WO2023031091A1 - Method for arranging an electric or electronic component on a cooling and/or freezing device - Google Patents

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WO2023031091A1
WO2023031091A1 PCT/EP2022/073902 EP2022073902W WO2023031091A1 WO 2023031091 A1 WO2023031091 A1 WO 2023031091A1 EP 2022073902 W EP2022073902 W EP 2022073902W WO 2023031091 A1 WO2023031091 A1 WO 2023031091A1
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component
freezer
refrigerator
electrical
inner container
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PCT/EP2022/073902
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Thomas Gruidl
Martin Klaunzer
Roland Tiefnig
Original Assignee
Liebherr-Hausgeräte Lienz Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/006—General constructional features for mounting refrigerating machinery components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/40—Refrigerating devices characterised by electrical wiring

Definitions

  • the present invention relates to a method for arranging an electrical or electronic component on a refrigerator and/or freezer.
  • plastic-sheathed cables with a single-core or multi-core composite of metal cores are usually used for the electrical supply of loads in refrigerators and/or freezers or for signal transmission. These are attached to the components of the refrigerator by means of brackets, clips or adhesive tapes, especially on the foam side in the case of foamed insulation.
  • Individual sensors or heating elements are also attached to the designated locations using suitable attachment options and are then supplied with electricity by cables and/or connected to corresponding cables for signal transmission.
  • the assembly of these electrical components is mostly done manually with great effort and a certain error rate, since the components are partly undefined in their form, especially cables, and partly, especially sensitive sensors or large components, are difficult to handle.
  • a conceivable case of error is when, after the installation of the cables or other components, the installation space, i.e. the space between the inner container and the housing of the device, is filled with foam, for example polyurethane foam, for insulation purposes, and then a faulty electrical connection caused by incorrect installation or the foam filling Contacting is detected. Such defects can only be found and corrected by removing the foam, which is associated with a correspondingly high level of effort.
  • foam for example polyurethane foam
  • connection of the foam with cables or electrical components is disadvantageous for a later recycling process, since although the metallic conductors can be separated from the plastic fraction, polyurethane foams and the plastic fraction, for example, are contaminated by the jacket materials and thus make high-quality recycling processes impossible.
  • heaters to avoid the formation of condensate such as so-called frame heaters
  • pipes connected to the compressor circuit on the pressure side.
  • These pipes point have a high geometric complexity and can only be produced with considerable effort and can only be transported efficiently and damage-free to a limited extent or with great effort. Additional damage may occur during processing, resulting in high frequency of functional defects.
  • the direct integration into the compressor circuit does not allow the heating function to be regulated, which impairs the system's function and efficiency. Apart from that, pipes for heating have poor contact.
  • the object of the present invention is to simplify the arrangement of electrical or electronic components in refrigerators and/or freezers.
  • a method for the additive application of electrical and/or electronic components by an additive application method of a material onto a suitable substrate of the device. After application, the material applied in this way is cured.
  • the so-called additive manufacturing methodology is characterized in that one or a wide variety of materials are applied to a substrate in the form of a component of refrigerators and/or freezers, preferably automatically in one or more layers. and cured using a curing mechanism such as ultraviolet light curing or cooling. It is also conceivable to use a multi-component, preferably a two-component system, in which, for example, a so-called resin and a so-called hardener are mixed in a defined proportion during or shortly before application and then harden immediately.
  • Additive application of materials makes it possible to apply any electrical and/or electronic functions to geometrically complex components of a refrigerator and/or freezer in a reproducible, cost-efficient and high-quality manner.
  • An additive application of electrical lines and/or electrical components to components of refrigerators and/or freezers also creates degrees of freedom in the attachment of electrical elements and a high degree of flexibility in the routing of electrical lines.
  • an electrically conductive thermoplastic or a thermoplastic made electrically conductive by adding electrically conductive additives, which is preferably present as a filament, or a metallic material or the like is targeted with a nozzle or opening applied in doses to the substrate and cured immediately after application by ultraviolet light or reactively or by cooling. This creates several layers that are connected to each other and take on a defined form as a whole.
  • conductive ink or conductive paint or similar is deposited as droplets on the substrate and then cured directly by ultraviolet light or reactively. This in turn creates several layers that are connected to each other and take on a defined form as a whole. Such a method is also covered by the invention.
  • the electrically conductive layers applied to the components of refrigerators and/or freezers by additive methods are electrically insulated from the environment and from other electrically conductive components.
  • Electrical insulation is therefore preferably applied to the component after the component or components have been applied, e.g. by material extrusion or material application.
  • This insulation is preferably achieved by electrically insulating layers made of thermoplastic or another electrically insulating material.
  • the insulating material is in turn applied additively, for example by material extrusion or material application, to the electrically conductive application and then cured directly by ultraviolet light or reactively. If the process is carried out several times, layers are formed again.
  • the insulating material covers or encapsulates the electrically conductive material and preferably the adjacent substrate, providing electrical insulation.
