WO2023156087A1 - Dreidimensional strukturiertes dekorelement - Google Patents

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WO2023156087A1
WO2023156087A1 PCT/EP2023/050529 EP2023050529W WO2023156087A1 WO 2023156087 A1 WO2023156087 A1 WO 2023156087A1 EP 2023050529 W EP2023050529 W EP 2023050529W WO 2023156087 A1 WO2023156087 A1 WO 2023156087A1
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WO
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dimensionally structured
reference mark
structuring
structured surface
produced
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Application number
PCT/EP2023/050529
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English (en)
French (fr)
Inventor
Carl Ruland
Original Assignee
Van Der Vlis Design Gmbh
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
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Publication of WO2023156087A1 publication Critical patent/WO2023156087A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/24—Pressing or stamping ornamental designs on surfaces
    • 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
    • B44B5/0095—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins using computer control means

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a three-dimensionally structured decorative element and a three-dimensionally structured decorative element.
  • the invention also relates to a production system for producing a three-dimensionally structured decorative element and a corresponding control unit.
  • Three-dimensionally structured decorative elements are used in many areas and can be produced in a variety of ways.
  • EP 2 373 494 B1 discloses a method for producing coated panels in which a plastic layer is first applied to a substrate and then a relief is applied to a surface of the plastic layer.
  • EP 3 381 710 A1 describes another method for producing coated panels. In this case, an outer layer with a relief is produced by creating a pattern of cutouts using a material-repellent agent.
  • EP 3 640 041 A1 describes a method in which similar sections are produced using a printing method.
  • CN 105835589B also describes a method for producing a coated sheetlike material with a relief. It is manufactured by locally increasing or decreasing a volume of a surface layer.
  • WO 2021/116447 A1 also discloses a method for producing a structured anti-wear film.
  • a top layer containing paint is structured using a digital printing process.
  • EP 2 313 281 B1 also describes a method for producing a decoratively printed surface.
  • a liquid base coat is applied, dried and then coated using digital inkjet printing.
  • EP 3 932 684 A1 also discloses a method for producing a relief on a substrate. Here the relief is made by sublimation.
  • EP 3 875 248 A1 describes another method for producing a three-dimensional structure on a surface. A relief is applied to the surface and provided with a cover.
  • Three-dimensionally structured decorative elements are also increasingly finding their way into the area of floor coverings.
  • a decorative coating that imitates a natural surface is often required here.
  • An example of this is wood decors, in which, for example, a natural grain or a knot approach is to be reproduced three-dimensionally and colored in an appealing way.
  • a decor carrier such as a film, paper or the like
  • a carrier layer is covered with the decor carrier.
  • the carrier layer which is initially coated with a 2D decoration in this way, is then three-dimensionally mechanically deformed or structured in order to produce a relief.
  • the 3D decorative element produced in this way is often surface-coated for sealing purposes, e.g. to protect a floor covering from wear and tear.
  • Structuring usually takes place with a forming tool, for example with a press plate or a press roller.
  • the 3D structure of the 3D decoration to be produced is reproduced in the forming tool.
  • the 3D structure is then pressed or embossed into the carrier layer coated with the 2D decoration under high pressure and high temperature.
  • the forming tool has, for example, a so-called register mark.
  • the pre-printed 2D decor then also has such a registration mark on.
  • the register marks of the forming tool and the 2D decor must then be brought into overlap, so that the 3D structuring is embossed on the 2D decor as intended.
  • the alignment of the forming tool and the decoration can be done manually, for example, by laying it down, or else electronically, for example by optoelectronic registration.
  • US 2021/0245544 A1 describes, for example, a method for producing a relief by printing and forming.
  • a substrate is provided with a digital print and then a three-dimensional structure is produced with a rolling device.
  • Conventional production comprising placing decoratively printed print films and subsequent structuring, often takes place in clocked production processes, e.g. using a press plate with 3D structuring, or in continuous flow processes, e.g. using a press roller with 3D structuring.
  • a further problem consists in the fact that pressure is exerted on the surface with the decoration which determines the aesthetic impression during the structuring and additional heat is possibly introduced.
  • additional heat is possibly introduced.
  • paper or film as a decorative carrier this often leads to material distortion. Color changes can also occur as a result of heat and pressure.
  • a lacquer layer can be applied to the carrier layer, which is selectively removed again for structuring.
  • EP 3 640 042 A1 discloses a method in which a relief is produced using a mask.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a method for producing a three-dimensionally structured decorative element that requires little effort and is easy to control.
  • a high quality of the decorative element should be achieved and the production should be environmentally friendly.
  • a first aspect of the invention relates to a method for producing a three-dimensionally structured decorative element, comprising the following steps: providing a carrier element;
  • a 3D structuring of a surface of the carrier layer is carried out first and the decoration is then applied to it.
  • a readable reference geometry is generated on the surface, which provides information about the position of the structure. The reference geometry is then read out and used to control a downstream coating process in such a way that the decoration is applied as intended to the 3D structure produced on the surface of the carrier layer.
