EP2879847B1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von werkstücken - Google Patents

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EP2879847B1
EP2879847B1 EP13741699.6A EP13741699A EP2879847B1 EP 2879847 B1 EP2879847 B1 EP 2879847B1 EP 13741699 A EP13741699 A EP 13741699A EP 2879847 B1 EP2879847 B1 EP 2879847B1
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EP
European Patent Office
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functional layer
gas
exit opening
heat
source
Prior art date
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Active
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EP13741699.6A
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French (fr)
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EP2879847A1 (de
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Johannes Schmid
Ralf Garnjost
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Homag GmbH
Homag Kantentechnik GmbH
Original Assignee
Homag GmbH
Homag Kantentechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP2879847B1 publication Critical patent/EP2879847B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0466—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being a non-reacting gas
    • B05D3/0473—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being a non-reacting gas for heating, e.g. vapour heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0406—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/10—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by other chemical means
    • B05D3/104—Pretreatment of other substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27D—WORKING VENEER OR PLYWOOD
    • B27D5/00—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood
    • B27D5/003—Other working of veneer or plywood specially adapted to veneer or plywood securing a veneer strip to a panel edge

Definitions

  • the invention relates to a method for coating workpieces according to the preamble of claim 1, and to an apparatus for coating workpieces according to the preamble of claim 8.
  • the EP 1 800 813 a method and an apparatus for Coating of components using a laser.
  • other technologies have developed, such as the use of plasma or ultrasound to activate the adhesive (see, for example WO 2010/009805 ).
  • the adhesive bond itself have progressed, because often instead of a pure hot melt adhesive (often based on hot melt adhesive) functional layer is used, the very precisely dyed in the same color as the coating material and therefore barely visible in the joined state is. This gives the viewer the impression that it is a "seamless" connection.
  • the invention is based on the idea to work with a comparatively simple energy source for activating an adhesively feasible functional layer and to use it so effectively that today's Requirements for a high-quality joint and an economic production process are met.
  • the functional layer is at least partially activated by gassing with a heated gas, the heated gas is discharged through at least one outlet opening to the functional layer and in the region of at least one outlet opening, a pressure of at least 3 bar having.
  • hot pressurized gas as the activating agent for the functional layer makes it possible, within the scope of the invention, to work with a relatively simple energy source connected with low investment costs.
  • this energy source is suitable for activating a wide variety of functional layers, in particular also the so-called zero-joint functional layers, which otherwise require the use of a more complex energy source such as, for example, a laser or a plasma source.
  • the discharge of the hot gas to the functional layer with an overpressure makes it possible to achieve a high energy input into the respective functional layer. This fact not only makes it possible to work with comparatively high production speeds, but also represents a key factor for activating special functional layers by means of hot air.
  • the functional layers used often have a very short "open time", so that activation of the functional layers is only possible within a very short time window before the joining process. Within this short time window, activation of the functional layer is possible only in that, according to the invention, an increased energy input into the functional layer takes place, thanks to the overpressure.
  • the method according to the invention therefore makes it possible for the first time by means of hot air Functional layers of the latest generation, as they are used, for example, for the Nullfugen technique to use.
  • the gas in the region of the at least one outlet opening has a temperature of at least 300 ° C., preferably at least 350 ° C. In this temperature range results in a sufficiently high energy input, without any damage to the functional layer to be activated is to be feared. Thus, the above-explained advantages of the invention can be particularly pronounced and efficiently achieved.
  • the at least one outlet opening has a distance of at most 10 mm from the functional layer. This comparatively small distance not only ensures that no unwanted cooling of the exiting hot air is produced. Rather, the comparatively small distance between the functional layer and the outlet opening contributes to the fact that a dynamic pressure builds up in the region of the outlet opening, which allows an increased energy input into the functional layer. As a result, a significant contribution is made to achieving the above-mentioned advantages.
  • a plurality of outlet openings are provided, wherein the gas in the region of at least two outlet openings has a mutually different temperature, which preferably increases in the direction of a relative movement between outlet openings and functional layer to be activated.
  • the functional layer can be designed in the context of the invention in various ways and in principle also be formed as a simple hot melt adhesive layer or the like.
  • the functional layer has means for increasing the thermal conductivity, in particular low-melting polyolefins and / or metal particles. This makes it possible that the heat energy introduced by means of hot air also penetrates sufficiently quickly and deeply into the functional layer, so that a complete activation of the functional layer results with a correspondingly optimized adhesive bond.
  • the functional layer is substantially free of absorbers for laser light or other radiation sources.
  • This refinement is based on the knowledge that the functional layers tailored for example for lasers are complex and expensive to manufacture, since special absorbers for laser light have to be buffered so that the functional layer can be activated at all by means of a laser (or another comparable radiation source).
  • such additional measures can advantageously be dispensed with, since activation of the functional layer by means of high-pressure gas requires no such absorber. As a result, this leads to the fact that it is possible to work with functional layers which can be produced much simpler and less expensively.
  • the gas supplied to the coating material is at least partially recuperated and used at least indirectly, in particular via a heat exchanger, for heating the supplied gas stream.
  • a heat exchanger for heating the supplied gas stream.
  • a device according to the invention for carrying out the method according to the invention is defined in claim 8 and makes it possible to achieve the advantages according to the invention discussed above.
  • means for forming a turbulent flow at the outlet of the heated compressed gas are provided in the region of the at least one outlet opening.