  • the substrate is preferably electrically insulating or is provided with an electrically insulating layer.
  • the material is applied by a robot or in an automated manner in some other way.
  • the combination of an additive process with a robot with linear and rotary machine axes is particularly advantageous, since the materials can be applied to very complex geometries thanks to the resulting geometric flexibility of the print head.
  • the trajectory of the print head can also be easily adapted to different geometries by using a robot.
  • a robot can also be embedded in an existing automation.
  • a cost advantage is achieved by automating previously manual production steps, such as laying cables.
  • the variety of parts is also reduced because, for example, cables are no longer required, which in turn creates a cost advantage.
  • the automatic additive application of materials leads to better reproducibility and thus to a higher quality level of the manufactured components.
  • an advantageous standardization takes place, since the positions of the electrical lines and/or electrical components can be precisely defined.
  • the component of the refrigerator and/or freezer is preferably an inner container or a motor niche or a thermoformed or deep-drawn 2D or 3D component of the refrigerator and/or freezer.
  • components or substrates such as inner containers, engine niche or thermoformed 2D or 3D components of refrigerators and / or freezers, passages through walls, for example for cabling, are reduced or made unnecessary, which means a reduction or prevention of Escape of foam during foaming causes.
  • Substituting cables with corresponding additively applied conductive materials prevents cables from showing through on visible surfaces of the refrigerator and/or freezer.
  • the component is preferably a heating element or a sensor or a circuit board or circuit, e.g. for regulation or control.
  • heating elements or sensors using an additive process also leads to advantages in terms of function, efficiency and safety.
  • a targeted energy input can be achieved through optimal coupling to relevant positions depending on local requirements.
  • the refrigerator and/or freezer can, on the one hand, in its basic function, which is to provide a cold storage room, but also with regard to the design or the lighting or other intelligent functions, such as multiple sensors or multiple actuators at all conceivable points of the refrigerator and/or freezer while at the same time eliminating cables and pipes that prevent recycling.
  • the invention also relates to a refrigerator and/or freezer with one or more components that are applied using a method according to the invention.
  • the plastic-coated cables or pipelines or the like can be largely or completely eliminated. This means that the foam is no longer contaminated with jacket materials or the like and can therefore be recycled more easily.
  • the electrical and/or electronic components are preferably mounted on an inner container or on an engine niche or on a thermoformed component or on a panel or on a door or on a coated sheet metal of the refrigerator and/or freezer.
  • the exemplary embodiment relates to an inner container made of plastic for a freezer, onto which electrically conductive layers are automatically applied in defined paths by means of a robot using the additive method.
  • the electrically conductive layers consist of thermoplastics that have been made electrically conductive by adding electrically conductive additives
  • the electrically conductive layers are electrically insulated by a further additive application of electrically non-conductive thermoplastic by material extrusion. Since the inner container is made of electrically non-conductive plastic, the conductive layers are completely surrounded by insulating material.
  • Heating elements are also applied to the inner container using the additive material extrusion process and electrically insulated by a further additive application of electrically non-conductive thermoplastic using material extrusion.
  • the application takes place on a device, the device comprising a holder for the inner container and a robot.
  • the holder holds the inner container, for example, in such a way that the concave side of the inner container, i.e. the side that is cooled during operation, can be slipped over a receptacle, which fixes the inner container in space and makes the foam side of the inner container easily accessible for a robot.
  • the inner container can also be fixed by clamps or jaws or other clamping or fastening means.
  • the robot moves along its programmed path and the print head attached to the robot applies the respective material to the inner container synchronously.
  • the inner container can be placed on the holder in an automated line by another robot or other conveying means or manually and can be removed from it again after the application by these methods.
  • a further advantage of the invention is that no corrosion of heating pipes can occur.

Abstract

The invention relates to a method for arranging an electric or electronic component on a cooling and/or freezing device. The process of arranging the component is carried out by additively applying a material onto a substrate of the cooling and/or freezing device, and the material is then subjected to a hardening process.

Description

Liebherr-Hausgeräte Lienz GmbH Lienz, AT Liebherr-Hausgeräte Lienz GmbH Lienz, AT
Verfahren zum Anordnen eines elektrischen oder elektronischenMethod of arranging an electrical or electronic
Bauelementes an einem Kühl- und/oder Gefriergerät Component on a refrigerator and / or freezer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen eines elektrischen oder elektronischen Bauelementes an einem Kühl- und/oder Gefriergerät. The present invention relates to a method for arranging an electrical or electronic component on a refrigerator and/or freezer.
