KR20210055334A - 자동차용 3ｄ 계기명판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 시트에 다이얼 부분과 숫자 등을 인쇄한 후 3차원 성형을 통해 반복패턴을 포함하는 입체 형상부가 일체로 포밍되도록 함으로써 다이얼패널과는 별도로 입체적인 사출 구조물을 제작하여 조립하던 기존 기술에 비해 정밀도와 생산성을 대폭 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 관한 것으로,
시트 형태의 원재료를 준비하는 재료준비 단계; 시트에 기호와 숫자를 포함하는 평면 부분을 인쇄하는 인쇄단계; 시트를 비접촉 방식으로 가열한 후, 진공 분위기하에서 공압을 이용하여 시트를 금형에 밀어붙여 높낮이가 상이한 반복패턴과 데코레이션을 포함하는 입체 형상부를 3차원 포밍하는 3차원 성형 단계; 3차원 성형이 완료된 제품을 시트로부터 분리시키는 타발 단계; 및 시트에서 분리된 제품의 품질을 검사하는 검사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 3Ｄ 계기명판의 제조방법{Manufacturing Method of 3-Dimensional Instrument Cluster for Car}

본 발명은 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 시트에 다이얼 부분과 숫자 등을 인쇄한 후 3차원 성형을 통해 반복패턴을 포함하는 입체 형상부가 일체로 포밍되도록 함으로써 다이얼패널과는 별도로 입체적인 사출 구조물을 제작하여 조립하던 기존 기술에 비해 정밀도와 생산성을 대폭 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 계기판은 차량에 설치되는 기계 장치들의 작동 상태를 알리거나 재는 기계의 눈금을 새긴 판으로서, 차량를 최적의 상태로 운전할 수 있도록 차량의 상황을 운전자에게 알려주는 장치이다.

다시 말해, 자동차용 계기판은 차량의 주행상태와 장치의 작동에 대한 정보를 정확하게 운전석에 전달 표시하여 운전자가 차량를 안전하게 운행할 수 있도록 하고 정비 및 점검을 예고하여 사고를 미연에 방지하게 하는 것이다.

이러한 자동차용 계기판은 차량과 그 특성에 따라 속도계, 회전계, 유압계, 연료계, 수온계 등으로 구성되는 게이지가 설치되며, 게이지에는 각각의 단위를 나타내는 눈금이 형성된 문자판과, 눈금을 지시하는 지침이 설치된다.

그리고 자동차용 계기판의 게이지는 일반적인 측정기와는 달리 일종의 표시기로서 구조가 간단해야 하고 내구성 및 내진성 등과 같은 여러 가지 필요조건을 갖추고 있어야 되며, 지시가 안정되고 확실하여 읽기 쉽고 장식적인 고려가 있어야 한다.

한편, 자동차용 계기판은 도 1에 도시된 바와 같이, 계기반의 지시치나 문자 경고 등 등 시각적 형상이 표현되는 다이얼패널(100)과, 계기의 숫자가 표시되며 입체 패턴으로 형성되어 상기 다이얼패널(100)에 결합되는 번호판 등과 같이 디자이너에 의해 결정되는 입체 구조물(200)과, 상기 다이얼패널(100)이 설치되는 하우징 어셈블리(300)와, 상기 다이얼패널(100)의 표시내용을 명확하게 확인할 수 있도록 상기 다이얼패널(100)의 전면에 설치되는 마스크(400)와, 상기 다이얼패널(100)을 보호할 수 있도록 마스크(400)에 설치되는 렌즈(500)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 입체 구조물(200)은 다이얼패널(100)의 외측에 구비되는 숫자판일 수도 있고, 계기판의 심미성을 향상시키기 위하여 디자이너가 계기판의 내측이나 외측 등에 배치하는 다양한 형태의 데코레이션 구조물일 수도 있다.

평면 형태로 구성된 종래의 자동차용 계기판에서는 다이얼패널에 숫자를 표시하기도 하지만, 최근에는 3차원 계기판 구조로 인해 대부분 다이얼패널과 별개로 번호판이나 데코레이션 등의 입체구조물이 구비되어 서로 조립되고 있다. 이는 시인성과 심미성의 향상을 위하여 다이얼패널을 입체로 형성하고 여기에 디자이너에 의해 결정되는 다양한 형상의 데코레이션이 부가됨에 따라 한 번의 인쇄작업 및 성형 작업만으로는 다이얼패널의 인쇄부분과 입체 구조물을 동시에 형성하기가 어렵기 때문이다.