  • at least one outlet opening is formed as a nozzle with variable cross-section. Such a nozzle is a particularly simple and yet effective means of forming a turbulent flow.
  • the compressed gas source has a heat exchanger section which is adapted to heat supplied compressed gas to a temperature of at least 450 ° C, preferably at least 600 ° C.
  • a separate heat exchanger section contributes to the fact that the device according to the invention can operate autonomously, wherein it is a feature according to the invention that the heat exchanger section can be supplied with compressed gas from a compressed gas source, that is for a heat exchanger operation is suitable under pressure.
  • the compressed gas at the preferred temperature of 450 ° C or even 600 ° C receives a high energy density due to pressure and temperature, which makes it possible to afford the desired high energy input into the functional layer.
  • the compressed gas is advantageously heated to a relatively high temperature, so that later heat losses on the way to the outlet opening are harmless and possibly even cold compressed gas can be mixed into the process.
  • the device according to the invention can also be fed by an external supply of compressed gas, according to a development of the invention, it is provided that the compressed gas source of the device has a compressed gas generating unit. As a result, compressed gas production and heating can be coordinated particularly advantageously with one another, and autonomous operation of the device according to the invention is made possible.
  • a material with low heat conductivity and / or low heat storage capacity is provided in the region of the outlet opening. This contributes to the fact that no heat-related impairment of the coating material, the functional layer or the workpiece due to an excessive ambient temperature occurs, which contributes to a reliable overall coating process and a high-quality coating result.
  • the supply device for supplying the coating material is at least partially thermally insulated.
  • the device has a discharge device which is adapted to at least partially remove the gas supplied to the coating material and preferably also to recuperate, for example via a heat exchanger for heating the supplied gas stream.
  • the heat exchanger section can be designed in the context of the present invention in various ways. According to a development of the invention, however, provision is made for the heat exchanger section to have at least one heat exchanger element provided with cavities, in particular porous and / or porous and / or provided with passage openings, since it is connected to a heat source. This results in a particularly efficient and thus economical and environmentally friendly generation of hot compressed air with a simple design.
  • At least one heat exchanger element at least partially consists of a material which is selected from stainless sintered metal, porous ceramics, metal foam, in particular aluminum foam, and combinations thereof. These materials not only allow a very good heat transfer between the heat source and air to be heated, but also have a high durability and can be processed well.
  • the heating source has heating elements which are selected from heating cartridges, ceramic heating elements, high current heaters, lasers, infrared source, ultrasonic source, magnetic field source, microwave source, plasma source and fumigation source. These different heat sources or combinations thereof can be advantageously selected depending on the particular requirements and environmental conditions in order to achieve the desired heat output with optimum efficiency and environmental friendliness.
  • the device according to an embodiment of the invention may comprise a second compressed gas source, which is arranged upstream of the at least one Inlet opening to supply compressed gas to the pressure of the emerging at the at least one outlet opening gas increase.
  • a second compressed gas source which is arranged upstream of the at least one Inlet opening to supply compressed gas to the pressure of the emerging at the at least one outlet opening gas increase.
  • FIG Fig. 1 An apparatus 10 for coating workpieces 2 according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG Fig. 1 schematically shown in a plan view.
  • the device 10 according to the invention can be used for coating a variety of workpieces, it is preferably used for coating workpieces that at least partially made of wood, wood materials, plastic or the like, as in the field of furniture, kitchen and component industry spread to Use come. Any surface such as narrow or wide surfaces can be coated.
  • the coating material 4 can likewise be a very wide variety of materials, wherein preferably a coating material provided with a functional layer 4 'is used.
  • the functional layer 4 ' can also be an integral part of the coating material 4, for example in the sense of a co-extruded or even completely monolytic coating material.
  • the functional layer 4 is already provided on the surface of the workpiece to be coated and / or is also fed separately into the area between the coating material 4 and the surface of the workpiece 2 to be coated.
  • the functional layer 4 'unfolds in the present embodiment by energy input (such as heating) adhesive properties, so that the coating material can be joined to the workpiece.
  • the composite effect may also be based, in whole or in part, on other mechanisms.
  • the functional layer may have means for increasing the thermal conductivity, such as, for example, low-melting polyolefins and / or metal particles.
  • the functional layer 4 ' is substantially free of absorbers for laser light or other radiation sources.
  • the device 10 comprises a pressing device 14 for pressing the coating material 4 against a surface of the workpiece 2, for example in the form of one or more pressure roller (s).
  • the feeding device 12 for feeding the coating material 4 is at least partially thermally insulated in the present embodiment.
  • the device 10 further comprises a conveyor 16 for causing a relative movement between the pressing means 14 and the respective workpiece 2, wherein the conveyor 16 in the in Fig. 1 shown embodiment as a continuous conveyor device (for example in the form of a conveyor chain) is configured.
  • the device according to the invention can also be configured as a stationary machine, in which the workpieces are substantially stationary during the coating process and the conveyor 16 is used for relative movement of the pressing device 14 and other relevant components for the coating process. Combinations of both concepts are possible. Decisive is the possibility of a relative movement between the pressing device 14 (or possibly other components) and the respective workpiece 2, possibly in several spatial directions or about one or more axes of rotation.
  • a variety of facilities can be used, such as conveyors, portals, but also robots and much more.
  • an activation unit 20 ' is provided, which in the present embodiment, a plurality of outlet openings 20 for supplying a heated pressurized gas (or gas mixture such as air) 6 to the respective Functional layer 4 'has.
