EP4059617B1 - Lackierverfahren mit gedruckter maske sowie druckvorrichtung - Google Patents

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EP4059617B1
EP4059617B1 EP22158909.6A EP22158909A EP4059617B1 EP 4059617 B1 EP4059617 B1 EP 4059617B1 EP 22158909 A EP22158909 A EP 22158909A EP 4059617 B1 EP4059617 B1 EP 4059617B1
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EP
European Patent Office
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masking
film
agent
masking agent
aircraft component
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Carsten Barlag
Daniel Lahidjanian
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Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
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Publication date
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    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the invention relates to a coating method and a printing device for use in such a method.
  • the writing EP 3693617 A1 of Boeing Co. discloses a method for microtexturing a substrate surface, comprising: printing the substrate surface with a masking agent to define exposed surface zones on the substrate surface, forming a microtexture on the substrate surface by removing material from the exposed surface zones, and removing the masking agent from the substrate surface.
  • the invention is based on the object of improving painting processes for components, preferably with a view to further automation.
  • step 1.1 the component is or will be provided with a substrate.
  • step 1.1 a further layer is applied to the component material or to the substrate.
  • the masking agent printed in step 1.2 be a liquid film-forming masking agent.
  • the masking agent is preferably a spray film liquid, a printing ink, or a liquid mold release agent.
  • the masking film is formed by evaporating solvent from the masking agent or by activating the masking agent by heating or by irradiation, preferably by irradiation with (UV) light.
  • the masking film is preferably removed by mechanical peeling. It is preferred that in step 1.6 the masking film is weakened, for example by cutting or lasering. It is preferred that in step 1.6 the masking film is Compressed air is removed, preferably blown away. It is preferred that in step 1.6 the masking film is removed by means of a suction device, preferably by suction. It is preferred that the mechanical removal is carried out by a gripping device. It is preferred that the masking film has a starting point for removal, wherein the starting point is formed by a strip element embedded in the masking film, for example an adhesive strip, wherein in Step 1.6 the starting point is mechanically detected to begin removal.
  • step 1.6 the masking film is removed by means of brushing, rubbing, erasing, water jet and/or high pressure cleaner.
  • One idea of the invention is to apply the masking agent or masking film to the component using an inkjet process. This can be a fully automated process, eliminating the need for manual masking of the component before painting. Inkjet processes for printing three-dimensional objects are known as such (e.g., Heidelberger Druckmaschinen Omnifire).
  • the process proposed here represents a new application for inkjet printing, using the applied material as a masking film for subsequent coating.
  • the masking film printed in this way can be easily removed after coating.
  • the printing ink can, for example, be a UV ink that cures into a finished masking film upon exposure to UV light.
  • a spray film liquid as a masking agent, provided it has approximately the same viscosity as functional printing inks.
  • a liquid mold release agent such as that used in the production of fiber composite components in a mold, could be printed as a masking agent.
  • the mold release agent preferably has a similar viscosity to the functional printing ink.
  • top coat (clear coat or the like) can assist the removal of the masking agent.
  • the ideas described here enable a printable masking film that can eliminate manual work on the component.
  • Printing preferably enables precise and targeted dosing on the component, reducing waste and improving the quality of the result.
  • printing enables full automation of the masking process, ultimately allowing the entire painting process to be automated. Overall, this also reduces the overall painting process time.
  • Fig. 1 shows schematically a painting process with the steps S10 to S18.
  • an aircraft component 10 is provided.
  • the aircraft component 10 can, for example, be a component arranged on the outside of an aircraft.
  • the aircraft component 10 can be painted for the first time or treated for repainting.
  • the aircraft component 10 can undergo pretreatment (e.g., cleaning, sanding, and the like).
  • a first paint system can be applied to the aircraft component as a substrate 12.
  • the paint system can contain various layers, for example, adhesion promoters, primers, or other functional layers (e.g., corrosion and/or erosion protection).
  • a further layer 14 can also be applied to the substrate 12.
  • Application can be carried out in the usual way by rolling, brushing, or spraying.
  • a liquid film-forming masking agent 16 is printed.
  • the printing is performed using an inkjet print head.
  • the masking agent 16 can be a spray film liquid, a functional printing ink, or a mold release agent.
