EP4244072A1 - Verfahren zur herstellung eines bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bauteils

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Publication number
EP4244072A1
EP4244072A1 EP21805922.8A EP21805922A EP4244072A1 EP 4244072 A1 EP4244072 A1 EP 4244072A1 EP 21805922 A EP21805922 A EP 21805922A EP 4244072 A1 EP4244072 A1 EP 4244072A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pattern
component
embossing
customer
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21805922.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lars Schmohl
Martina Gayduschek
Martin Stiefel
Christoph Srowig
Jens Goedecke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Publication of EP4244072A1 publication Critical patent/EP4244072A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/026—Dies
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06C—FINISHING, DRESSING, TENTERING OR STRETCHING TEXTILE FABRICS
    • D06C23/00—Making patterns or designs on fabrics
    • D06C23/04—Making patterns or designs on fabrics by shrinking, embossing, moiréing, or crêping
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/06—Buying, selling or leasing transactions
    • G06Q30/0601—Electronic shopping [e-shopping]
    • G06Q30/0621—Electronic shopping [e-shopping] by configuring or customising goods or services
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B11/00—Artists' hand tools for sculpturing, kneading, carving, engraving, guilloching or embossing; Accessories therefor
    • B44B11/04—Artists' hand tools for sculpturing, kneading, carving, engraving, guilloching or embossing; Accessories therefor for embossing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
    • B44C3/02—Superimposing layers
    • B44C3/025—Superimposing layers to produce ornamental relief structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C14—SKINS; HIDES; PELTS; LEATHER
    • C14B—MECHANICAL TREATMENT OR PROCESSING OF SKINS, HIDES OR LEATHER IN GENERAL; PELT-SHEARING MACHINES; INTESTINE-SPLITTING MACHINES
    • C14B1/00—Manufacture of leather; Machines or devices therefor
    • C14B1/44—Mechanical treatment of leather surfaces
    • C14B1/56—Ornamenting, producing designs, embossing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component according to the features of the preamble of claim 1.
  • a method for producing a decorative component with a raised, embossed visible surface and a decorative component produced by the method are known from the prior art.
  • an embossing device with an embossing die and an embossing die and at least one decorative material layer are provided.
  • the decorative material layer is arranged between the embossing die and the embossing die in such a way that a visible surface of the decorative material layer faces the embossing die and a rear surface of the decorative material layer opposite the visible surface faces the embossing die.
  • An embossing process is then carried out by means of the embossing device, so that after the embossing process the decorative material layer has a raised area on the visible surface and an opposite, depressed area on the rear surface.
  • an insert element is arranged in the recessed area.
  • the invention is based on the object of specifying a method for producing a component which is improved over the prior art.
  • the object is achieved according to the invention by a method for producing a component with the features of claim 1.
  • an embossing die is produced by means of an additive manufacturing process, for example by means of 3D printing, and a pattern is embossed into a component material layer by means of the embossing die.
  • the pattern is selected and/or created by a customer.
  • This pattern selected and/or created by the customer is then transferred via a digital platform, which the customer accesses using a customer device, or via a user program on the customer device, also referred to as an application or app for short, to an additive manufacturing device, by means of which the embossing stamp in the additive Manufacturing process is produced, transmitted.
  • the embossing die is then produced by means of the additive manufacturing device in the additive manufacturing process corresponding to the transmitted pattern.
  • Corresponding to the transmitted pattern can mean in particular that the embossing stamp is expediently produced as a negative of the transmitted pattern in order to produce the pattern as a corresponding positive on the component.
  • the customer terminal is, for example, a mobile phone or a computer, in particular what is known as a smartphone, a PC, a tablet computer or a notebook.
  • the customer can select and/or create the pattern on the digital platform or in the user program, for example.
  • the embossing die is provided with an adhesive layer and remains after the embossing as a stiffening element on the rear side of the component material layer facing away from the visible side.
  • the method according to the invention enables the component to be individualized by individual embossing in accordance with the customer's specifications, ie in accordance with the pattern selected and/or created by the customer.