Nach dem Stand der Technik werden zur elektrischen Versorgung von Verbrauchern in Kühl- und/oder Gefriergeräten oder zur Signalübertragung üblicherweise mit Kunststoff ummantelte Kabel mit einem ein- oder mehradrigem Verbund von Adem aus Metall verwendet. Diese werden mittels Halterungen, Clips oder Klebebändern an den Bauteilen des Kühlschranks, insbesondere bei geschäumten Isolierungen schaumseitig befestigt. According to the prior art, plastic-sheathed cables with a single-core or multi-core composite of metal cores are usually used for the electrical supply of loads in refrigerators and/or freezers or for signal transmission. These are attached to the components of the refrigerator by means of brackets, clips or adhesive tapes, especially on the foam side in the case of foamed insulation.
Einzelne Sensoren oder etwa Heizelemente werden ebenfalls durch passende Befestigungsmöglichkeiten an den dafür vorgesehenen Stellen befestigt und dann durch Kabel elektrisch versorgt und/oder für eine Signalübertragung an entsprechende Kabel angeschlossen. Die Montage dieser elektrischen Bauelemente erfolgt Großteils manuell mit hohem Aufwand und gewisser Fehlerquote, da die Bauelemente teilweise, wie insbesondere Kabel in Ihrer Form Undefiniert und teilweise, wie insbesondere empfindliche Sensoren oder große Bauteile schwer handelbar sind. Individual sensors or heating elements, for example, are also attached to the designated locations using suitable attachment options and are then supplied with electricity by cables and/or connected to corresponding cables for signal transmission. The assembly of these electrical components is mostly done manually with great effort and a certain error rate, since the components are partly undefined in their form, especially cables, and partly, especially sensitive sensors or large components, are difficult to handle.
Ein denkbarer Fehlerfall besteht darin, wenn nach der Montage der Kabel oder sonstiger Bauelemente der Montageraum, d.h. der Raum zwischen Innenbehälter und Gehäuse des Gerätes zu Isolationszwecken mit Schaum etwa mit Polyurethanschaum ausgeschäumt wird und danach eine etwa durch falsche Montage oder durch das Ausschäumen verursachte fehlerhafte elektrische Kontaktierung festgestellt wird. Derartige Fehler können nur durch eine Entfernung des Schaums gefunden und behoben werden, was mit einem entsprechend hohen Aufwand verbunden ist. A conceivable case of error is when, after the installation of the cables or other components, the installation space, i.e. the space between the inner container and the housing of the device, is filled with foam, for example polyurethane foam, for insulation purposes, and then a faulty electrical connection caused by incorrect installation or the foam filling Contacting is detected. Such defects can only be found and corrected by removing the foam, which is associated with a correspondingly high level of effort.
Bei Durchführungen von z.B. Kabeln durch Wände, die eine isolierende Schaumseite aufweisen, kommt es in der Folge des Schäumens teilweise zu Austritten des Schaums durch die Durchführungen, was einen erheblichen Reparaturaufwand nach sich ziehen kann. When e.g. cables are routed through walls that have an insulating foam side, the foaming process sometimes results in the foam escaping through the ducts, which can entail considerable repair work.
Durch werden auch Schaumreste in den Schäumwerkzeugen verhindert, dies erspart den Reinigungsaufwand. This also prevents foam residues in the foaming tools, which saves cleaning effort.
Für einen späteren Recyclingprozess ist die Verbindung des Schaums mit Kabeln oder elektrischen Bauelementen nachteilhaft, da zwar die metallischen Leiter von der Kunststofffraktion getrennt werden können, aber beispielsweise Polyurethanschäume und die Kunststofffraktion durch die Mantelmatenalien verunreinigt werden und damit hochwertige Recyclingprozesse verunmöglichen. The connection of the foam with cables or electrical components is disadvantageous for a later recycling process, since although the metallic conductors can be separated from the plastic fraction, polyurethane foams and the plastic fraction, for example, are contaminated by the jacket materials and thus make high-quality recycling processes impossible.
Nach dem Stand der Technik werden zum Beispiel Heizungen zur Vermeidung von Kondensatbildung, wie so genannte Rahmenheizungen oftmals durch druckseitig an den Kompressorkreislauf angeschlossene Rohre ausgeführt. Diese Rohre weisen eine hohe geometrische Komplexität auf und sind nur mit erheblichem Aufwand herstellbar und nur eingeschränkt beziehungsweise mit hohem Aufwand schadfrei und effizient zu transportieren. Während der Verarbeitung kann es zu zusätzlichen Beschädigungen kommen, wodurch Funktionsmängel mit großer Häufigkeit auftreten. Zudem gestattet die direkte Einbindung im Kompressorkreislauf keine Regelung der Heizfunktion, was das System in seiner Funktion als auch in seiner Effizienz beeinträchtigt. Abgesehen davon weisen Rohre zum Heizen eine schlechte Kontaktierung auf. According to the prior art, for example, heaters to avoid the formation of condensate, such as so-called frame heaters, are often implemented using pipes connected to the compressor circuit on the pressure side. These pipes point have a high geometric complexity and can only be produced with considerable effort and can only be transported efficiently and damage-free to a limited extent or with great effort. Additional damage may occur during processing, resulting in high frequency of functional defects. In addition, the direct integration into the compressor circuit does not allow the heating function to be regulated, which impairs the system's function and efficiency. Apart from that, pipes for heating have poor contact.