  • the masking agent 16 forms a closed masking film 18 by evaporating the solvent from the masking agent 16. It is also possible that the masking agent 16 only forms the masking film 18 upon activation, for example, by UV light or heat. The masking film 18 lies against the surface or adheres only minimally to the surface, but does not form a bond. This results in good removability of the masking film 18 from the underlying layer.
  • topcoats can be applied as coating agents 20 in a manner known per se. These can preferably be color-imparting, for example, to create a desired logo.
  • a topcoat layer 22 (usually a clear coat) is additionally applied to the coating agent 20. The coating agent 20 and/or the topcoat layer 22 can assist in the removal of the masking film 18 in the further process.
  • the masking film 18 is mechanically removed, for example peeled off, thereby exposing the masked surface area 24.
  • Fig. 2 and Fig. 3 schematically shows a printing device 26 that can be used for the method described above.
  • the printing device 26 comprises a robot arm 28, to the end of which a print head 30 is attached.
  • the print head 30 is designed as an inkjet print head 32 and, depending on the type of ink, can have an activation unit 34 for activating or curing the printed functional printing ink.
  • the printing device 26 further has a reservoir 36 containing the functional printing ink or the masking agent 16.
  • the print head 30 follows a predetermined masking path 38 on the aircraft component 10 to mask the surface area 24, for example, in an elliptical shape. Due to the targeted application, the surface area 24 is sharply masked, resulting in a clear contour after removal.
  • the pressure device 26 can comprise a masking film removal device.
  • the masking film removal device can grasp the masking film 18 and mechanically remove it from the aircraft component 10.
  • the masking film removal device can be a laser, a knife, a compressed air nozzle, a gripper, a suction cup, a suction tube, a Device for a water jet or high-pressure water jet, a brush and/or a rubbing or erasing device.
  • Fig. 4 is a photograph of a peel test performed by the applicant.
  • the masking film 18 was applied to a white base coat layer 42 and subsequently covered with a clear coat.
  • the masking film 18 was then successfully peeled off the base coat layer 42 manually between two predetermined separation lines 44.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lackierverfahren und eine Druckvorrichtung zur Verwendung in einem solchen Verfahren.
  • Die Schrift EP 3693617 A1 der Gesellschaft Boeing Co. offenbart ein Verfahren zur Mikrotexturierung einer Substratoberfläche, umfassend: Bedrucken der Substratoberfläche mit einem Maskierungsmittel, um freiliegende Oberflächenzonen auf der Substratoberfläche zu definieren, Ausbilden einer Mikrotextur auf der Substratoberfläche durch Entfernen von Material von den freiliegenden Oberflächenzonen und Entfernen des Maskierungsmittels von der Substratoberfläche.
  • Bislang werden Luftfahrzeugbauteile, nicht zuletzt wegen ihrer gekrümmten Oberflächen, vor dem Lackieren von Hand maskiert. Der Maskierungsaufwand für Flugzeuge ist dabei beispielsweise an den Tür- und Fensterbereichen sowie den mit Buchstaben oder Logos versehenen Oberflächen besonders hoch.
  • Es gibt daher ein Bedürfnis, den Maskiervorgang soweit wie möglich zu automatisieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Lackierverfahren für Bauteile zu verbessern, vorzugsweise im Hinblick auf eine weitere Automatisierung.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung schafft ein Lackierverfahren zum Lackieren eines Luftfahrzeugbauteils, mit den Schritten in der folgenden Reihenfolge:
    • 1.1 Bereitstellen des Luftfahrzeugbauteils;
    • 1.2 bereichsweises Aufbringen eines filmbildenden Maskiermittels durch Drucken des Maskiermittels mittels eines Druckkopfes auf das Luftfahrzeugbauteil, um wenigstens einen maskierten Oberflächenbereich zu schaffen;
    • 1.3 Ausbildenlassen oder Ausbilden eines Maskierfilmes aus dem Maskiermittel
    • 1.4 Lackieren des Luftfahrzeugbauteils mit einem Lackierungsmittel;
    • 1.5 Aufbringen einer Decklackschicht auf das Lackierungsmittel, wobei die Decklackschicht die Anhaftung des Maskierfilms verringert;
    • 1.6 Mechanisches Entfernen des Maskierfilmes von dem Luftfahrzeugbauteil zum Freilegen des maskierten Oberflächenbereichs.
  • Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.1 das Bauteil mit einem Untergrund versehen ist oder wird.
  • Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.1 auf das Bauteilmaterial oder auf den Untergrund eine weitere Schicht aufgebracht wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das in Schritt 1.2 gedruckte Maskiermittel ein flüssiges filmbildendendes Maskiermittel ist. Das Maskiermittel ist vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formtrennmittel.
  • Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.3 der Maskierfilm durch Verdunstenlassen von Lösungsmittel aus dem Maskiermittel oder durch Aktivieren des Maskiermittels durch Erwärmen oder durch Bestrahlen, vorzugsweise durch Bestrahlen mit (UV-)Licht, gebildet wird.
  • In Schritt 1.6 wird der Maskierfilm vorzugsweise durch mechanisches Abziehen entfernt. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.6 der Maskierfilm geschwächt wird, beispielsweise durch Schneiden oder Lasern. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.6 der Maskierfilm mit Hilfe von Druckluft entfernt wird, vorzugsweise weggeblasen wird. Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.6 der Maskierfilm mittels einer Saugeinrichtung entfernt wird, vorzugsweise abgesaugt wird. Es ist bevorzugt, dass das mechanische Entfernen durch eine Greifeinrichtung erfolgt. Es ist bevorzugt, dass der Maskierfilm eine Startstelle zum Entfernen aufweist, wobei die Startstelle durch ein in den Maskierfilm eingebettetes Streifenelement, beispielsweise einen Klebestreifen, gebildet ist, wobei in Schritt 1.6 die Startstelle mechanisch erfasst wird, um das Entfernen zu beginnen.
  • Es ist bevorzugt, dass in Schritt 1.6 der Maskierfilm mittels Bürsten, Rubbeln, Radieren, Wasserstrahl und/oder Hochdruckreiniger entfertn wird.
  • Eine Idee der Erfindung ist es das Maskierungsmittel bzw. den Maskierungsfilm per Tintenstrahlverfahren auf dem Bauteil aufzubringen. Dies kann ein vollautomatisierter Prozess sein, sodass manuelles Maskieren des Bauteils vor der Lackierung entfallen kann. Tintenstrahlverfahren zum Bedrucken von dreidimensionalen Objekten sind zwar als solches bekannt (beispielsweise Heidelberger Druckmaschinen Omnifire).
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren ist eine neue Anwendung für Tintenstrahlverfahren, indem das damit aufgebrachte Material als Maskierfilm für eine später erfolgende Lackierung benutzt wird. Der so aufgedruckte Maskierfilm kann im Unterschied zu dem konventionellen Verfahren nach dem Lackieren einfach abgezogen werden. Die Drucktinte kann beispielsweise eine UV-Tinte sein, die durch Bestrahlung mit UV-Licht in einen fertigen Maskierfilm aushärtet.
  • Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass übliche Drucktinten auf einem in der Luftfahrt üblichen Lackuntergrund oder einer Lackweitere Schicht als Maskiermittel funktionell geeignet sind. Die funktionelle Drucktinte ist zwar abdeckend, jedoch nicht zwingend farbgebend und haftet nur geringfügig an und kann daher manuell, mittels eines Greifers oder anderer Methoden von dem Bauteil abgezogen werden.
  • Es ist auch möglich eine Sprühfolienflüssigkeit als Maskiermittel zu verdrucken, sofern diese etwa die gleiche Viskosität wie funktionelle Drucktinten aufweist. Ferner ist es auch denkbar, dass ein flüssiges Formentrennmittel, wie es bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen in einer Form verwendet wird, als Maskiermittel verdruckt werden kann. Das Formentrennmittel hat vorzugsweise eine ähnliche Viskosität, wie die funktionelle Drucktinte.
  • Ferner haben die Versuche der Anmelderin ergeben, dass das Auftragen einer Decklackschicht (Klarlack oder dergleichen), das Ablösen des Maskiermittels unterstützen kann.
  • Mit den hierin beschriebenen Ideen wird ein druckbarer Maskierfilm ermöglicht, der die Handarbeit am Bauteil entfallen lassen kann. Das Drucken ermöglicht es vorzugsweise eine genaue und zielgerichtete Dosierung auf dem Bauteil, dass weniger Abfallstoffe anfallen und die Qualität des Ergebnisses gesteigert werden kann. Ferner ermöglicht das Drucken eine volle Automatisierung des Maskierungsprozesses, sodass letztendlich der gesamte Lackiervorgang automatisiert werden kann. Insgesamt lässt sich hierdurch auch die gesamte Prozesszeit für das Lackieren verringern.