  • the outlet openings 20 are directed corresponding to the functional layer 4'.
  • the outlet openings 20 have a distance of at most 10 mm, preferably at most 4 mm, for example, about 2 mm from the respective functional layer 4 '.
  • the activation unit 20 ' as in Fig. 1 indicated, corresponding outlet openings 20 in several directions, wherein the respective outlet openings can be switched on and off as needed.
  • the compressed gas source 22 provides heated compressed gas 6 in such a way to the respective outlet openings 20 that it has an overpressure in the region of at least one outlet opening 20.
  • advantageous values for the overpressure present in the region of at least one (preferably all) outlet opening (s) 20 are at least 1.5 bar, more preferably at least 3 bar.
  • FIG. 2 A possible embodiment of the activation unit 20 'is in Fig. 2 shown schematically in a side view. It shows Fig. 2 That side surface of the activation unit 20 ', which faces the functional layer 4' to be activated.
  • the temperature of the exiting compressed gas in the direction of relative movement between outlet openings 20 and functional layer 4 'to be activated ie in the present case in the direction of passage (from left to right in FIG Fig. 2 ), increases.
  • at least individual nozzles can have means for adaptation to the geometry of the functional layer to be activated.
  • a wide variety of nozzle geometries can be used, such as round, polygonal, elliptical, etc.
  • 20 may be provided in the region of one or more outlet openings 20 means for forming a turbulent flow at the outlet of the heated pressurized gas.
  • this can for example be achieved in that the respective outlet opening 20 is formed as a nozzle with at least partially variable in cross-section flow direction.
  • Fig. 2 also not shown in the Region of the outlet opening (s) 20 may be provided a material with low thermal conductivity and / or low heat storage capacity.
  • a preferred, exemplary embodiment of the compressed gas source 22 is in Fig. 3 shown schematically.
  • the compressed gas source 22 has in the present embodiment, a heat exchanger section 24 which is adapted to heat supplied compressed gas to a temperature of at least 450 ° C, preferably at least 600 ° C.
  • the overall system is tuned such that the gas in the region of the at least one outlet opening 20 has a temperature of at least 300 ° C., preferably at least 350 ° C.
  • the heat exchanger section 24 for example, at least one provided with cavities, in particular porous and / or Hauptwerks-porous and / or provided with through holes heat exchanger element having the in Fig. 3 shown heating source is in communication.
  • the heat exchanger element may at least partially consist of a material which is selected from sintered stainless material, porous ceramics, metal foam, in particular aluminum foam, and combinations thereof.
  • the heating source 28 has in the present embodiment, not shown in detail heating elements, which may for example be selected from Schupatronen, Keramiksammlungianon, Hochstromheizern, laser, infrared source, ultrasonic source, magnetic field source, microwave source, plasma source and Begasungs provoke.
  • the compressed gas source 22 in the present embodiment has a compressed gas generating unit 26, for example in the form of a compressor. This can suck a gas to be compressed from the environment or from a gas supply and pass it on to the heat exchanger section 24. Alternatively or additionally, the heat exchanger section 24 can also be fed by an external, possibly central compressed gas source, as in FIG Fig. 3 shown.
  • the device 10 of the invention may further comprise a second compressed gas source, which is arranged upstream of the at least one outlet opening (far right in Fig. 3 ) To supply compressed gas in order to increase the pressure of the emerging at the at least one outlet opening gas.
  • the inventive device 10 further comprises a discharge device 32, such as a collecting funnel.
  • a discharge device 32 such as a collecting funnel.
  • the gas supplied to the functional layer 4 ' can be at least partially removed and preferably also regrouped.
  • a heat exchanger 30 may be provided downstream of the discharge device 32, by means of which the waste heat of the gas supplied to the functional layer 4 'collected and, for example, can be returned to the compressed gas source 22 as heat energy.
  • the operation of the device 10 according to the invention takes place, for example, as follows.
  • a workpiece 2 to be coated is conveyed by means of the conveyor 16 in a conveying direction (from left to right in FIG Fig. 1 ).
  • a coating material 4 is fed by means of the feed device.
  • the functional layer provided on the coating material and / or workpiece (or separately) is activated by means of the heated pressurized gas 6 emerging from the outlet openings 20, specifically immediately before the coating material is pressed against the surface of the workpiece 2 to be coated by means of the pressure device 14.
  • the coating material 4 is activated by means of Functional layer 4 'joined to the workpiece 2.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und eine Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind bekannt aus dem Dokument EP2694272A0 .
    • Stand der Technik
  • Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art kommen im Stand der Technik verbreitet zum Einsatz, insbesondere im Bereich der Möbel- und Bauelementeindustrie. Lange Zeit war es üblich, mit einem Kleber vorbeschichtetes Beschichtungsmaterial, wie beispielsweise Kanten, zu einem Werkstück zuzuführen, den Kleber aufzuschmelzen und das Beschichtungsmaterial mit dem Werkstück zu verkleben. Zum Aufschmelzen des Klebers kamen unterschiedlichste Mittel zum Einsatz, wie beispielsweise Heizelemente jeglicher Art, Heißluft oder dergleichen.
  • Allerdings hat sich gezeigt, dass diese traditionellen Verfahren nur begrenzte Fertigungsgeschwindigkeiten zulassen. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Qualität und das optische Erscheinungsbild der Fugen zwischen Beschichtungsmaterial und Werkstück immer weiter gewachsen, sodass die traditionellen Verfahren den Anforderungen oftmals nicht mehr genügen.