구체적으로, 종래의 자동차용 계기판 제조방법은 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 시트 형태의 원재료를 이용하여 다이얼패널(100)을 형성하는 단계와; 수지를 이용하여 데코레이션 등의 입체 구조물(200)을 사출 성형하는 단계와; 다이얼패널(100)에 입체 구조물(200)을 조립하는 단계; 및 검사 후 제품을 얻는 단계;를 포함하고 있다.

그리고, 다이얼패널(100)을 형성하는 단계는, 시트 형태의 원재료를 준비하는 단계와, 시트에 기호 등을 인쇄하는 단계, 시트를 3차원 성형하는 단계, 성형이 완료된 다이얼패널(100)을 타발시키는 단계 및 제작된 다이얼패널(100)을 검사하는 단계를 포함한다.

또, 입체 구조물(200)을 형성하는 단계는, 입체 구조물(200)을 형성하기 위한 수지 등의 원재료를 준비하는 단계와, 원재료를 입체 구조물(200)의 형태로 사출 성형하는 단계와, 사출물을 도장하는 단계와, 사출물에 숫자를 인쇄하거나 레이저를 이용하여 사출물에 특정 형상의 디자인을 형성하는 단계 및 입체구조물(100)의 이상 여부를 검사하는 단계;를 포함한다.

다시 말해서, 종래의 차량용 계기판의 제조방법에서는 입체 구조로 형성되는 다이얼패널(100)과 입체 구조물(200)을 따로따로 형성한 후 상기 입체 구조물(200)을 다이얼패널(100)에 본딩 또는 융착하거나 후크를 이용하여 조립하는 등의 후조립 공정을 통해 일체화시키고 있다.

그런데, 종래의 차량용 계기판의 제조방법은 전체적인 공정의 수가 많을 뿐만 아니라 다이얼패널에 입체 구조물을 조립하는 과정에서 불량이 발생할 수 있어 생산성이 높지 않을 뿐만 아니라 다이얼패널과 입체 구조물의 조립을 위한 구조로 인해 설계 난이도가 높아지고 다양한 디자인의 구현이 어려운 문제점이 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은,복수개의 계기판 인쇄형을 베이스 플레이트 상에 서로 이격되도록 배치하여 인쇄한 뒤에, 각각의 인쇄형 사이를 프리 커팅하고, 프리 커팅된 부위를 홀딩한 상태에서 삼차원 포밍을 하는 과정으로 이루어지며, 3D 포밍 공정중에 인쇄 밀림 현상이 발생하는 것을 방지하여 인쇄 공정 소요 시간과 비용을 절감할 수 있고, 인쇄물의 인쇄 품질 향상에도 크게 기여할 수 있도록 한, 자동차 계기판용 3차원 명판 인쇄물의 제작방법을 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 문자판을 렌티큘러시트로 구성하고 렌티큘러시트의 이면에 형성된 투명부의 하부면에 반투광성 잉크로 눈금 및 숫자를 인쇄하며, 문자판의 바탕면은 불투광성 잉크로 인쇄되어 문자판의 이면에서 조명되는 광원에 의하여 반투광성 눈금 및 숫자가 렌티큘러시트의 표면에서 굴절되어 양쪽 눈의 시차에 의한 착시현상으로 입체적으로 인식되게 한, 입체감을 구현하는 계기의 문자판을 개시하고 있다.

특허문헌 3은, 3차원 형상을 가진 원형의 투명링과 투명링의 전면에 소정의 간격으로 이격되어 형성된 적어도 하나의 대 눈금계와 투명링의 임의의 지점 하부에서 발생된 LED 빛의 진행 방향을 각각 바꾸어, 투명링을 따라 시계 방향과 반시계 방향으로 진행시키는 반사판과 진행중인 LED 빛의 일부가 소정의 각도를 갖는 적어도 하나의 프리즘으로부터 각각 반사되어, 상기 적어도 하나의 대 눈금계로 조사되도록 하는 프리즘부를 포함하며, 반사판과 프리즘으로 인하여 조명원 개수를 최소화하면서도 시인성을 향상시킬 수 있도록 한, 차량용 입체 조명 계기판을 개시하고 있다.