  • Ausführungsbeispiele werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel eines Lackierverfahrens;
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel einer Druckvorrichtung;
    Fig. 3
    eine Ansicht der Druckvorrichtung beim Maskieren; und
    Fig. 4
    eine Ansicht vom Entfernen des Maskierfilms aus einem Versuch der Anmelderin.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Lackierverfahren mit den Schritten S10 bis S18.
  • In dem ersten Schritt S10 wird ein Luftfahrzeugbauteil 10 bereitgestellt. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann beispielsweise ein außen an einem Luftfahrzeug angeordnetes Bauteil sein. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann erstmals lackiert werden oder zu einer Neulackierung behandelt werden. Das Luftfahrzeugbauteil 10 kann eine Vorbehandlung (beispielsweise Reinigung, Abschleifen und dergleichen) erfahren.
  • In dem zweiten Schritt S12 kann auf dem Luftfahrzeugbauteil ein erster Lackaufbau als Untergrund 12 aufgebracht werden. Der Lackaufbau kann verschiedene Schichten, beispielsweise Haftvermittler, Grundierung oder weitere funktionale Schichten (z.B. Korrosions- und/oder Erosionsschutz) enhalten. Zur Verbesserung der Anhaftung weiterer Schichten kann zudem auf dem Untergrund 12 eine weitere Schicht 14 aufgebracht werden. Das Aufbringen kann auf übliche Weise durch Rollen, Streichen oder Sprühen erfolgen.
  • In dem dritten Schritt S14 wird ein flüssiges filmbildendes Maskiermittel 16 aufgedruckt. Das Aufdrucken erfolgt durch einen Tintenstrahldruckkopf. Das Maskiermittel 16 kann eine Sprühfolienflüssigkeit, eine funktionelle Drucktinte oder ein Formtrennmittel sein.
  • Das Maskiermittel 16 bildet einen geschlossenen Maskierfilm 18, indem das Lösemittel aus dem Maskiermittel 16 verdunstet. Es ist auch möglich, dass das Maskiermittel 16 den Maskierfilm 18 erst durch Aktivierung bildet, beispielsweise durch UV-Licht oder Wärme. Der Maskierfilm 18 liegt an der Oberfläche an bzw. haftet lediglich minimal an der Oberfläche, geht jedoch keinen Verbund ein. Damit ergibt sich eine gute Ablösbarkeit des Maskierfilms 18 von der darunterliegenden Schicht.
  • In dem vierten Schritt S16 können übliche Decklacke als Lackierungsmittel 20 auf an sich bekannte Art aufgebracht werden. Diese können vorzugsweise farbgebend sein, um beispielsweise ein gewünschtes Logo zu erzeugen. Es wird zusätzlich noch eine Decklackschicht 22 (meist Klarlack) auf das Lackierungsmittel 20 aufgebracht. Das Lackierungsmittel 20 und/oder die Decklackschicht 22 können im weiteren Verfahren beim Ablösen des Maskierfilms 18 helfen.
  • In dem fünften Schritt S18 wird der Maskierfilm 18 mechanisch entfernt, beispielsweise abgezogen, wodurch der maskierte Oberflächenbereich 24 freigelegt wird.
  • Fig. 2 und Fig. 3 zeigt schematisch eine Druckvorrichtung 26, die für das zuvor beschriebene Verfahren verwendet werden kann. Die Druckvorrichtung 26 umfasst einen Roboterarm 28 an dessen Ende ein Druckkopf 30 angebracht ist. Der Druckkopf 30 ist als Tintenstrahldruckkopf 32 ausgebildet und kann, je nach Tintenart, eine Aktivierungseinheit 34 zum Aktivieren bzw. Aushärten der gedruckten funktionellen Drucktinte aufweisen. Die Druckvorrichtung 26 weist ferner ein Reservoir 36 auf, das die funktionelle Drucktinte bzw. das Maskiermittel 16 enthält.
  • Wie näher aus Fig. 3 ersichtlich fährt der Druckkopf 30 einen vorgegebenen Maskierungspfad 38 auf dem Luftfahrzeugbauteil 10 ab, um den Oberflächenbereich 24 zu maskieren, beispielsweise in einer elliptischen Form. Durch die zielgerichtete Auftragung wird der Oberflächenbereich 24 scharf maskiert, wodurch eine klare Kontur nach dem Entfernen entsteht.