Bei einer Ausführung der Heizung durch eine elektrische Heizung, insbesondere durch aufgeklebte Heizelemente kommt es ebenfalls zu den genannten Nachteilen, wie erheblicher Aufwand durch die Herstellung. Ebenso führt die Entdeckung einer mangelhaften elektrischen Kontaktierung der Heizelemente nach dem Schäumen auch hier nahezu immer zu einer irreparablen Schädigung des Bauteils. In the case of an embodiment of the heating by an electric heater, in particular by glued-on heating elements, there are also the disadvantages mentioned, such as considerable expense due to production. Likewise, the discovery of poor electrical contacting of the heating elements after foaming almost always leads to irreparable damage to the component.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anordnung elektrischer oder elektronischer Bauelemente in Kühl- und/oder Gefriergeräten zu vereinfachen. Against this background, the object of the present invention is to simplify the arrangement of electrical or electronic components in refrigerators and/or freezers.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is solved by the method having the features of independent claim 1 . Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Demnach ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum additiven Aufbringen von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen durch ein additives Auftragsverfahren eines Materials auf ein geeignetes Substrat des Gerätes vorgesehen. Im Anschluss an das Aufträgen wird das auf diese Weise aufgetragene Material ausgehärtet. Accordingly, according to the invention, a method is provided for the additive application of electrical and/or electronic components by an additive application method of a material onto a suitable substrate of the device. After application, the material applied in this way is cured.
Die sogenannte additive Fertigungsmethodik zeichnet sich dadurch aus, dass ein oder verschiedenste Werkstoffe auf ein Substrat in Form eines Bauteils von Kühl- und/oder Gefriergeräten vorzugsweise automatisch ein- oder mehrschichtig aufge- bracht und unter Anwendung eines Härtemechanismus, wie Härten durch ultraviolettes Licht oder durch Abkühlen ausgehärtet werden. Denkbar ist auch der Einsatz eines Mehrkomponenten-, vorzugsweise eines Zwei-Komponenten-Systems, bei dem z.B. ein so genanntes Harz und ein so genannter Härter während oder kurz vor dem Auftrag in einem definierten Anteil vermengt werden und dann unmittelbar aushärten. The so-called additive manufacturing methodology is characterized in that one or a wide variety of materials are applied to a substrate in the form of a component of refrigerators and/or freezers, preferably automatically in one or more layers. and cured using a curing mechanism such as ultraviolet light curing or cooling. It is also conceivable to use a multi-component, preferably a two-component system, in which, for example, a so-called resin and a so-called hardener are mixed in a defined proportion during or shortly before application and then harden immediately.
Durch additives Aufbringen von Werkstoffen ist es möglich auf geometrisch komplexen Bauteilen eines Kühl- und/oder Gefriergeräts beliebige elektrische und/oder elektronische Funktionen reproduzierbar, kosteneffizient und in hoher Qualität zu applizieren. Additive application of materials makes it possible to apply any electrical and/or electronic functions to geometrically complex components of a refrigerator and/or freezer in a reproducible, cost-efficient and high-quality manner.
Ein additives Aufbringen von elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Bauelementen auf Bauteile von Kühl- und/oder Gefriergeräten schafft des Weiteren Freiheitsgrade in der Anbringung von elektrischen Elementen und eine hohe Flexibilität in der Leitungsführung von elektrischen Leitungen. An additive application of electrical lines and/or electrical components to components of refrigerators and/or freezers also creates degrees of freedom in the attachment of electrical elements and a high degree of flexibility in the routing of electrical lines.
Bei dem additiven Verfahren mittels Werkstoffextrusion gemäß DIN EN ISO/ASTM 52900:2017 wird etwa ein elektrisch leitfähiger oder durch Zugabe von elektrisch leitfähigen Zusätzen elektrisch leitfähig gemachter Thermoplast, der vorzugsweise als Filament vorliegt, oder ein metallischer Werkstoff oder dergleichen gezielt mit einer Düse oder Öffnung dosiert auf das Substrat aufgebracht und jeweils unmittelbar nach dem Aufbringen durch ultraviolettes Licht oder reaktiv oder durch Abkühlung gehärtet. Dadurch werden mehrere Schichten erzeugt, die untereinander verbunden sind und in der Gesamtheit eine definierte Form annehmen. In the additive process using material extrusion according to DIN EN ISO/ASTM 52900:2017, for example, an electrically conductive thermoplastic or a thermoplastic made electrically conductive by adding electrically conductive additives, which is preferably present as a filament, or a metallic material or the like is targeted with a nozzle or opening applied in doses to the substrate and cured immediately after application by ultraviolet light or reactively or by cooling. This creates several layers that are connected to each other and take on a defined form as a whole.