  • Vor diesem Hintergrund wurden in den letzten Jahren unterschiedlichste, neuartige Energiequellen erforscht und zur Marktreife gebracht, um den Kleber zwischen Werkstück und Beschichtungsmaterial zu aktivieren. So offenbart beispielsweise die EP 1 800 813 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung von Bauteilen unter Einsatz eines Lasers. Alternativ haben sich jedoch auch andere Technologien entwickelt, wie beispielsweise der Einsatz von Plasma oder Ultraschall zur Aktivierung des Klebers (vgl. beispielsweise WO 2010/009805 ). Hinzu kommt, dass sich auch bei der Klebeverbindung selbst Fortschritte ergeben haben, denn häufig kommt anstelle eines reinen Schmelzklebers eine (häufig auch auf Schmelzkleber basierende) Funktionsschicht zum Einsatz, die sehr präzise in derselben Farbe wie das Beschichtungsmaterial eingefärbt und daher im gefügten Zustand kaum sichtbar ist. Dies lässt beim Betrachter den Eindruck entstehen, es handle sich um eine "fugenlose" Verbindung.
  • Diese neueren Technologien eignen sich auch für hohe Produktionsgeschwindigkeiten. Allerdings erfordern die neueren Technologien eine relativ aufwendige Konstruktion und vergleichsweise hohe Investitionskosten, insbesondere für die Energiequellen zum Aktivieren der Funktionsschicht. Darüber hinaus ist je nach Energiequelle meist eine maßgeschneiderte Funktionsschicht erforderlich, was ebenfalls zusätzlichen Aufwand und zusätzliche mit sich bringt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei einfacher Konstruktion und geringen Investitionskosten eine hochwertige Fügeverbindung zwischen einem Beschichtungsmaterial und einem Werkstück ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, mit einer vergleichsweise einfachen Energiequelle zum Aktivieren einer haftend machbaren Funktionsschicht zu arbeiten und diese derart effektiv einzusetzen, dass auch die heutigen Anforderungen an eine hochwertige Fügeverbindung und einen wirtschaftlichen Produktionsvorgang erfüllt werden. Zu diesen Zweck ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Funktionsschicht durch Begasen mit einem erwärmten Gas zumindest teilweise aktiviert wird, wobei das erwärmte Gas über mindestens eine Austrittsöffnung an die Funktionsschicht abgegeben wird und im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung einen Druck von mindestens 3 bar aufweist.
  • Durch den Einsatz von heißem Druckgas als Aktivierungsmittel für die Funktionsschicht kann im Rahmen der Erfindung mit einer relativ einfachen und mit geringen Investitionskosten verbundenen Energiequelle gearbeitet werden. Gleichzeitig eignet sich diese Energiequelle jedoch zum Aktivieren vielfältigster Funktionsschichten, insbesondere auch der sogenannten Nullfugen-Funktionsschichten, die ansonsten den Einsatz einer aufwendigeren Energiequelle wie beispielsweise eines Lasers oder einer Plasmaquelle erfordern. Dabei ermöglicht das Abgeben des heißen Gases an die Funktionsschicht mit einem Überdruck, dass ein hoher Energieeintrag in die jeweilige Funktionsschicht erzielt werden kann. Diese Tatsache ermöglicht nicht nur, dass mit vergleichsweise hohen Produktionsgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann, sondern stellt einen Schlüsselfaktor dafür dar, überhaupt spezielle Funktionsschichten mittels Heißluft aktivieren zu können.
  • Denn häufig weisen die zum Einsatz kommenden Funktionsschichten eine sehr kurze "offene Zeit" auf, sodass eine Aktivierung der Funktionsschichten nur innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters vor dem Fügevorgang möglich ist. Innerhalb dieses kurzen Zeitfensters ist eine Aktivierung der Funktionsschicht nur dadurch möglich, dass erfindungsgemäß - dank des Überdrucks - ein erhöhter Energieeintrag in die Funktionsschicht stattfindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher erstmals, mittels Heißluft auch Funktionsschichten der neusten Generation, wie sie beispielsweise für die Nullfugen-Technik zum Einsatz kommen, zu verarbeiten.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist. In diesem Temperaturbereich ergibt sich ein ausreichend hoher Energieeintrag, ohne dass eine Beschädigung der zu aktivierenden Funktionsschicht zur befürchten ist. Somit lassen sich die oben erläuterten Vorteile der Erfindung besonders ausgeprägt und effizient erzielen.
  • Darüber hinaus ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Austrittsöffnung einen Abstand von höchstens 10 mm von der Funktionsschicht besitzt. Durch diesen vergleichsweise geringen Abstand wird nicht nur sichergestellt, dass keine unerwünschte Abkühlung der austretenden Heißluft entsteht. Vielmehr trägt der vergleichsweise geringe Abstand zwischen Funktionsschicht und Austrittsöffnung dazu bei, dass sich im Bereich der Austrittsöffnung ein Staudruck aufbaut, der einen erhöhten Energieeintrag in die Funktionsschicht ermöglicht. Im Ergebnis wird somit ein wesentlicher Beitrag zur Erreichung der oben genannten Vorteile leistet.
  • Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen sind, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweist, die bevorzugt in Richtung einer Relativbewegung zwischen Austrittöffnungen und zu aktivierender Funktionsschicht ansteigt. Durch das Vorsehen mehrerer Austrittsöffnungen kann nicht nur eine Erhöhung des Energieeintrages erreicht werden, sondern der Energieeintrag lässt sich auch besonders vorteilhaft an die jeweiligen Randbedingungen des Fügeprozesses anpassen. Dies gilt insbesondere, wenn das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweist. Denn auf diese Weise kann beispielsweise mittels einer ersten Austrittsöffnung eine Vorwärmung der Funktionsschicht erreicht werden, bevor diese dann im Bereich einer zweiten Austrittsöffnung vollständig aufgeschmolzen wird. Hierdurch können Beeinträchtigungen der Funktionsschicht oder gegebenenfalls auch des Beschichtungsmaterials oder des Werkstücks vermieden werden, und es kann vorteilhaft ein optimales Haftvermögen der Funktionsschicht erreicht werden.
  • Die Funktionsschicht kann im Rahmen der Erfindung auf unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein und prinzipiell auch als einfache Schmelzklebeschicht oder dergleichen gebildet sein. Im Hinblick auf die Aktivierung mit Heißluft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedoch vorgesehen, dass die Funktionsschicht Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wie insbesondere niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel aufweist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die mittels Heißluft eingebrachte Wärmeenergie auch ausreichend schnell und tief in die Funktionsschicht eindringt, sodass sich eine vollständige Aktivierung der Funktionsschicht mit entsprechend optimiertem Haftverbund ergibt.
  • Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Funktionsschicht im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist. Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die beispielsweise für Laser maßgeschneiderten Funktionsschichten aufwendig und teuer in der Herstellung sind, da spezielle Absorber für Laserlicht eingepuffert werden müssen, damit die Funktionsschicht überhaupt mittels eines Lasers (oder einer anderen vergleichbaren Strahlungsquelle) aktiviert werden kann. Auf derartige Zusatzmaßnahmen kann im Rahmen der Erfindung vorteilhaft verzichtet werden, da eine Aktivierung der Funktionsschicht mittels Hochdruckgas keine derartigen Absorber erfordert. Im Ergebnis führt dies dazu, dass mit Funktionsschichten gearbeitet werden kann, die deutlich einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das zu dem Beschichtungsmaterial zugeführte Gas zumindest teilweise rekuperiert und zumindest mittelbar, insbesondere über einen Wärmetauscher, zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes genutzt wird. Auf diese Weise lassen sich die Wirtschaftlichkeit und die Umweltfreundlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich steigern. Darüber hinaus trägt die Rekuperation des Gases dazu bei, eine übermäßige Erwärmung der Bearbeitungsumgebung zu vermeiden, die einen nachteiligen Einfluss auf den Beschichtungsvorgang besitzen könnte.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Patentanspruch 8 definiert und ermöglicht, die oben diskutierten, erfindungsgemäßen Vorteile zu erreichen. Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases vorgesehen sind. Hierdurch lässt sich der Energieeintrag in die zu aktivierende Funktionsschicht mit geringem Aufwand weiter erhöhen, sodass die oben genannten Vorteile noch ausgeprägter sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass mindestens eine Austrittsöffnung als Düse mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist. Eine derartige Düse stellt ein besonders einfaches und dennoch wirksames Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung dar.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die Druckgasquelle einen Wärmetauscherabschnitt aufweist, der eingerichtet ist, zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu erwärmen. Zunächst trägt das Vorsehen eines eigenen Wärmetauscherabschnitts dazu bei, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung autark arbeiten kann, wobei es eine erfindungsgemäße Besonderheit ist, dass die Wärmetauscherabschnitt mit Druckgas von einer Druckgasquelle versorgt werden kann, das heißt für einen Wärmetauscherbetrieb unter Druck geeignet ist.
  • Insgesamt erhält das Druckgas bei der bevorzugten Temperatur von 450°C beziehungsweise sogar 600°C eine hohe Energiedichte in Folge Druck und Temperatur, die es ermöglicht, den gewünschten hohen Energieeintrag in die Funktionsschicht zu leisten. Dabei wird das Druckgas vorteilhaft auf eine vergleichsweise hohe Temperatur geheizt, sodass spätere Wärmeverluste auf dem Weg hin zur Austrittöffnung unschädlich sind und gegebenenfalls sogar noch kaltes Druckgas in den Prozess zugemischt werden kann.
  • Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch von einer externen Druckgasversorgung gespeist werden kann, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Druckgasquelle der Vorrichtung eine Druckgaserzeugungseinheit aufweist. Hierdurch lassen sich Druckgaserzeugung und - erwärmung besonders vorteilhaft aufeinander abstimmen, und es wird ein autarker Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht.
  • Um eine übermäßige Aufheizung der Arbeitsumgebung zu vermeiden, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Bereich der Austrittsöffnung ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen ist. Hierdurch wird dazu beigetragen, dass keine wärmebedingte Beeinträchtigung des Beschichtungsmaterials, der Funktionsschicht oder des Werkstücks in Folge einer übermäßigen Umgebungstemperatur auftritt, was insgesamt zu einem zuverlässigen Beschichtungsvorgang und einem hochwertigen Beschichtungsergebnis beiträgt. Aus denselben Gründen ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ebenfalls vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung zum Zuführen des Beschichtungsmaterials zumindest abschnittsweise thermisch isoliert ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Abführeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, das zum dem Beschichtungsmaterial zugeführte Gas zumindest teilweise abzuführen und bevorzugt auch zu rekuperieren, beispielsweise über eine Wärmetauscher zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes. Hierdurch lassen sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Rekuperation des Gases diskutierten Vorteile erzielen.
