach der Entfernung der Außenschicht erfolgen; wenn es vorher erfolgt, dient das Feinwalzen dem Zweck der Verbesserung der Haftung an dem Formteil und hilft zum Glätten von Unregelmäßigkeiten beim Aufbringen. Das Feinwalzen kann durch eine dichte Bürste erfolgen, obgleich andere Feinwalzwerkzeuge für bestimmte Muster als zweckmäßiger gefunden werden können.
Hinsichtlich von Mustern kann die durch das Reliefmaterial erhaltene Struktur eine zufällige Musterstruktur sein, wie die beliebten Leder- und Holzmaserungsoberflächen. Eine strukturierte Haut, die für solche Oberflächen geeignet ist, ist im Handel erhältliches Glasätzresists, bei dem ein Resistmuster auf einem Freigabeblatt für die Aufbringung auf eine Glasoberfläche getragen wird, wobei die Glasoberfläche dann eine Sandblasvorgang ausgesetzt wird, wobei sie erodiert wird mit Ausnahme der Stellen unterhalb des Resists, der dann entfernt wird. Bei der vorliegenden Anmeldung wird das Resistmaterial Teil der struktu rierten Oberfläche des Formteils.
Das Verfahren nach der Erfindung ist jedoch besonders vorteilhaft mit geometrischen Mustern der durch das Reliefmaterial vorgesehenen Struktur. Solche Muster können durch eine CAD-Anordnung leicht geschaffen werden, die eine Schneidanordnung steuern kann, um das Muster in Blattmaterial, zum Beispiel Vinylkunststoffblätter schneiden kann. Solche Blätter können (in unterschiedlicher Dicke) auf einer Freigabe-Trägerschicht dargestellt werden, von der das geschnittene Blatt getrennt werden kann, durch unterschiedliche Bindung, auf ein getrenntes Freigabeblatt – es gibt dann „positive" und „negative" Versionen des Musters. Jedes Freigabeblatt bildet dann die Außenschicht der strukturierten Haut.
Während die gesamte Wirkung eines zufälligen – Leder, Holzmaserung u. s. w. – Musters durch erfahrene Designer visuell erfasst werden kann, ist die Weise, in der eine regelmäßige geometrische Musterstruktur auf einer gekrümmten Oberfläche sitzt, weniger leicht vorstellbar. Tatsächlich treten Schwierigkeiten auf beim Gravieren selbst mäßig komplizierter Formen mit geometrischen Musterstrukturen, da ein resisttragendes Trägerblatt üblicherweise gekräuselt werden muss, um der Form angepasst zu werden. Oft kann eine regelmäßige geometrische Struktur einfach nicht angewendet werden wegen der Schwierigkeiten des Gravierens der Form, und dies erklärt das Vorherrschen von zufälligen Strukturen, hauptsächlich Leder.
Jedoch kann für die hier offenbarten Zwecke der Prototypherstellung die Haut so angeordnet sein, dass sie streckbar ist, um ohne Kräuseln auf das Formteil zu passen, und die Struktur wird (durch eine CAD-An ordnung) in verzerrter Weise auf die Haut gegeben, um die Hautstreckung zum Anpassen an das Formteil zu kompensieren. Nachdem sie vervollkommnet und gebilligt ist, kann dieselbe Technik verwendet werden, um ein streckbares Resist für die Aufbringung auf die Form, aus der das Formteil genommen wurde, zu bilden. Es ist möglich, mehrere – tatsächlich so viele wie erforderlich – Formteile von der nicht strukturierten Form zu nehmen für die Vervollkommnung eines Musters und für die Untersuchung der visuellen und taktilen Wirkungen verschiedener Strukturmuster oder verschiedener Orientierungen eines einzelnen Musters.
Verfahren zum Simulieren der Struktur gemäß der Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Form;
2 ist eine Ansicht eines Formteils, das unter Verwendung der Form nach 1 hergestellt wurde;
3 ist eine Draufsicht auf eine strukturierte Außenschicht, die auf das Formteil nach 2 aufzubringen ist;
4 ist ein Querschnitt durch die strukturierte Aufbringungsaußenschicht nach 3 in starker Vergrößerung;
5 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Oberfläche des Formteils nach 2, wobei die Außenschicht nach den 3 und 4 aufgebracht ist, und das Feinwalzen gezeigt ist;
6 ist ein Querschnitt wie in 5, der das Abschälen einer Außenschicht zeigt;
7 ist ein Querschnitt wie in 5, der das Aufbringen eines Überzugs auf eine lösliche Außenschicht zeigt; und
8 ist eine Draufsicht auf eine strukturierte Aufbringungsaußenschicht eines geometrischen Strukturmusters.