Bei dem additiven Verfahren mittels Werkstoffauftrag gemäß DIN EN ISO/ASTM 52900:2017 wird leitfähige Tinte oder Leitlack oder dergleichen als Tropfen gezielt auf dem Substrat abgesetzt und dann unmittelbar durch ultraviolettes Licht oder reaktiv gehärtet. Dadurch werden wiederum mehrere Schichten erzeugt, die untereinander verbunden sind und in der Gesamtheit eine definierte Form annehmen. Auch ein derartiges Verfahren ist von der Erfindung umfasst. In the additive process using material application in accordance with DIN EN ISO/ASTM 52900:2017, conductive ink or conductive paint or similar is deposited as droplets on the substrate and then cured directly by ultraviolet light or reactively. This in turn creates several layers that are connected to each other and take on a defined form as a whole. Such a method is also covered by the invention.
Durch diese Verfahrensschritte unterscheiden sich die additiven Verfahren von beispielsweise Coil-Coating Verfahren bei denen auf ein endloses Metallband mehrseitige Beschichtungen etwa durch Rotationsdruck aufgebracht werden oder von so genannten Molded Interconnect Devices beziehungsweise Mechatronic Integrated Devices beziehungsweise MID Verfahren bei denen eine leitfähige Schicht als Folie oder im Spritzgießen vollflächig auf das Substrat beziehungsweise das Spritzgießteil appliziert wird. These process steps distinguish the additive processes from, for example, coil coating processes, in which multi-sided coatings are applied to an endless metal strip, for example by rotary printing, or from so-called molded interconnect devices or mechatronic integrated devices or MID processes, in which a conductive layer is applied as a film or in Injection molding is applied over the entire surface of the substrate or the injection molded part.
Die durch additive Verfahren auf die Bauteile von Kühl- und/oder Gefriergeräten aufgetragenen elektrisch leitfähigen Schichten werden in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung von der Umgebung und von anderen elektrisch leitfähigen Bauteilen elektrisch isoliert. In a preferred embodiment of the invention, the electrically conductive layers applied to the components of refrigerators and/or freezers by additive methods are electrically insulated from the environment and from other electrically conductive components.
Vorzugsweise wird daher nach dem Aufbringen des oder der Bauelemente eine elektrische Isolation z.B. durch Werkstoffextrusion oder Werkstoffauftrag auf das Bauelement aufgebracht. Electrical insulation is therefore preferably applied to the component after the component or components have been applied, e.g. by material extrusion or material application.
Diese Isolierung wird vorzugsweise durch elektrisch isolierende Schichten aus Thermoplast oder einem anderen elektrisch isolierenden Werkstoff erreicht. Der isolierende Werkstoff wird dabei wiederum beispielsweise additiv durch Werkstoffextrusion oder Werkstoffauftrag auf den elektrisch leitfähigen Auftrag aufgetragen und dann unmittelbar durch ultraviolettes Licht oder reaktiv gehärtet. Bei mehrmaliger Durchführung des Prozesses entstehen wiederum Schichten. Der isolierende Werkstoff deckt den elektrisch leitfähigen Werkstoff und vorzugsweise das angrenzende Substrat ab oder ummantelt ihn und sorgt so für die elektrische Isolierung. This insulation is preferably achieved by electrically insulating layers made of thermoplastic or another electrically insulating material. In this case, the insulating material is in turn applied additively, for example by material extrusion or material application, to the electrically conductive application and then cured directly by ultraviolet light or reactively. If the process is carried out several times, layers are formed again. The insulating material covers or encapsulates the electrically conductive material and preferably the adjacent substrate, providing electrical insulation.
Vorzugsweise ist das Substrat elektrisch isolierend oder mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen. In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt das Aufbringen des Werkstoffs durch einen Roboter oder anderweitig automatisiert. The substrate is preferably electrically insulating or is provided with an electrically insulating layer. In an advantageous embodiment, the material is applied by a robot or in an automated manner in some other way.
Denkbar ist der Einsatz eines 3D-Druckers mit kartesisch angeordneten linearen Maschinenachsen, mit denen ein so genannter Druckkopf verfahren wird, aus dem der additiv aufzutragende Werkstoff geleitet wird. The use of a 3D printer with Cartesian linear machine axes is conceivable, with which a so-called print head is moved, from which the additive material to be applied is fed.
Besonders vorteilhaft ist die Kombination eines additiven Verfahrens mit einem Roboter mit linearen und rotatorischen Maschinenachsen, da durch die dadurch gewonnene geometrische Flexibilität des Druckkopfs die Werkstoffe auf sehr komplexe Geometrien aufgetragen werden können. Ebenso kann durch die Verwendung eines Roboters die Bahnkurve des Druckkopfs sehr leicht an verschiedene Geometrien angepasst werden. The combination of an additive process with a robot with linear and rotary machine axes is particularly advantageous, since the materials can be applied to very complex geometries thanks to the resulting geometric flexibility of the print head. The trajectory of the print head can also be easily adapted to different geometries by using a robot.