KR 10-2005-0098379 A KR 10-0808771 B1 KR 10-2017-0068117 A

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하나의 시트에 다이얼 부분과 입체 구조물 부분을 모두 인쇄한 후 3차원 성형을 통해 일체형 계기판을 제조함으로써 다이얼패널과 입체 구조물 부분을 별도로 제작한 후 조립하던 기존 기술에 비해 정밀도와 생산성을 대폭 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 시트 형태의 원재료를 준비하는 재료준비 단계; 시트에 기호와 숫자를 포함하는 평면 부분을 인쇄하는 인쇄단계; 시트를 비접촉 방식으로 가열한 후, 진공 분위기하에서 공압을 이용하여 시트를 금형에 밀어붙여 높낮이가 상이한 반복패턴과 데코레이션을 포함하는 입체 형상부를 3차원 포밍하는 3차원 성형 단계; 3차원 성형이 완료된 제품을 시트로부터 분리시키는 타발 단계; 및 시트에서 분리된 제품의 품질을 검사하는 검사 단계;를 포함는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 상기 재료준비 단계의 원재료는 베이스 PC필름의 양면에 각각 인쇄하여 형성한 필름 원단인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 상기 반복패턴은 피치가 0.1~1.0㎜인 미세패턴인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 상기 인쇄단계에서는 공차가 ±0.2㎜가 되도록 그래픽 튜닝하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 상기 3차원 성형 단계는, 시트를 120~160℃로 가열한 상태에서 10~300bar 압력으로 3차원 포밍하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 3D 계기명판의 제조방법은 계기판 가장자리의 링 구조물이나 데코레이션 및 높낮이가 상이한 반복패턴 등의 입체 구조물을 별도로 사출 제작하여 조립하지 않고 한 번의 인쇄공정과 한 번의 3차원 성형 공정을 통해 3D 계기명판을 제조함에 따라 그 구조가 단순화되어 설계 난이도가 대폭 감소하고 공정수의 감소에 따라 생산성이 대폭 향상되어 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 계기명판의 베이스 부분에 인쇄 형식으로 형성되던 반복패턴을 3차원 성형 공정을 통해 형성함으로써 시야에 따라 다른 디자인이 나타나도록 하는 등 미감이 대폭 향상되고 다양한 디자인의 구현이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 따르면, 시트를 비접촉 방식으로 가열한 상태에서 고압으로 3차원 포밍하게 되므로, 시트의 표면 손상이 발생하지 않게 되고 포밍 품질이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 자동차의 계기판 부분을 나타낸 분해사시도.
도 2는 종래의 자동차 계기명판 제조방법을 나타낸 순서도.
도 3은 종래의 자동차 계기명판 제조방법에 따라 제조된 자동차 계기명판의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 3D 계기명판의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 자동차 계기명판의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 3D 계기명판의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따라 제조된 자동차 계기판의 사시도이다.

본 발명의 자동차용 3D 계기명판의 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 시트 형태의 원재료를 준비하는 재료준비 단계와; 시트에 기호와 숫자를 포함하는 평면 부분을 인쇄하는 인쇄단계와; 시트를 비접촉 방식으로 가열한 후, 진공 분위기하에서 공압을 이용하여 시트를 금형에 밀어붙여 높낮이가 상이한 반복패턴과 데코레이션을 포함하는 입체 형상부를 3차원 포밍하는 3차원 성형 단계와; 3차원 성형이 완료된 제품을 시트로부터 분리시키는 타발 단계; 및 시트에서 분리된 제품의 품질을 검사하는 검사 단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 재료준비 단계의 원재료는 기재인 베이스 PC 필름의 양면에 각각 인쇄면이 형성된 필름 원단인 것이 바람직하며, 베이스 PC 필름의 표면에는 미러 인쇄(Mirror Printing)하고 베이스 PC 필름의 배면에는 블랙 인쇄(Black Printing)하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 시트 형태의 원재료인 필름 원단은 인쇄물의 기재가 되는 부분으로, PC 외에 PET나 PMMA 등이 사용될 수 있으며, 기본적으로 형태 안정성과 낮은 열적 특성 및 광특성을 구비하여야 한다.