  • this enables the production of such components from a quantity of one, ie it has to be no series products are manufactured and according to the individualization that is made possible, advantageously no series products are manufactured either.
  • a quality and/or a feasibility of the pattern on the component and/or a feasibility of the production of the embossing stamp corresponding to this is determined, advantageously automatically and advantageously by machine, based on digital data of the pattern selected and/or created by the customer pattern checked. This can be done, for example, by the digital platform or by the user program. This ensures that the pattern can actually be generated on the component, in particular can be generated with a specified minimum quality.
  • the digital data of the pattern selected and/or created by the customer is supplemented and/or corrected, in particular with regard to depth information and/or with regard to image quality, in particular after this check and based on the results of this check.
  • This makes it possible to generate the pattern on the component, in particular when it would not be possible to generate the pattern on the component with the original digital data of the pattern selected and/or created by the customer, for example due to poor image quality and/or or due to missing or incorrect depth information.
  • the pattern selected and/or created by the customer and correspondingly supplemented and/or corrected is then advantageously transmitted to the additive manufacturing device.
  • the pattern is embossed into the component material layer on one side by means of the embossing die, in particular into a visible side of the component material layer.
  • the embossing die in particular into a visible side of the component material layer.
  • the component material layer is heated prior to embossing. This enables or at least facilitates the embossing, a durability of the embossed pattern is ensured, damage to the component material layer by embossing is prevented, and good quality of the pattern in the component is ensured.
  • the pattern is embossed by means of the embossing die into a component material layer designed as a flat product, in particular into a component material layer designed from leather or textile.
  • a component for a vehicle is produced using the method described above, for example a component designed as a vehicle interior component, for example a component designed as a seat cover or headrest cover or floor mat or fabric lining.
  • This enables vehicles to be customized in a cost-effective manner according to customer requirements, for example when purchasing a vehicle, in particular a new vehicle, or at any time as a retrofit solution or when replacing a component already in the vehicle with the component customized using the method.
  • the user program and/or the digital platform is advantageously provided by a vehicle manufacturer and/or vehicle dealer. In particular, better customer loyalty is achieved by the method described.
  • Fig. 2 shows schematically a part of a process sequence of the method.
  • FIG. 1 shows five process levels VE1 to VE5 of a process for producing a component 1.
  • the top three process levels VE1 to VE3 are located in the digital world, ie process sequences on these three process levels VE1 to VE3 are advantageously carried out purely digitally, and the two lower ones
  • Process levels VE4, VE5 are located in the physical world, i. H. physical production processes take place here, first for producing an embossing die 2 and then for embossing a pattern M in a component material layer 3.
  • the process sequence in these two lower process levels VE4, VE5 is shown again in detail in FIG. 2 and then explained.
  • the pattern M which is produced by embossing the component 1 on the component 1 is to be selected and/or created by a customer.
  • a digital service for the customer to enable this is provided to the customer by a vehicle manufacturer and/or vehicle dealer, for example in the form of a digital platform or an application program for a customer terminal.
  • the vehicle dealer can, for example, help the customer and access this digital platform for the customer.
  • This pattern M selected and/or created by the customer is then sent to an additive manufacturing device via the digital platform, which the customer accesses using the customer device or, for example, the vehicle dealer accesses on behalf of the customer using a corresponding device, or via the user program on the customer device 4 submitted.
  • an additive manufacturing device based on digital data of the pattern selected and/or created by the customer, a quality and/or feasibility of the pattern M on the component 1 and/or feasibility of producing the embossing die 2 is correspondingly determined checked this pattern M.
  • This takes place on the second process level VE2, thus still in the digital world. For example, this can be done through the digital platform or through the user program.
  • the digital data from the customer selected and/or created pattern M supplemented and/or corrected, in particular with regard to depth information and/or with regard to an image quality.