Die Zeichnungen illustrieren Verfahren zum Simulieren einer von einer Form gegebenen Struktur mit einer strukturierten Haut 11, zum Aufbringen auf ein Formteil 12 aus einer vorstrukturierten Form 13.
Die Form 13 umfasst einen Formhohlraum 13a und einen zusammenwirkenden Formstempel 13b. Wenn er zuerst hergestellt wird, ist der Formhohlraum glattwandig. Aus ästhetischen Gründen – sowie zum Verbergen von Oberflächenunregelmäßigkeiten – oder um eine Griffigkeit zu erhalten (zum Beispiel Rändelungen auf Knöpfen, Rippen auf Kanisterkappen u. s. w.) ist üblicherweise beabsichtigt, dass die sichtbare Oberfläche (bei dem fertig gestellten oder montierten Produkt, unterbrochen von dem das Formteil ein Teil ist) mit einer Struktur versehen ist, das eine zufällige Struktur wie die von Leder oder Holzmaserung sein kann, oder eine regelmäßige geometrische Struktur wie erhabene (oder vertiefte) zylindrische, quadratische, rautenförmige oder anders geformte Bereiche, die in einem Muster angeordnet sind.
Die Struktur wird auf die Formenoberfläche durch Säureätzen unter Verwendung eines Resists aufgebracht. Dies ist ein Vorgang, der üblicherweise keine zweite Überlegung zulässt, und es besteht ein starker Wunsch auf der Seite der Designer, in der Lage zu sein, sich das fertige Produkt vorzustellen, bevor der letzte Schritt, der für die Herstellung des Produkts erforderlich ist – nämlich die Aufbringung einer strukturierten Oberfläche auf die Formwand – endgültig und unumkehrbar durchgeführt wurde.
Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung eine bevorzugte Struktur oder eine Auswahl von bevorzugten Strukturen aus einer Bibliothek oder ohne Vorgabe entworfen, wobei beispielsweise ein CAD-System verwendet wird. Ein Formteil 12 wird anhand der Form 13 vor der Strukturierung hergestellt, oder so viele Formteile, wie Strukturen zu bewerten sind.
Die 3 und 4 illustrieren ein kommerziell erhältliches Produkt, das beispielsweise für die Verwendung bei dem Verfahren geeignet ist. Dieses Produkt ist bekannt als Glasätzresist und wird verwendet beim Gravieren von Glas durch Sandblasen. Es umfasst eine schützende Trägerschicht 31, die ein Muster 32 auf einem Film 33 abdeckt. Das Muster 32 ist lösbar an der Trägerschicht 31 befestigt. Wenn diese abgezogen ist, wird bei seinem regelmäßigen Gebrauch das Muster 32 auf eine Glasoberfläche ausgebracht, wobei es gegebenenfalls zuerst mit einem Klebstoff besprüht wurde, um an dem Glas zu haften, während der Film 33 abgeschält wird. Das Mustermaterial 32 schützt das darunter liegende Glas vor einer Erosion durch die Sandteilchen und wird später abgewaschen.
Bei Verwendung dieses Produkts bei der vorliegenden Erfindung wird die Trägerschicht 31 entfernt und das Mustermaterial 32 auf die Oberfläche des Formteils 12 aufgebracht, wobei gegebenenfalls das Formteils 12 oder das Mustermaterial mit einem geeigneten Klebstoff besprüht wird. Der Film 33 und das Mustermaterial können nun sicher auf das Formteil 12 durch Feinwalzen gedrückt werden – eine Bürste mit dicht gepackten Borsten ist ein wirksames Feinwalzwerkzeug.
Weiterhin wird nun der Film 33 abgezogen, wie in 6 ersichtlich ist, wofür er weniger gut an dem Mustermaterial 32 haften muss als dieses an dem Formteil 12, oder, wenn das Material des Films in einem geeigneten Lösungsmittel lösbar ist, wird ein solches Lösungsmittel nun auf den Film 33 gesprüht (7), das den Film auflöst, wodurch die Konturen des Mustermaterials 32, das mit einer gleichförmigen Lösungsmittelschicht bedeckt ist, als eine offensichtlich integrale Struktur auf dem Formteil 12 verbleiben.