Ebenso kann ein Roboter in eine vorhandene Automatisierung eingebettet werden. A robot can also be embedded in an existing automation.
Durch die Automatisation von vormals manuellen Fertigungsschritten, wie dem Verlagen von Kabeln wird ein Kostenvorteil erreicht. Ebenso wird die Teilevielfalt reduziert, da zum Beispiel keine Kabel mehr benötigt werden, was wiederum einen Kostenvorteil erzeugt. A cost advantage is achieved by automating previously manual production steps, such as laying cables. The variety of parts is also reduced because, for example, cables are no longer required, which in turn creates a cost advantage.
Automatisches additives Aufbringen von Werkstoffen führt gegenüber einer manuellen Montage von Teilen zu einer besseren Reproduzierbarkeit und damit zu einem höheren Qualitätsniveau der gefertigten Bauteile. Insbesondere gegenüber der Verlegung von Kabeln findet eine vorteilhafte Standardisierung statt, da die Positionen der elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Bauelementen genau festgelegt werden können. Compared to the manual assembly of parts, the automatic additive application of materials leads to better reproducibility and thus to a higher quality level of the manufactured components. In particular, compared to the laying of cables, an advantageous standardization takes place, since the positions of the electrical lines and/or electrical components can be precisely defined.
Vorzugsweise ist das Bauteil des Kühl- und/oder Gefriergeräts ein Innenbehälter o- der eine Motornische oder ein thermogeformtes bzw. tiefgezogenes 2D- oder 3D- Bauteil des Kühl- und/oder Gefriergeräts. Durch die direkte Aufbringung von elektrischen Bauelementen auf Bauteile bzw. Substrate, wie Innenbehälter, Motornische oder thermogeformte 2D- oder 3D-Bauteile von Kühl- und/oder Gefriergeräten werden Durchlässe durch Wandungen etwa für Verkabelungen verkleinert oder unnötig, was eine Reduzierung bzw. Verhinderung von Austritten von Schaum bei der Schäumung bewirkt. The component of the refrigerator and/or freezer is preferably an inner container or a motor niche or a thermoformed or deep-drawn 2D or 3D component of the refrigerator and/or freezer. Through the direct application of electrical components to components or substrates, such as inner containers, engine niche or thermoformed 2D or 3D components of refrigerators and / or freezers, passages through walls, for example for cabling, are reduced or made unnecessary, which means a reduction or prevention of Escape of foam during foaming causes.
Durch die Substitution von Kabeln durch entsprechende additiv aufgebrachte leitfähige Werkstoffe wird das Abzeichnen von Kabeln an Sichtflächen des Kühl- und/oder Gefriergeräts verhindert. Substituting cables with corresponding additively applied conductive materials prevents cables from showing through on visible surfaces of the refrigerator and/or freezer.
Vorzugsweise ist das Bauelement ein Heizelement oder ein Sensor oder eine Platine bzw. ein Schaltkreis, z.B. für eine Regelung oder Steuerung. The component is preferably a heating element or a sensor or a circuit board or circuit, e.g. for regulation or control.
Durch die Anordnung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen können Funktionen in einem Kühl- und/oder Gefriergerät wie etwa Heizungen, die vormals durch Bauteile mit anderen Wirkmechanismen gebildet wurden, wie z.B. flüssigkeits- durchströmte Rohrleitungen zur Beheizung etc. durch die erfindungsgemäß aufgetragenen Bauelemente ersetzt werden. So ergeben sich zum Beispiel bessere Steuer- und/oder Regelmöglichkeiten der Heizleistung durch Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Stroms. By arranging electrical or electronic components, functions in a refrigerator and/or freezer such as heaters, which were previously formed by components with other mechanisms of action, such as pipelines through which liquid flows for heating, etc., can be replaced by the components applied according to the invention. For example, there are better control and/or regulation options for the heating output by controlling and/or regulating the electric current.
Die Aufbringung dieser Heizelemente oder Sensoren durch ein additives Verfahren führt des Weiteren zu Vorteilen bezüglich Funktion, Effizienz und Sicherheit. So kann im Falle eines Heizelements eine gezielte Energieeinbringung durch optimale Ankopplung an relevante Positionen abhängig von lokalen Anforderungen erreicht werden. The application of these heating elements or sensors using an additive process also leads to advantages in terms of function, efficiency and safety. In the case of a heating element, a targeted energy input can be achieved through optimal coupling to relevant positions depending on local requirements.