  • the sample M selected and/or created by the customer if necessary supplemented and/or corrected in the manner described above, is then accessed via the digital platform, which the customer accesses using the customer device or, for example, the vehicle dealer accesses on behalf of the customer using the corresponding device accesses, or transmitted to the additive manufacturing device 4 via the user program on the customer terminal.
  • the additive manufacturing device 4 thus receives in particular data for a geometry of the embossing stamp 2 to be produced. This transmission takes place in the third method level VE3, which represents a connectivity level of the method.
  • the embossing stamp is then produced by means of the additive manufacturing device 4 in an additive manufacturing process, for example 3D printing, corresponding to the pattern M that has been transmitted. This takes place in the fourth process level VE4, i. H. in the physical world.
  • an additive manufacturing process for example 3D printing
  • the pattern M is then embossed into the component material layer 3 by means of the embossing die 2 , for example into a flat product, for example made of leather or textile, in order to thereby produce the component 1 .
  • the component material layer 3 is first warmed or heated by means of a heating device 5 and then the embossing die 2 is pressed onto the heated or heated component material layer 3 .
  • the component material layer 3 can be heated in different ways: Since the embossing stamps 2 produced, for example, by a 3D printing process have a poorer thermal conductivity than metal stamps, there are a number of alternatives for heating the material of the flat goods, in particular the leather, to the required temperature ( approx. 80 to 100°C):
  • the component material layer 3 can be heated from the back, the side facing away from the visible side, with a flat metal die. If this is the case, the embossing process can additionally take place here in two force stages: In the first force stage, the component material layer 3 is Using the embossing stamp 2, lightly press against the metal stamp on the back so that the component material layer 3 can heat up to its visible side. The actual embossing process is then carried out in a second power stage.
  • the component material layer 3 can be heated directly shortly before the embossing process, for example by an infrared radiator, by microwave radiation or by hot air, or by heating between heated plates or rollers.
  • embossing die 2 it is possible to heat up the embossing die 2 instead. This can be done, for example, by infrared radiation.
  • the material of the embossing stamp 2 is equipped with dyes that absorb in the infrared range in order to accelerate heating.
  • the additively produced embossing stamp 2 can be heated with the aid of microwave radiation, in which case an additive can be added to the material of the embossing stamp 2, which additive absorbs microwave radiation and converts it into heat.
  • the embossing stamp can be equipped with an electrically conductive and heatable layer.
  • the result is the finished component 1 with the embossed pattern M.
  • the pattern M is embossed on one side into the component material layer 3 by means of the embossing stamp 2, in particular into a visible side of the component material layer 3. No matrix or male mold is therefore used, but only the individual embossing stamp 2.
  • die and patrix can also be used, i.e. a two-sided embossing process.
  • a raised pattern M can also be embossed on the component 1 in this way.
  • a hardenable liquid or viscous material can be used to stiffen the component 1, which is filled into the embossing resulting depression, smoothed from behind (e.g. with the help of gravity, a roller or by spreading) and hardened.
  • the curing can take place, for example, by UV curing, thermal curing or by thermal solidification.
  • an embossing stamp 2 is produced in the method level VE4 by means of the additive manufacturing device 4 in an additive manufacturing method, as described above.
  • embossing die 2 remains on the back of the component material layer 3 and serves as a stiffening element.
  • the embossing stamp 2 can be provided with a coating with an electroplated layer after it has been produced. In this way, the service life of the embossing stamp 2 can be extended.
  • the embossing stamp 2 can consist of a fully or partially bio-based material (e.g. polyurethane acrylate) in order to reduce the use of carbon when producing the embossing stamp 2 and thus when carrying out the method.