Es ist in jedem Falle wünschenswert, die nun strukturierte Oberfläche zu beschichten, selbst wenn der Film 33 entfernt ist, wenn es eine Struktur ist, die zu simulieren gewünscht ist, und eine gleichförmig gefärbte Oberfläche zweckmäßig ist.
Da es ein kommerzielles Produkt für gänzlich unterschiedliche Zwecke ist, kann nicht erwartet werden, dass ein vollständiger Bereich von Strukturen, die für gänzlich unterschiedliche Umstände geeignet sind, verfügbar wäre, noch das ein derartiges Produkt in auf Bestellung gefertigten Designs verfügbar wäre, insbesondere unter Berücksichtigt dessen, dass, wie bei dem hier gelehrten Verfahren angewendet, es nicht ein verbrauchbarer Gegenstand der Herstellung ist, sondern bloß ein Attribut zum Design. Jedoch kann eine breite, tatsächlich praktisch grenzenlose Verschiedenheit von Designs unter Verwendung eines CAD-Systems leicht hergestellt werden, insbesondere für geometrische Strukturmuster. Grundsätzlich wird ein CAD-erzeugtes Design verwendet, um ein Design aus einem Blattmaterial zu schneiden, wie einem Vinylkunststoffblatt, das in Rollenform in einem Bereich von Dicken geliefert werden kann, wobei eine Dicke ausgewählt wird entsprechend der erforderlichen Tiefe des Reliefs in der fertiggestellten strukturierten Oberfläche. Das Vinyl wird in das erforderliche Muster geschnitten, während es sich auf einer Freigabe-Trägerschicht befindet, und kann durch die Anwendung eines anderen Freigabemittels getrennt werden oder einfach durch Abziehen einer Matrix, aus der „Inseln" ausgeschnitten wurden, von der Trägerschicht, wodurch „positive" und „negative" Muster verbleiben.
Ein Problem bei geometrischen Mustern besteht darin, dass bei einer Form, die eine Krümmung in zwei Richtungen hat, es unmöglich ist, ein Muster anzupassen, ohne „Abnäher" in den Resist zu schneiden, und dasselbe gilt für die Simulation nach der Erfindung.
Bei Anwendung von CAD-Techniken ist es jedoch möglich, ein verzerrtes Muster zu erzeugen, wie das in 8 Ersichtliche, das auf einen biaxial orientierbaren Film basieren kann und geeignet gestreckt wird, um dem Formteil (beim Simulieren) oder der Form (wenn die Form geätzt wird) angepasst zu werden, um die Krümmungen zu kompensieren und ein regelmäßiges, richtig orientiertes Strukturmuster zu ergeben.

Claims

Verfahren zum Simulieren einer von einer Form gegebenen Struktur, welches aufweist: Aufbringen einer Außenschicht (33) auf ein Formteil (12) von einer vorstrukturierten Form (13), wobei die Außenschicht im wesentlichen aus einer Freigabe-Trägerschicht mit einem daran befestigten Reliefmaterial (32) als eine Struktur besteht; und Abziehen der Freigabe-Trägerschicht von dem Formteil, um das Reliefmaterial an dem Formteil befestigt zurückzulassen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Reliefmaterial vorzugsweise auf das Formteil geklebt wird, um das Abziehen der Freigabe-Trägerschicht zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Außenschicht auf das Formteil fein gewalzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Struktur eine Struktur mit zufälligem Muster ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem Struktur eine Lederstruktur ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Struktur eine Holzmaserungsstruktur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Außenschicht ein Glasätzresist ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Struktur ein geometrisches Muster hat.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das geometrische Muster aus Blattmaterial geschnitten wird und das geschnittene Muster von einer Freigabe-Trägerschicht des Blattmaterials auf die Außenschicht übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Außenschicht streckbar ist, um ohne Kräuseln auf das Formteil zu passen, und die Struktur der Außenschicht in verzerrter Form gegeben wird, um die Außenschichtstreckung zur Anpassung an das Formteil zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 10, auch angewendet zur Herstellung eines Resists für die Aufbringung auf die Form, aus der das Formteil genommen wurde.