  • Ferner kann die Druckvorrichtung 26 eine Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung umfassen. Die Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung kann den Maskierfilm 18 erfassen und von dem Luftfahrzeugbauteil 10 mechanisch entfernen. Je nach Art der mechanischen Entfernung, kann die Maskierfilm-Entfernungsvorrichtung einen Laser, ein Messer, eine Druckluftdüse, einen Greifer, einen Saugnapf, ein Saugrohr, eine Vorrichtung für einen Wasserstrahl oder Hochdruckwasserstrahl, eine Bürste und/oder eine Rubbel- oder Radiervorrichtung aufweisen.
  • Fig. 4 ist ein Foto eines Abziehversuchs bei der Anmelderin. Der Maskierfilm 18 wurde auf eine weiße Grundlackschicht 42 aufgetragen und anschließend mit einem Klarlack bedeckt. Sodann wurde der Maskierfilm 18 zwischen zwei vorgegebenen Trennlinien 44 von der Grundlackschicht 42 manuell erfolgreich abgezogen.
  • Um den aufwendigen Lackierungsprozess von großen dreidimensional geformten Bauteilen, vorzugsweise Luftfahrzeugbauteilen zu verbessern, wird vorgeschlagen den Maskierschritt zu automatisieren. Dies kann erreicht werden, indem ein Maskiermittel im Tintenstrahlverfahren auf das Bauteil aufgedruckt wird, das einen Maskierfilm bildet. Der Maskierfilm maskiert den gewünschten Oberflächenbereich und kann nach dem Ende der Lackierung entfernt werden. Als Maskiermittel werden vorzugsweise Sprühfolien, funktionelle Drucktinten oder Formtrennmittel verwendet.
    • Bezugszeichenliste:
    • 10
    Luftfahrzeugbauteil
    12
    Untergrund
    14
    weitere Schicht
    16
    Maskiermittel
    18
    Maskierfilm
    20
    Lackierungsmittel
    22
    Decklackschicht
    24
    Oberflächenbereich
    26
    Druckvorrichtung
    28
    Roboterarm
    30
    Druckkopf
    32
    Tintenstrahldruckkopf
    34
    Aktivierungseinheit
    36
    Reservoir
    38
    Maskierungspfad
    42
    Grundlackschicht
    44
    Trennlinie

Claims (5)

  1. Lackierverfahren zum Lackieren eines Luftfahrzeugbauteils (10), mit den Schritten in der folgenden Reihenfolge:
    1.1 Bereiltstellen des Luftfahrzeugbauteils (10);
    1.2 bereichsweises Aufbringen eines filmbildenden Maskiermittels (16) durch Drucken des Maskiermittels (16) mittels eines Druckkopfes (30) auf das Luftfahrzeugbauteil (10), um wenigstens einen maskierten Oberflächenbereich (24) zu schaffen;
    1.3 Ausbildenlassen oder Ausbilden eines Maskierfilmes (18) aus dem Maskiermittel (16);
    1.4 Lackieren des Luftfahrzeugbauteils (10) mit einem Lackierungsmittel (20);
    1.5 Aufbringen einer Decklackschicht (22) auf das Lackierungsmittel (20), wobei die Decklackschicht (22) die Anhaftung des Maskierfilms (18) verringert;
    1.6 Mechanisches Entfernen des Maskierfilmes (18) von dem Luftfahrzeugbauteil (10) zum Freilegen des maskierten Oberflächenbereichs (24).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt 1.1 das Luftfahrzeugbauteil (10) mit einem Untergrund (12) versehen ist oder wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.1 auf das Luftfahrzeugbauteilmaterial oder auf den Untergrund (12) eine weitere Schicht (14) aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt 1.2 gedruckte Maskiermittel (16) ein flüssiges filmbildendendes Maskiermittel (16), vorzugsweise eine Sprühfolienflüssigkeit, eine Drucktinte oder ein flüssiges Formtrennmittel, ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt 1.3 der Maskierfilm (18) durch Verdunstenlassen von Lösungsmittel aus dem Maskiermittel (16) oder durch Aktivieren des Maskiermittels (16) durch Erwärmen oder durch Bestrahlen gebildet wird.
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