  • the three-dimensionally structured decorative element produced in the method of the invention can preferably be a three-dimensionally structured floor covering element.
  • the carrier element can then, for example, comprise a floor covering blank, which can consist, for example, of wood, wood-based materials, polymers and combinations of these materials, such as, for example, PVC.
  • a floor covering blank can consist, for example, of wood, wood-based materials, polymers and combinations of these materials, such as, for example, PVC.
  • the three-dimensionally structured decorative element to be produced simulates a natural wood surface with a grain that is three-dimensionally structured in a certain way. For example, prominent cracks or knots in the wood surface can be reproduced here, the natural appearance of which comes from a combination of three-dimensional structuring and coloring.
  • the Structuring comprising the cracks, the branch approaches and the reference mark, introduced into the surface of the support element, for example embossed.
  • the decoration is then applied to the structuring, it being important for the natural appearance that a crack or knot approach is given a characteristic coloration, for example color graded or shaded. Accordingly, specific color areas of the decor are to be applied to specific areas of the structure.
  • the reference mark is read, which has a defined relative position to, for example, the crack and the knot in order to apply the appropriate color areas to the crack and the knot.
  • the method of the invention thus allows the necessary components “3D structuring” and “coloring” of the three-dimensionally structured decoration to be combined with one another as intended, precisely and with little effort. Since the relative position of the 3D structuring and the coating device is known at all times via the detection of the reference mark, the process is very reliable, very easy to control and, in particular, robust against random influences that can change the relative position.
  • materials for the carrier element are particularly preferred here. Materials such as wood, plastics such as vinyl materials (PVC, LVT) or also laminates, for example including such materials, are particularly preferred here. Materials such as ceramics or stone can also be considered.
  • the surface can be structured three-dimensionally, for example with a relief, a texture or the like.
  • different structuring methods can be used and a correspondingly designed structuring device can be used.
  • Structuring processes for deformable materials such as wood or plastic, preferably forming processes, such as embossing or pressing, are used. This can also be supported by using heat.
  • cutting processes are preferred, such as milling, water or sand blasting or laser processing.
  • the reference mark can also be referred to as a register mark. It can be produced before the structuring, simultaneously with it or also afterwards.
  • the marking device can be integrated with the structuring device or provided downstream.
  • the register mark is preferably produced simultaneously with the structuring, since the method is particularly efficient in this way and at the same time a very precise, intended geometric relationship can be achieved between the reference mark and the three-dimensionally structured surface. It is advantageous to coordinate data transmitted to the structuring device, for example milling files for deep engraving, and data transmitted to the coating device, for example separate print files.
  • the optimal position of the three-dimensionally structured surface and the decoration relative to one another is particularly preferably defined by means of a fiducial mark in the data.
  • a fiducial mark is an identical reference mark contained in at least two corresponding data sets of the structuring device and the coating device, which ensures that the decoration and the three-dimensionally structured surface are superimposed as intended when the decorative element is produced on the basis of these data sets, so that the fiducial marks or reference marks lie on top of each other.
  • this reference mark can be stamped into the surface together with the structuring.
  • the reference mark can also be produced before or after the structuring. This can then preferably take place very shortly before or after the production of the structuring, preferably without intermediate transport of the carrier element. Such a procedure is appropriate, for example, if the structuring is produced by means of laser processing.
  • the structuring and the reference mark necessarily made sequentially unless multiple lasers are used.
  • the structuring and the reference mark are then preferably produced in one setting. However, intermediate transport of the carrier element can also take place.
  • a detection and optionally a measurement of the already produced structuring then preferably takes place first, in order to then produce the reference mark to match it.
  • Such a detection can also be combined with other quality assurance steps, for example via image recognition of the structure produced.
  • the detection and, if necessary, the measurement can be repeated if necessary after the reference mark has been produced, in order to check whether the reference mark produced is actually in the predetermined geometric relationship to the structure. A very precise production of the reference mark can also be ensured in this way.
  • the reference mark can include, for example, a crosshair, a triangle of threads or also a crosshair with different edge lengths. However, it can also include only one hole or be designed as a see-through register.
  • the reference mark produced is in a predetermined geometric relationship with the structure, at least with regard to its position on the carrier element.
  • a relationship can preferably include a defined distance between the reference mark and the structuring in the longitudinal and transverse directions on the carrier element. Since the structure has a known shape, the position of the reference mark is in the predetermined geometric relationship with the structure as a whole and with each of its structural elements. From the defined distance of the reference mark and the structuring as a whole, it is therefore possible to deduce a distance between the reference mark and individual structural elements.
  • the structuring can be a pattern that is periodically repeated on the carrier element (in the sense of an endless structuring).
  • the position of the reference mark can also only relate to, for example, one period of the pattern.
  • a reference mark is then preferably produced for each period, which is then applied to the coating device, for example for printing the respective period is recognized.