Ebenfalls führt ein additives Aufbringen von Heizelementen oder Sensoren oder dergleichen zu Kostenvorteilen, da etwa Rahmenheizungen oder aufgeklebte Heizelemente entfallen können. Ebenso wird der Schaumfluss von beispielsweise Polyurethanschäumen in auszuschäumenden Bereichen verbessert, da durch additive Verfahren aufgebrachte elektrischen Leitungen und/oder elektrischen Bauelemente flacher als Kabel oder fertige Bauelemente an den entsprechenden Wänden anliegen und der Schaum somit besser über sie hinwegfließen kann. An additive application of heating elements or sensors or the like also leads to cost advantages, since frame heaters or glued-on heating elements can be omitted. The foam flow of polyurethane foams, for example, is also improved in areas to be foamed, since electrical lines and/or electrical components applied by additive processes lie flatter than cables or finished components on the corresponding walls and the foam can therefore flow over them better.
Durch die direkte Anbindung von für die additive Aufbringung und den vorgesehenen Zweck geeigneter Materialien, die dann vorzugsweise elektrische Leitungen und/oder elektrische Bauelemente bilden, an den Deckschichten schaumseitig kann das Kühl- und/oder Gefriergerät einerseits in seiner Grundfunktion, die in der Bereitstellung eines kalten Lagerraums liegt, aber auch in Bezug auf das Design oder die Beleuchtung oder sonstigen intelligenten Funktionen, etwa durch multiple Sensorik oder multiple Aktorik an allen denkbaren Stellen des Kühl- und/oder Gefriergeräts bei gleichzeitigem Wegfall recyclingverhindernder Kabel- und Rohrleitungen optimiert werden. Through the direct connection of materials suitable for the additive application and the intended purpose, which then preferably form electrical lines and/or electrical components, to the cover layers on the foam side, the refrigerator and/or freezer can, on the one hand, in its basic function, which is to provide a cold storage room, but also with regard to the design or the lighting or other intelligent functions, such as multiple sensors or multiple actuators at all conceivable points of the refrigerator and/or freezer while at the same time eliminating cables and pipes that prevent recycling.
Die Erfindung betrifft auch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem oder mehreren Bauelementen, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht sind.The invention also relates to a refrigerator and/or freezer with one or more components that are applied using a method according to the invention.
Dadurch können die mit Kunststoff ummantelten Kabel oder Rohrleitungen oder dergleichen größtenteils oder vollständig entfallen. Damit ist der Schaum nicht mehr mit Mantelmaterialien oder dergleichen verunreinigt und kann somit einem einfacheren Recycling zugeführt werden. As a result, the plastic-coated cables or pipelines or the like can be largely or completely eliminated. This means that the foam is no longer contaminated with jacket materials or the like and can therefore be recycled more easily.
Vorzugsweise sind die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente auf einem Innenbehälter oder auf einer Motornische oder auf einem thermogeformten Bauteil oder auf einer Verkleidung oder auf einer Tür oder auf einem beschichteten Blech des Kühl- und/oder Gefriergeräts aufgebracht. The electrical and/or electronic components are preferably mounted on an inner container or on an engine niche or on a thermoformed component or on a panel or on a door or on a coated sheet metal of the refrigerator and/or freezer.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente. At this point it is pointed out that the terms "a" and "an" do not necessarily refer to exactly one of the elements, although this represents a possible embodiment, but can also refer to a plurality of elements. Likewise, the use of the plural also precludes the presence of the one in question element in the singular and vice versa the singular also includes several of the elements in question.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Further details and advantages of the invention are explained in more detail using an exemplary embodiment described below.
Das Ausführungsbeispiel betrifft einen Innenbehälter aus Kunststoff eines Gefriergerätes, auf den durch das additive Verfahren elektrisch leitfähigen Schichten in definierten Bahnen automatisch mittels eines Roboters aufgetragen werden. The exemplary embodiment relates to an inner container made of plastic for a freezer, onto which electrically conductive layers are automatically applied in defined paths by means of a robot using the additive method.
Die elektrisch leitfähigen Schichten bestehen aus durch Zugabe von elektrisch leitfähigen Zusätzen elektrisch leitfähig gemachtem Thermoplasten The electrically conductive layers consist of thermoplastics that have been made electrically conductive by adding electrically conductive additives
Die elektrisch leitfähigen Schichten sind durch einen weiteren additiven Auftrag von elektrisch nicht leitfähigem Thermoplast durch Werkstoffextrusion elektrisch isoliert. Da der Innenbehälter aus elektrisch nicht leitfähigem Kunststoff ist, sind die leitfähigen Schichten somit komplett von isolierendem Material umgeben. The electrically conductive layers are electrically insulated by a further additive application of electrically non-conductive thermoplastic by material extrusion. Since the inner container is made of electrically non-conductive plastic, the conductive layers are completely surrounded by insulating material.
Auf den Innenbehälter werden ebenfalls Heizelemente durch das additive Verfahren Werkstoffextrusion aufgebracht und durch einen weiteren additiven Auftrag von elektrisch nicht leitfähigem Thermoplast durch Werkstoffextrusion elektrisch isoliert. Heating elements are also applied to the inner container using the additive material extrusion process and electrically insulated by a further additive application of electrically non-conductive thermoplastic using material extrusion.