  • a fully or partially bio-based material e.g. polyurethane acrylate

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), wobei ein Prägestempel (2) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird und mittels des Prägestempels (2) ein Muster (M) in eine Bauteilmaterialschicht (3) geprägt wird. Der Prägestempel (2) wird mit einer Klebeschicht versehen und verbleibt nach dem Prägen als Versteifungselement auf der von der Sichtseite abgewandten Rückseite der Bauteilmaterialschicht. Erfindungsgemäß wird das Muster (M) durch einen Kunden ausgewählt und/oder erstellt. Dieses vom Kunden ausgewählte und/ oder erstellte Muster (M) wird dann über eine digitale Plattform, auf welche der Kunde mittels eines Kundenendgeräts zugreift, oder über ein Anwenderprogramm auf dem Kundenendgerät an eine additive Fertigungsvorrichtung (4), mittels welcher der Prägestempel (2) im additiven Fertigungsverfahren hergestellt wird, übermittelt. Der Prägestempel (2) wird dann mittels der additiven Fertigungsvorrichtung (4) im additiven Fertigungsverfahren korrespondierend zum übermittelten Muster (M) hergestellt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2015216 325 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorbauteils mit einer erhaben geprägten Sichtoberfläche sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Dekorbauteil bekannt. Bei dem Verfahren werden eine Prägevorrichtung mit einer Prägematrize und einer Prägepatrize sowie zumindest eine Dekormaterialschicht bereitgestellt. Die Dekormaterialschicht wird derart zwischen der Prägematrize und der Prägepatrize angeordnet, dass eine Sichtoberfläche der Dekormaterialschicht der Prägematrize zugewandt ist und eine der Sichtoberfläche gegenüberliegende Rückseitenfläche der Dekormaterialschicht der Prägepatrize zugewandt ist. Anschließend wird mittels der Prägevorrichtung ein Prägevorgang durchgeführt, so dass die Dekormaterialschicht nach dem Prägevorgang einen erhabenen Bereich auf der Sichtoberfläche und einen gegenüberliegenden vertieften Bereich auf der Rückseitenfläche aufweist. Zur Stabilisierung des erhabenen Bereichs wird ein Einlegeelement im vertieften Bereich angeordnet.
Weiterhin ist aus der US 2005/0053275 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem aus einem zweidimensionalen Bild ein geprägtes Objekt erstellt wird. Der zum Prägen verwendete Stempel wird dabei durch einen 3D-Drucker hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils wird ein Prägestempel mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, beispielsweise mittels 3D-Druck, hergestellt und mittels des Prägestempels wird ein Muster in eine Bauteilmaterialschicht geprägt.
Erfindungsgemäß wird das Muster durch einen Kunden ausgewählt und/oder erstellt. Dieses vom Kunden ausgewählte und/oder erstellte Muster wird dann über eine digitale Plattform, auf welche der Kunde mittels eines Kundenendgeräts zugreift, oder über ein auch als Application oder kurz App bezeichnetes Anwenderprogramm auf dem Kundenendgerät an eine additive Fertigungsvorrichtung, mittels welcher der Prägestempel im additiven Fertigungsverfahren hergestellt wird, übermittelt. Der Prägestempel wird dann mittels der additiven Fertigungsvorrichtung im additiven Fertigungsverfahren korrespondierend zum übermittelten Muster hergestellt. Korrespondierend zum übermittelten Muster kann insbesondere bedeuten, dass der Prägestempel zweckmäßigerweise als Negativ zum übermittelten Muster hergestellt wird, um das Muster entsprechend als Positiv auf dem Bauteil zu erzeugen. Das Kundenendgerät ist beispielsweise ein Mobiltelefon oder Computer, insbesondere ein so genanntes Smartphone, ein PC, ein Tabletcomputer oder ein Notebook. Die Auswahl und/oder Erstellung des Musters durch den Kunden kann beispielsweise auf der digitalen Plattform oder im Anwenderprogramm erfolgen.