  • Der Wärmetauscherabschnitt kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedlichste Art und Weise ausgestaltet sein. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Wärmetauscherabschnitt mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder haufwerksporiges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweist, da es mit einer Heizquelle in Verbindung steht. Hierdurch ergibt sich eine besonders effiziente und somit wirtschaftliche und umweltfreundliche Erzeugung der heißen Druckluft bei einfacher Konstruktion.
  • Dabei ist besonders bevorzugt, dass mindestens ein Wärmetauscherelement zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermetall, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon. Diese Materialen ermöglichen nicht nur einen sehr guten Wärmeübergang zwischen Heizquelle und zu erwärmende Luft, sondern besitzen auch eine hohe Dauerhaftigkeit und lassen sich gut verarbeiten.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Heizquelle Heizelemente aufweist, die ausgewählt sind aus Heizpatronen, Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle und Begasungsquelle. Diese unterschiedlichen Heizquellen beziehungsweise Kombinationen hiervon können je nach den jeweiligen Anforderungen und Umgebungsbedingungen vorteilhaft ausgewählt werden, um bei optimaler Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit die gewünschte Wärmeleistung zu erzielen.
  • Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine zweite Druckgasquelle aufweisen, die eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu
    erhöhen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Wärmetauscherabschnitt in der Lage ist, das Druckgas auf eine deutlich höhere Temperatur zu erwärmen, als die an der Austrittsöffnung benötigt wird. In diesem Falle kann durch das Zumischen eines weiteren Druckgases ein höherer Volumenstrom und/oder ein höherer Druck in dem an der Austrittsöffnung austretenden, heißen Druckgas erzielt werden, sodass sich wiederum ein erhöhter Energieeintrag in die zu aktivierende Funktionsschicht ergibt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • Fig. 2 zeigt schematisch ein Detail aus Fig. 1;
    • Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Detail aus Fig. 1.
    Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • Eine Vorrichtung 10 zum Beschichten von Werkstücken 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Beschichten unterschiedlichster Werkstücke eingesetzt werden kann, dient sie vorzugsweise zum Beschichten von Werkstücken, die zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, wie sie im Bereich der Möbel-, Küchen- und Bauelementeindustrie verbreitet zum Einsatz kommen. Dabei können beliebige Oberflächen wie Schmal- oder Breitflächen beschichtet werden.
  • Bei dem Beschichtungsmaterial 4 kann es sich ebenfalls um unterschiedlichste Materialien handeln, wobei vorzugsweise ein mit einer Funktionsschicht 4' versehenes Beschichtungsmaterial zum Einsatz kommt. Dabei kann die Funktionsschicht 4' auch integraler Bestandteil des Beschichtungsmaterials 4 sein, beispielsweise im Sinne eines koxtrudierten oder sogar vollständig monolytischen Beschichtungsmaterials. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, dass die Funktionsschicht 4 bereits auf der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks vorgesehen ist und/oder auch separat in den Bereich zwischen Beschichtungsmaterial 4 und zu beschichtender Oberfläche des Werkstücks 2 zugeführt wird.
  • Die Funktionsschicht 4' entfaltet in der vorliegenden Ausführungsform durch Energieeintrag (wie beispielsweise Erwärmung) haftende Eigenschaften, so dass das Beschichtungsmaterial an das Werkstück gefügt werden kann. Die Verbundwirkung kann auch ganz oder teilweise auf anderen Mechanismen beruhen. Ferner kann die Funktionsschicht in der vorliegenden Ausführungsform Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel. Ferner ist es besonderes bevorzugt, dass die Funktionsschicht 4' im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist.
  • Ferner umfasst die Vorrichtung 10 eine Andrückeinrichtung 14 zum Andrücken des Beschichtungsmaterials 4 an eine Oberfläche des Werkstücks 2, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Andrückrolle(n). Die Zuführeinrichtung 12 zum Zuführen des Beschichtungsmaterials 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise thermisch isoliert.
  • Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, umfasst die Vorrichtung 10 ferner eine Fördereinrichtung 16 zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 14 und dem jeweiligen Werkstück 2, wobei die Fördereinrichtung 16 in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform als Durchlauffördereinrichtung (beispielsweise in Form einer Förderkette) ausgestaltet ist. Es ist jedoch zu beachten, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Stationärmaschine ausgestaltet sein kann, bei der die Werkstücke im Zuge des Beschichtungsvorgangs im Wesentlichen stationär sind und die Fördereinrichtung 16 zum Relativbewegen der Andrückeinrichtung 14 und anderer für den Beschichtungsvorgang relevanter Bauteile dient. Auch Kombinationen beider Konzepte sind möglich. Entscheidend ist die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung 14 (bzw. ggf. weiteren Bauteilen) und dem jeweiligen Werkstück 2, ggf. in mehreren Raumrichtungen oder um einer oder mehrere Drehachsen. Hierfür können unterschiedlichste Einrichtungen zum Einsatz kommen, wie Förderbänder, Portale, aber auch Roboter und vieles anderes mehr.