Der Auftrag erfolgt auf einer Vorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Halterung für den Innenbehälter und einen Roboter umfasst. The application takes place on a device, the device comprising a holder for the inner container and a robot.
Die Halterung nimmt den Innenbehälter beispielweise derart auf, dass sich die konkave, d.h. die im Betrieb gekühlte Seite des Innenbehälters über eine Aufnahme stülpen lässt, welches den Innenbehälter im Raum fixiert und die Schaumseite des Innenbehälters leicht für einen Roboter zugänglich macht. The holder holds the inner container, for example, in such a way that the concave side of the inner container, i.e. the side that is cooled during operation, can be slipped over a receptacle, which fixes the inner container in space and makes the foam side of the inner container easily accessible for a robot.
Die Fixierung des Innenbehälters kann auch durch Klemmen oder Backen oder sonstigen Spann- oder Befestigungsmittel erfolgen. Auf der Halterung befindet sich ein oder mehrere Sensoren, etwa Luftspaltsensoren, die den korrekten Sitz des Innenbehälters prüfen. Der korrekte Sitz kann auch optisch überprüft werden. The inner container can also be fixed by clamps or jaws or other clamping or fastening means. There are one or more sensors on the bracket, such as air gap sensors, which check that the inner container is correctly seated. The correct fit can also be checked visually.
Der Roboter fährt seine einprogrammierte Bahn ab und der auf dem Roboter angebrachte Druckkopf trägt synchron dazu das jeweilige Material auf den Innenbehälter auf. The robot moves along its programmed path and the print head attached to the robot applies the respective material to the inner container synchronously.
Der Innenbehälter kann in einer Automatisierungslinie durch einen anderen Roboter oder ein sonstiges Fördermittel oder manuell auf die Halterung aufgebracht und nach dem Auftrag wieder durch diese Methoden von dieser entnommen werden. The inner container can be placed on the holder in an automated line by another robot or other conveying means or manually and can be removed from it again after the application by these methods.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass es zu keiner Korrosion von Heizrohren kommen kann. A further advantage of the invention is that no corrosion of heating pipes can occur.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Anordnen eines elektrischen oder elektronischen Bauelementes an einem Kühl- und/oder Gefriergerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen durch ein additives Auftragsverfahren eines Materials auf ein Substrat des Kühl- und/oder Gefriergerätes erfolgt und dass das Material anschließend einem Aushärtevorgang unterzogen wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauelement um eine Leitung zur Führung von Strom und/oder zur Übertragung von Daten und/oder um eine Heizung, vorzugsweise um eine Rahmenheizung und/oder um einen Sensor und/oder um ein intelligentes Bauteil, insbesondere um eine Steuer- oder Regelungseinheit handelt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen des Bauelementes eine elektrische Isolation auf das Material aufgebracht wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufträgen automatisiert, vorzugsweise durch einen Roboter erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat um den Innenbehälter des Kühl- und/oder Gefriergeräts handelt, wobei das Substrat durch die zu dem gekühlten Innenraum gewandte Seite des Innenbehälters und/oder durch die zur Wärmeisolation gewandte Seite des Innenbehälters gebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch die Motornische des Kühl- und/oder Gefriergeräts gebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein thermogeformtes 3D-Bauteil des Kühl- und/oder Gefriergeräts ist und/oder dass das Anordnen des Materials durch Extrusion oder Coextrusion erfolgt Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aushärtevorgang um ein Verfahren mittels UV-Strahlung oder durch chemische Reaktion von zwei oder mehr Komponenten oder um einen Abkühlvorgang oder um eine Kombination der vorgenannten Methoden handelt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Verlegung von Kabel- und/oder Rohrleitungen verzichtet wird. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem elektrischen oder elektronischen Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet wurde. Method for arranging an electrical or electronic component on a refrigerator and/or freezer, characterized in that the arrangement is carried out by an additive application method of a material onto a substrate of the refrigerator and/or freezer and that the material is then subjected to a curing process . Method according to claim 1, characterized in that the component is a line for conducting current and/or for the transmission of data and/or a heater, preferably a frame heater and/or a sensor and/or a intelligent component, in particular a control or regulation unit. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that after the component has been applied, electrical insulation is applied to the material. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the application is automated, preferably by a robot. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate is the inner container of the refrigerator and/or freezer, the substrate passing through the side of the inner container facing the cooled interior and/or through the side facing the thermal insulation of the inner container is formed. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate is formed by the motor niche of the refrigerator and/or freezer. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component is a thermoformed 3D component of the refrigerator and/or freezer and/or that the material is arranged by extrusion or coextrusion. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the curing process is a process using UV radiation or by chemical reaction of two or more components or a cooling process or a combination of the aforementioned methods. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laying of cables and/or pipelines is dispensed with. Refrigerator and/or freezer with an electrical or electronic component, characterized in that the component has been arranged by means of a method according to one of Claims 1 to 9.
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