Dabei wird der Prägestempel mit einer Klebeschicht versehen und verbleibt nach dem Prägen als Versteifungselement auf der von der Sichtseite abgewandten Rückseite der Bauteilmaterialschicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Individualisierung des Bauteils durch eine individuelle Prägung entsprechend Vorgaben des Kunden, d. h. entsprechend dem von ihm ausgewählten und/oder erstellten Muster. Insbesondere wird dadurch die Herstellung solcher Bauteile ab einer Stückzahl von Eins ermöglicht, d. h. es müssen keine Serienprodukte hergestellt werden und entsprechend der ermöglichten Individualisierung werden vorteilhafterweise auch keine Serienprodukte hergestellt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhafterweise alle denkbaren grafischen Details umgesetzt werden, beispielsweise Schriftzüge oder Logos.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird, vorteilhafterweise automatisch und vorteilhafterweise maschinell, anhand digitaler Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters eine Qualität und/oder eine Realisierbarkeit des Musters auf dem Bauteil und/oder eine Realisierbarkeit der Herstellung des Prägestempels korrespondierend zu diesem Muster überprüft. Dies kann beispielsweise durch die digitale Plattform oder durch das Anwenderprogramm erfolgen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Muster tatsächlich auf dem Bauteil erzeugt werden kann, insbesondere mit einer vorgegebenen Mindestqualität erzeugt werden kann.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden, insbesondere nach dieser Überprüfung und aufgrund von Ergebnissen dieser Überprüfung, die digitalen Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters ergänzt und/oder korrigiert, insbesondere bezüglich Tiefeninformationen und/oder bezüglich einer Bildqualität. Dadurch kann die Erzeugung des Musters auf dem Bauteil ermöglicht werden, insbesondere auch dann, wenn die Erzeugung des Musters auf dem Bauteil mit den ursprünglichen digitalen Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters nicht möglich wäre, beispielsweise aufgrund einer zu schlechten Bildqualität und/oder aufgrund fehlender oder falscher Tiefeninformationen. Es wird dann vorteilhafterweise das vom Kunden ausgewählte und/oder erstellte und entsprechend ergänzte und/oder korrigierte Muster an die additive Fertigungsvorrichtung übermittelt.
Vorteilhafterweise wird das Muster mittels des Prägestempels einseitig in die Bauteilmaterialschicht geprägt, insbesondere in eine Sichtseite der Bauteilmaterialschicht. Es wird somit keine Matrize und Patrize benötigt, sondern nur ein einzelner Prägestempel, und nur dieser einzelne Prägestempel wird auf die oben beschriebene Weise hergestellt.
Vorteilhafterweise wird die Bauteilmaterialschicht vor dem Prägen erwärmt. Dadurch wird das Prägen ermöglicht oder zumindest erleichtert, eine Dauerhaftigkeit des geprägten Musters wird sichergestellt, Beschädigungen der Bauteilmaterialschicht durch das Prägen werden verhindert und es wird eine gute Qualität des Musters im Bauteil sichergestellt.
Beispielsweise wird das Muster mittels des Prägestempels in eine als Flächenware ausgebildete Bauteilmaterialschicht geprägt, insbesondere in eine aus Leder oder Textil ausgebildete Bauteilmaterialschicht.
Beispielsweise wird mittels des oben beschriebenen Verfahrens ein Bauteil für ein Fahrzeug hergestellt, zum Beispiel ein als Fahrzeuginterieurbauteil ausgebildetes Bauteil, beispielsweise ein als Sitzbezug oder Kopfstützenbezug oder Fußmatte oder Stoffverkleidung ausgebildetes Bauteil. Dadurch wird auf kostengünstige Weise eine Individualisierung von Fahrzeugen entsprechend Kundenwünschen ermöglicht, beispielsweise bereits beim Kauf eines Fahrzeugs, insbesondere eines Neufahrzeugs, oder jederzeit als Nachrüstlösung oder als Austausch eines bereits im Fahrzeug vorhandenen Bauteils durch das mittels des Verfahrens individualisierte Bauteil. Das Anwenderprogramm und/oder die digitale Plattform wird dabei vorteilhafterweise durch einen Fahrzeughersteller und/oder Fahrzeughändler bereitgestellt. Durch das beschriebene Verfahren wird insbesondere eine bessere Kundenbindung erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch Verfahrensebenen eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils, und
Fig. 2 schematisch einen Teil eines Verfahrensablaufs des Verfahrens.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt fünf verfahrensebenen VE1 bis VE5 eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils 1. Dabei sind die oberen drei Verfahrensebenen VE1 bis VE3 in der digitalen Welt angesiedelt, d. h. Verfahrensabläufe auf diesen drei Verfahrensebenen VE1 bis VE3 erfolgen vorteilhafterweise rein digital, und die beiden unteren
Verfahrensebenen VE4, VE5 sind in der physischen Welt angesiedelt, d. h. hier erfolgen physische Herstellungsprozesse, zunächst zur Herstellung eines Prägestempels 2 und danach zum Prägen eines Musters M in eine Bauteilmaterialschicht 3. Der Verfahrensablauf in diesen beiden unteren Verfahrensebenen VE4, VE5 wird in Figur 2 nochmals detailliert dargestellt und anschließend erläutert.
In dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Bauteils 1 , insbesondere für ein Fahrzeug, insbesondere zur Herstellung eines Fahrzeuginterieurbauteils, beispielsweise eines Sitzbezugs oder Kopfstützenbezugs oder einer Fußmatte oder einer Stoffverkleidung, wird das Muster M, welches durch Prägen des Bauteils 1 auf dem Bauteil 1 erzeugt werden soll, durch einen Kunden ausgewählt und/oder erstellt. Dies erfolgt auf der obersten und somit ersten Verfahrensebene VE1 des Verfahrens und somit in der digitalen Welt. Ein digitaler Service für den Kunden, um dies zu ermöglichen, wird dem Kunden beispielsweise von einem Fahrzeughersteller und/oder Fahrzeughändler bereitgestellt, beispielsweise in Form einer digitalen Plattform oder eines Anwendungsprogramms für ein Kundenendgerät. Insbesondere bei der digitalen Plattform kann beispielsweise der Fahrzeughändler dem Kunden behilflich sein und für den Kunden auf diese digitale Plattform zugreifen.
Dieses vom Kunden ausgewählte und/oder erstellte Muster M wird dann über die digitale Plattform, auf welche der Kunde mittels des Kundenendgeräts zugreift oder beispielsweise der Fahrzeughändler im Auftrag des Kunden mittels eines entsprechenden Endgeräts zugreift, oder über das Anwenderprogramm auf dem Kundenendgerät an eine additive Fertigungsvorrichtung 4 übermittelt. Vorteilhafterweise wird jedoch noch vor dieser Übermittlung an die additive Fertigungsvorrichtung 4 anhand digitaler Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters eine Qualität und/oder eine Realisierbarkeit des Musters M auf dem Bauteil 1 und/oder eine Realisierbarkeit einer Herstellung des Prägestempels 2 korrespondierend zu diesem Muster M überprüft. Dies erfolgt auf der zweiten Verfahrensebene VE2, somit noch in der digitalen Welt. Beispielsweise kann dies durch die digitale Plattform oder durch das Anwenderprogramm erfolgen.
In einer möglichen Ausführungsform werden, insbesondere nach dieser Überprüfung und aufgrund von Ergebnissen dieser Überprüfung, die digitalen Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters M ergänzt und/oder korrigiert, insbesondere bezüglich Tiefeninformationen und/oder bezüglich einer Bildqualität.
Das vom Kunden ausgewählte und/oder erstellte Muster M, gegebenenfalls auf die oben beschriebene Weise ergänzt und/oder korrigiert, wird dann über die digitale Plattform, auf welche der Kunde mittels des Kundenendgeräts zugreift oder beispielsweise der Fahrzeughändler im Auftrag des Kunden mittels des entsprechenden Endgeräts zugreift, oder über das Anwenderprogramm auf dem Kundenendgerät an die additive Fertigungsvorrichtung 4 übermittelt. Die additive Fertigungsvorrichtung 4 erhält somit insbesondere Daten für eine Geometrie des herzustellenden Prägestempels 2. Diese Übermittlung erfolgt in der dritten Verfahrensebene VE3, welche eine Konnektivitätsebene des Verfahrens darstellt.