  • Unmittelbar stromaufwärts der Andrückeinrichtung 14 ist im Bereich zwischen dem Beschichtungsmaterial 4 und der zu beschichtenden Oberfläche des Werkstücks 2 eine Aktivierungseinheit 20' vorgesehen, die in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Austrittsöffnungen 20 zum Zuführen eines erwärmten Druckgases (bzw. Gasgemisches wie Luft) 6 zu der jeweiligen Funktionsschicht 4' aufweist. Je nach Lage der jeweiligen Funktionsschicht 4' bzw. auf dem Beschichtungsmaterial 4 oder dem Werkstück 2, sind die Austrittsöffnungen 20 entsprechend zu der Funktionsschicht 4' gerichtet. Dabei besitzen die Austrittsöffnungen 20 einen Abstand von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm, beispielsweise ca. 2 mm von der jeweiligen Funktionsschicht 4'. Auch ist es möglich, dass die Aktivierungseinheit 20', wie in Fig. 1 angedeutet, in mehreren Richtungen entsprechende Austrittsöffnungen 20 aufweist, wobei die jeweiligen Austrittsöffnungen je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden können.
  • Die Austrittsöffnungen 20 der Aktivierungseinheit 20' stehen mit einer Druckgasquelle 22 in Verbindung. Die Druckgasquelle 22 stellt erwärmtes Druckgas 6 derart zu den jeweiligen Austrittsöffnungen 20 bereit, dass es im Bereich mindestens einer Austrittsöffnung 20 einen Überdruck aufweist. Dabei liegen vorteilhafte Werte für den im Bereich mindestens einer (bevorzugt aller) Austrittsöffnung(en) 20 anliegenden Überdruck bei mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar.
  • Eine mögliche Ausgestaltung der Aktivierungseinheit 20' ist in Fig. 2 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Dabei zeigt Fig. 2 diejenige Seitenfläche der Aktivierungseinheit 20' , die der zu aktivierenden Funktionsschicht 4' zugewandt ist.
  • Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Aktivierungseinheit 20' in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Austrittsöffnungen 20 auf, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen 20 eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweisen kann. So ist es beispielsweise bevorzugt, dass die Temperatur des austretenden Druckgases in Richtung einer Relativbewegung zwischen Austrittsöffnungen 20 und zu aktivierender Funktionsschicht 4' d.h. im vorliegenden Falle in der Durchlaufrichtung (von links nach rechts in Fig. 2), ansteigt. Unabhängig hiervon können zumindest einzelne Düsen Mittel zur Anpassung an die Geometrie der zu aktivierenden Funktionsschicht aufweisen. Ferner können - unabhängig von den vorstehenden Ausgestaltungen - unterschiedlichste Düsengeometrien zum Einsatz kommen, wie rund, polygonal, elliptisch, etc.
  • Ferner können im Bereich einer oder mehrerer Austrittsöffnungen 20 Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases 6 vorgesehen sein. Obgleich in Fig. 2 nicht gezeigt, kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die jeweilige Austrittsöffnung 20 als Düse mit in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist.
  • Ferner kann, obgleich in Fig. 2 ebenfalls nicht gezeigt, im Bereich der Austrittsöffnung(en) 20 ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen sein.
  • Eine bevorzugte, beispielhafte Ausgestaltung der Druckgasquelle 22 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Die Druckgasquelle 22 weist in der vorliegenden Ausführungsform einen Wärmetauscherabschnitt 24 auf, der eingerichtet ist, zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu erwärmen. Das Gesamtsystem ist derart abgestimmt, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung 20 eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist.
  • Dabei kann der Wärmetauscherabschnitt 24 beispielsweise mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder Hauptwerks-poriges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweisen, das mit der in Fig. 3 gezeigten Heizquelle in Verbindung steht. Das Wärmetauscherelement kann in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermaterial, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon.
  • Selbstverständlich können jedoch auch andere geeignete Materialien zum Einsatz kommen, insbesondere wenn sie eine hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder eine hohe Wärmespeicherkapazität besitzen.
  • Die Heizquelle 28 weist in der vorliegenden Ausführungsform nicht näher gezeigte Heizelemente auf, die beispielsweise ausgewählt sein können aus Heizpatronen, Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle und Begasungsquelle.
  • Ferner weist die Druckgasquelle 22 in der vorliegenden Ausführungsform eine Druckgaserzeugungseinheit 26 auf, beispielsweise in Form eines Kompressors. Dieser kann aus der Umgebung oder aus einer Gaszufuhr ein zu komprimierendes Gas ansaugen und an den Wärmetauscherabschnitt 24 weitergeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Wärmetauscherabschnitt 24 auch von einer externen, gegebenenfalls zentralen Druckgasquelle gespeist werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
  • Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ferner eine zweite Druckgasquelle aufweisen, die eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung (ganz rechts in Fig. 3) Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu erhöhen.
  • Wie in Fig. 1 am besten zu erkennen ist, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ferner eine Abführeinrichtung 32, wie beispielsweise einen Auffangtrichter. Auf diese Weise lässt sich das zu der Funktionsschicht 4' zugeführte Gas zumindest teilweise abführen und vorzugsweise auch regruppieren. Zu diesem Zweck kann, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ein Wärmetauscher 30 stromabwärts der Abführeinrichtung 32 vorgesehen sein, mittels dessen die Abwärme des zu der Funktionsschicht 4' zugeführten Gases aufgefangen und beispielsweise zu der Druckgasquelle 22 als Wärmeenergie zurückgeführt werden kann.
  • Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 vollzieht sich beispielsweise wie folgt. Ein zu beschichtendes Werkstück 2 wird mittels der Fördereinrichtung 16 in einer Förderrichtung (von links nach rechts in Fig. 1) gefördert. Synchron hierzu wird mittels der Zuführeinrichtung ein Beschichtungsmaterial 4 zugeführt. Die auf dem Beschichtungsmaterial und/oder Werkstück (oder separat) bereitgestellte Funktionsschicht wird mittels des aus den Austrittsöffnungen 20 austretenden erwärmten Druckgases 6 aktiviert, und zwar unmittelbar bevor das Beschichtungsmaterial mittels der Andruckeinrichtung 14 an die zu beschichtende Oberfläche des Werkstücks 2 angedrückt wird. Dabei wird das Beschichtungsmaterial 4 mittels der aktivierten Funktionsschicht 4' an das Werkstück 2 gefügt.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Beschichten von Werkstücken (2), die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff oder dergleichen bestehen, mit einem Beschichtungsmaterial (4), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    Bereitstellen einer durch Energieeintrag haftend machbaren Funktionsschicht (4'),
    Zuführen des Beschichtungsmaterials (4) zu einem zu beschichtenden Werkstück (2),
    zumindest teilweises Aktivieren der Funktionsschicht (4') durch Begasen der Funktionsschicht (4') mit einem erwärmten Gas (6), wobei das erwärmte Gas (6) über mindestens eine Austrittsöffnung (20) an die Funktionsschicht (4') abgegeben wird und im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) einen Druck von mindestens 3 bar aufweist, und
    Fügen des Beschichtungsmaterials (4) an das Werkstück (2) mittels der aktivierten Funktionsschicht (4'), dadurch gekennzeichnet dass die Austrittsöffnung (20) einen Abstand von höchstens 10 mm von der Funktionsschicht (4') besitzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) eine Temperatur von mindestens 300°C, bevorzugt mindestens 350°C aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Austrittsöffnungen (20) vorgesehen sind, wobei das Gas im Bereich mindestens zweier Austrittsöffnungen (20) eine voneinander unterschiedliche Temperatur aufweist, die bevorzugt in Richtung einer Relativbewegung zwischen Austrittsöffnungen (20) und zu aktivierender Funktionsschicht (4') ansteigt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4') Mittel zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wie insbesondere niederschmelzende Polyolefine und/oder Metallpartikel aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4') im Wesentlichen frei von Absorbern für Laserlicht oder andere Strahlungsquellen ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (4') auf dem Beschichtungsmaterial (4) und/oder dem Werkstück (2) vorgesehen ist und/oder separat zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem Beschichtungsmaterial (4) zugeführte Gas (6) zumindest teilweise rekuperiert und zumindest mittelbar, insbesondere über einen Wärmetauscher (30), zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes genutzt wird.
  8. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
    eine Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen des Beschichtungsmaterials (4),
    eine Andrückeinrichtung (14) zum Andrücken des Beschichtungsmaterials (4) an eine Oberfläche des Werkstücks (2),
    eine Fördereinrichtung (16) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Andrückeinrichtung (14) und dem jeweiligen Werkstück (2),
    mindestens eine Austrittsöffnung (20) zum Zuführen des erwärmten Druckgases (6) zu der Funktionsschicht (4'), und
    mindestens eine Druckgasquelle (22) zum Bereitstellen des erwärmten Druckgases (6) zu der mindestens einen Austrittsöffnung (20) derart, dass es im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) einen Druck von mindestens 3 bar aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung einen Abstand von höchstens 10 mm von der Funktionsschicht besitzt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung (20) Mittel zur Bildung einer turbulenten Strömung beim Austritt des erwärmten Druckgases (6) vorgesehen sind, wobei bevorzugt mindestens eine Austrittsöffnung (20) als Düse mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasquelle (22) einen Wärmetauscherabschnitt (24) aufweist, der eingerichtet ist, zugeführtes Druckgas auf eine Temperatur von mindestens 450°C, bevorzugt mindestens 600°C zu erwärmen.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasquelle (22) eine Druckgaserzeugungseinheit (26) aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Austrittsöffnung (20) ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und/oder geringer Wärmespeicherkapazität vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen des Beschichtungsmaterials (4) zumindest abschnittsweise thermisch isoliert ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, das sie ferner eine Abführeinrichtung (32) aufweist, die eingerichtet ist, das zu der Funktionsschicht (4') zugeführte Gas zumindest teilweise abzuführen und bevorzugt auch zu rekuperieren, beispielsweise über einen Wärmetauscher (30) zur Erwärmung des zugeführten Gasstromes.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherabschnitt (24) mindestens ein mit Hohlräumen versehenes, insbesondere poröses und/oder haufwerksporiges und/oder mit Durchgangsöffnungen versehenes Wärmetauscherelement aufweist, das mit einer Heizquelle (28) in Verbindung steht.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauscherelement zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus rostfreiem Sintermetall, porösen Keramiken, Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, und Kombinationen hiervon.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizquelle (28) Heizelemente aufweist, die ausgewählt sind aus Heizpatronen, Keramikheizelementen, Hochstromheizern, Laser, Infrarotquelle, Ultraschallquelle, Magnetfeldquelle, Mikrowellenquelle, Plasmaquelle, und Begasungsquelle.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine zweite Druckgasquelle aufweist, die eingerichtet ist, stromaufwärts der mindestens einen Austrittsöffnung Druckgas einzuspeisen, um den Druck des an der mindestens einen Austrittsöffnung austretenden Gases zu erhöhen.
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