또, 상기 인쇄단계에서는 범용 잉크를 사용하지 않고 입자크기가 미세하고 균일한 고정밀 잉크를 이용하여 인쇄하여야 한다. 이는 범용 잉크를 사용하게 되면 잉크의 두께가 균일하지 않을 뿐만 아니라 잉크를 사용하여 형성한 라인의 정밀도가 떨어지기 때문이며, 포밍 후에도 잉크의 변색이나 변형 및 깨짐 등이 없이 균일한 포밍력을 갖는 고정밀 잉크를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 고정밀 잉크는 내열성과 내한성 및 고정밀 인쇄를 위한 도포 균일성을 구비하여야 한다. 또한, 상기 인쇄단계에서 그래픽을 형성할 경우에는 공차가 ±0.2㎜가 되도록 그래픽 튜닝을 수행함으로써 3D 정밀 패턴 포밍이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 3차원 성형 단계는 시트를 가열한 후 공압을 이용하여 시트를 3차원 포밍하는 것으로, 시트를 비접촉식으로 가열한 후 진공 분위기하에서 시트를 금형에 밀어붙이는 방식으로 3차원 포밍하게 된다. 이와 같이, 근적외선 히터를 이용하여 시트를 비접촉 방식으로 가열하게 되면, 가열에 따른 시트의 손상이 최소화되어 포밍 후의 품질이 좋아지게 된다.

상기 3차원 성형 단계는 입체 형상으로 형성되는 계기판 가장자리의 링 부분이나 계기판 디자이너에 의해 설계되는 입체 형상의 데코레이션 부분 및 높낮이가 상이한 부분이 반복 형성되는 반복패턴 등을 3차원 포밍하는 단계이다. 이때, 반복패턴은 피치가 0.1~1.0㎜인 미세패턴으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 피치가 0.1㎜ 이하인 경우에는 3차원 포밍을 통해서는 정상적인 성형이 불가능하기 때문이다. 물론, 피치가 1.0㎜를 초과하는 반복패턴도 형성할 수 있음은 당연하다. 또한, 상기한 반복패턴은 계기판의 베이스 부분에 형성되는 여러 문양을 의미할 수도 있다.

한편, 상기 3차원 성형 단계에서는 근적외선 히터와 고압용 포밍기를 이용하여 3차원 포밍을 수행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 근적외선 히터를 이용하여 120~160℃ 정도로 시트를 비접촉 가열한 상태에서 10~300bar의 압력으로 3차원 포밍하는 것이다. 여기서, 가열된 시트의 온도가 120℃ 미만이면 시트가 제대로 연화되지 않아 포밍에 필요한 압력이 증가할 뿐만 아니라 과다한 압력으로 인해 시트가 손상될 수 있고, 가열된 시트의 온도가 160℃를 초과하게 되면 시트가 녹을 수 있으므로, 시트의 가열 온도는 120~160℃로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 포밍 압력이 10bar 미만이면 정상적인 포밍이 이루어지지 않고, 300bar를 초과하게 되면 순간적인 압력 변화로 인해 시트가 찢어질 수 있으므로 포밍 압력은 10~300bar로 하는 것이 바람직하다.

이상의 공정을 거치게 되면 도 5에 도시된 바와 같이 번호판이나 데코레이션 및 반복패턴 등의 입체 구조물 부분과 다이얼패드 부분이 일체화된 계기판을 얻을 수 있게 된다.

그리고, 한 번의 인쇄 공정과 한 번의 3차원 성형 공정을 통해 계기판을 형성하게 되므로, 다이얼패드 부분과 별개로 입체 구조물 부분을 사출 성형한 후 조립하던 기존 공정에 비해 별도의 조립부를 구성할 필요가 없어 설계 난이도가 대폭 감소하고 공정이 단순화되어, 제조원가가 대폭 감소하게 된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100...다이얼패널
200...입체 구조물
300...하우징 어셈블리
400...마스크
500...렌즈

Claims (5)

1. 시트 형태의 원재료를 준비하는 재료준비 단계;
   시트에 기호와 숫자를 포함하는 평면 부분을 인쇄하는 인쇄단계;
   시트를 비접촉 방식으로 가열한 후, 진공 분위기하에서 공압을 이용하여 시트를 금형에 밀어붙여 높낮이가 상이한 반복패턴과 데코레이션을 포함하는 입체 형상부를 3차원 포밍하는 3차원 성형 단계;
   3차원 성형이 완료된 제품을 시트로부터 분리시키는 타발 단계; 및
   시트에서 분리된 제품의 품질을 검사하는 검사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 재료준비 단계의 원재료는 베이스 PC필름의 양면에 각각 인쇄하여 형성한 필름 원단인 것을 특징으로 하는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 반복패턴은 피치가 0.1~1.0㎜인 미세패턴인 것을 특징으로 하는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄단계에서는 공차가 ±0.2㎜가 되도록 그래픽 튜닝하는 것을 특징으로 하는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 3차원 성형 단계는, 시트를 120~160℃로 가열한 상태에서 10~300bar의 압력으로 3차원 포밍하는 것을 특징으로 하는 자동차용 3D 계기명판의 제조방법.

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