Der Prägestempel wird dann, wie in Figur 2 gezeigt, mittels der additiven Fertigungsvorrichtung 4 in einem additiven Fertigungsverfahren, beispielsweise 3D-Druck, korrespondierend zum übermittelten Muster M hergestellt. Dies erfolgt in der vierten Verfahrensebene VE4, d. h. in der physischen Welt.
Mittels des Prägestempels 2 wird dann das Muster M in die Bauteilmaterialschicht 3 geprägt, beispielsweise in eine Flächenware, zum Beispiel aus Leder oder Textil, um dadurch das Bauteil 1 herzustellen. Dies erfolgt auf der fünften Verfahrensebene VE5. Hierzu wird die Bauteilmaterialschicht 3 zunächst mittels einer Heizvorrichtung 5 erwärmt oder erhitzt und anschließend wird der Prägestempel 2 auf die erwärmte oder erhitzte Bauteilmaterialschicht 3 gepresst.
Die Erwärmung der Bauteilmaterialschicht 3 kann dabei auf unterschiedliche Arten erfolgen: Da die beispielsweise durch ein 3D-Druckverfahren hergestellten Prägestempel 2 einen schlechteren Wärmeleitwert aufweisen als Metallstempel, gibt es einige Alternativen, um das Material der Flächenware, insbesondere das Leder, auf die erforderliche Temperatur (ca. 80 bis 100°C) zu bringen:
Bei Verwendung nur eines gedruckten Prägestempels 2 kann die Bauteilmaterialschicht 3 von der Rückseite, der von der Sichtseite abgewandten Seite, her mit einem ebenen Metallstempel beheizt werden. Ist dies der Fall, kann ergänzend hier der Prägevorgang in zwei Kraftstufen erfolgen: In der ersten Kraftstufe wird die Bauteilmaterialschicht 3 mit Hilfe des Prägestempels 2 leicht an den rückseitigen Metallstempel angedrückt, so dass die Bauteilmaterialschicht 3 bis zu ihrer Sichtseite durchheizen kann. Dann wird in einer zweiten Kraftstufe der eigentliche Prägevorgang ausgeführt.
Alternativ kann die Bauteilmaterialschicht 3 kurz vor dem Prägevorgang direkt aufgeheizt werden, beispielsweise durch einen Infrarotstrahler, durch Mikrowellenstrahlung oder durch Heißluft, oder durch ein Aufwärmen zwischen beheizten Platten oder Walzen.
Weiterhin ist es möglich, stattdessen den Prägestempel 2 aufzuheizen. Dies kann beispielsweise durch Infrarotstrahlung erfolgen. Vorteilhafterweise wird dabei das Material des Prägestempels 2 mit Farbstoffen ausgestattet, die im Infrarotbereich absorbieren, um die Erwärmung zu beschleunigen. Analog kann ein Aufheizen des additiv hergestellten Prägestempels 2 mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung erfolgen, wobei dem Material des Prägestempels 2 ein Additiv hinzugefügt werden kann, welches Mikrowellenstrahlung absorbiert und in Wärme umwandelt.
Alternativ oder zusätzlich kann der Prägestempel mit einer elektrisch leitfähigen und beheizbaren Schicht ausgestattet werden.
Das Ergebnis ist das fertiggestellte Bauteil 1 mit dem eingeprägten Muster M.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird das Muster M mittels des Prägestempels 2 einseitig in die Bauteilmaterialschicht 3 geprägt, insbesondere in eine Sichtseite der Bauteilmaterialschicht 3. Es wird somit keine Matrize und Patrize verwendet, sondern nur der einzelne Prägestempel 2.
Alternativ dazu können aber auch Matrize und Patrize, damit also ein zweiseitiges Prägeverfahren, zum Einsatz kommen. Auf diese Weise kann auch ein erhabenes Muster M auf das Bauteil 1 geprägt werden. Nach dem Prägevorgang kann zum Versteifen des Bauteils 1 ein härtbares flüssiges bzw. viskoses Material verwendet werden, das in die Prägen entstandene Vertiefung gefüllt, von hinten geglättet (z. B. mit Hilfe von Schwerkraft, einer Walze oder durch Verstreichen) und ausgehärtet wird. Die Aushärtung kann dabei beispielsweise durch UV-Härtung, thermische Härtung oder durch thermisches Erstarren erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird in der Verfahrensebene VE4 ein Prägestempel 2 mittels der additiven Fertigungsvorrichtung 4 in einem additiven Fertigungsverfahren, wie oben beschrieben, hergestellt. Dabei wird dieser auf der beim späteren Prägevorgang dem Bauteil 1 zugewandten Seite mit einer Klebeschicht versehen und dann zum Prägen verwendet, also einseitig in die auf der der Sichtseite abgewandten Rückseite der Bauteilmaterialschicht 3 geprägt. Anschließend, nach dem Prägevorgang, verbleibt dieser additiv hergestellte Prägestempel 2 auf der Rückseite der Bauteilmaterialschicht 3 und dient als Versteifungselement.
Um das oben beschriebene Prägeverfahren zu optimieren, kann der Prägestempel 2 nach dessen Herstellung mit einer Beschichtung mit einer Galvanikschicht versehen werden. Auf diese Weise kann die Standzeit des Prägestempels 2 verlängert werden.
Weiterhin kann der Prägestempel 2 aus einem ganz oder teilweise biobasierten Material (z. B. Polyurethan-Acrylat) bestehen, um den Carbon-Einsatz bei der Herstellung der Prägestempel 2 und damit bei der Durchführung des Verfahrens zu reduzieren.

Claims

9 Daimler AG Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1), wobei ein Prägestempel (2) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird und mittels des Prägestempels (2) ein Muster (M) in eine Bauteilmaterialschicht (3) geprägt wird, wobei
- das Muster (M) durch einen Kunden ausgewählt und/oder erstellt wird,
- das vom Kunden ausgewählte und/oder erstellte Muster (M) über eine digitale Plattform, auf welche der Kunde mittels eines Kundenendgeräts zugreift, oder über ein Anwenderprogramm auf dem Kundenendgerät an eine additive Fertigungsvorrichtung (4), mittels welcher der Prägestempel (2) im additiven Fertigungsverfahren hergestellt wird, übermittelt wird, und
- der Prägestempel (2) mittels der additiven Fertigungsvorrichtung (4) im additiven Fertigungsverfahren korrespondierend zum übermittelten Muster (M) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (2) mit einer Klebeschicht versehen wird und nach dem Prägen als Versteifungselement auf der von der Sichtseite abgewandten Rückseite der Bauteilmaterialschicht (3) verbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand digitaler Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters (M) eine Qualität und/oder eine Realisierbarkeit des Musters (M) auf dem Bauteil (1) und/oder eine Realisierbarkeit der Herstellung des Prägestempels (2) korrespondierend zu diesem Muster (M) überprüft wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Daten des vom Kunden ausgewählten und/oder erstellten Musters (M) ergänzt und/oder korrigiert werden, insbesondere bezüglich Tiefeninformationen und/oder bezüglich einer Bildqualität. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (M) mittels des Prägestempels (2) einseitig in die Bauteilmaterialschicht (3) geprägt wird, insbesondere in eine Sichtseite der Bauteilmaterialschicht (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilmaterialschicht (3) vor dem Prägen erwärmt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (M) mittels des Prägestempels (2) in eine als Flächenware ausgebildete Bauteilmaterialschicht (3) geprägt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (M) mittels des Prägestempels (2) in eine aus Leder oder Textil ausgebildete Bauteilmaterialschicht (3) geprägt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) ein Fahrzeuginterieurbauteil für ein Fahrzeug hergestellt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Sitzbezug oder Kopfstützen bezug oder Fußmatte oder Stoffverkleidung ausgebildetes Bauteil (1) hergestellt wird.
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