  • a period length can therefore preferably be matched to the process of the coating device, in which mostly only a limited working space is available in which the period can be printed.
  • the reference mark is preferably also in a predetermined geometric relationship with the structure with regard to its orientation on the carrier element. Such a relationship can preferably include a parallel alignment of the reference mark and the structuring on the carrier element.
  • reference marks with a clear orientation are preferred, for example an isosceles triangle of threads, the length of which is greater than its width, or a crosshair with different edge lengths.
  • the reference mark can also be in a predetermined geometric relationship with the structure with regard to its size on the carrier element.
  • the reference mark can represent a size scale compared to the structuring.
  • the size scale can be represented both longitudinally and transversely on the support element and even in depth.
  • the reference mark can be embossed into the carrier layer at a defined depth, so that conclusions can be drawn about the depth of the structuring.
  • the reference mark can also be integrated into the structure.
  • the structuring can then, for example, locally in favor of the reference mark required geometric manufacturing accuracy of e.g. deviate from the otherwise natural wood grain.
  • the decoration is applied to the structure in a likewise predetermined geometric relationship thereto.
  • This ensures the intended optical interaction of 3D structuring and coloring.
  • the reference mark is recognized and at least the relative position to the structuring is deduced from this, so that the decoration can be applied congruently to the structuring, for example.
  • the coating device preferably comprises a suitable detection system, particularly preferably an optical measuring system such as a camera or a laser measuring system.
  • a suitable detection system particularly preferably an optical measuring system such as a camera or a laser measuring system.
  • an optical measuring system such as a camera or a laser measuring system.
  • a tactile measuring system can also be used, with which the reference mark is scanned.
  • the determined relative position and, if required, also the determined relative orientation are particularly preferably evaluated in at least one of their time derivatives. It is thus particularly advantageous to draw conclusions about a relative speed or also a relative acceleration of the structuring compared to the coating device, as a result of which disturbing influences such as speed fluctuations on the structuring device can be compensated for particularly well.
  • a production speed Adapt coating device to a production speed of the upstream structuring device or to synchronize the production speeds.
  • coating processes such as spraying, imprinting or conventional printing plates or printing rollers.
  • the process must be suitable for applying color or color pigments to the structure as intended.
  • digital printing processes are particularly preferred.
  • Jet printing methods are preferably used as digital printing methods. These are suitable for deformable materials such as wood or plastic, as well as for hard materials such as ceramics or stone.
  • the person skilled in the art is able to independently select suitable structuring and coating methods, taking into account the specific material of the carrier element, the complexity of the structuring to be produced and the corresponding decoration to be produced.
  • a structuring device can be used that includes an embossing tool changing system in order to produce different structures. This is also possible, for example, with a beam process. In combination with a digital printing device, there are special advantages here, since different three-dimensionally structured decorative elements can be produced flexibly.
  • the surface of the decorative element can optionally also be coated or sealed in order to ensure protection against wear, for example in the case of a floor covering.
  • the structuring device and the coating device are connected to one another in the sense of flow production and that a relative speed of the three-dimensionally structured surface to the coating device is also determined from the determined relative position and used to adapt a production speed of the coating device to a Adjust production speed of the structuring device.
  • the production speed at the structuring device can fluctuate.
  • the application process on the coating device represents a process step that is particularly relevant to quality. Due to the synchronization of the production speeds described, the structuring device is, so to speak, leading for the control of the flow production. Unexpected changes in the material flow can thus be effectively compensated for at the coating device.
  • Flow production can be clocked or continuous, with the reference mark being detected in front of or at the coating device and in particular the speed of the reference mark (and thus of the decoration) controlling the coating process.
  • embossing plates are also suitable for producing the structuring, whereas embossing rollers are preferred in continuous flow production.
  • the structuring device and the coating device are connected to one another in the sense of continuous production in a material buffer, with a production speed on the coating device and a production speed on the structuring device being decoupled and also a relative speed from the determined relative position of the three-dimensionally structured surface to the coating device is determined and used to control the production speed of the coating device. Since random effects such as material jams, slippage or also transverse and longitudinal contraction of the material can occur in the structuring process, the production speed at the structuring device can fluctuate, as mentioned above.
  • the application process on the coating device represents a process step that is particularly relevant to quality.
  • the production speed of the coating device can, for example, be based on a feed speed of the Materials can be controlled from the material buffer.
  • the buffered flow production can be clocked or continuous, with the reference mark being detected before or at the coating device and in particular the speed of the reference mark (and thus of the decoration) controlling the coating process.
  • embossing plates are also suitable for producing the structuring in clocked throughput production, whereas embossing rollers are preferred in continuous throughput production.
  • the carrier element can be in the form of piece material or can also be supplied to the method of the invention as endless material.
  • the structuring device produces the three-dimensionally structured surface by reshaping and/or cutting.
  • a forming process for example an embossing process, is preferred here since there is no loss of material and the process can be carried out very quickly and precisely. For some materials such as stone, however, this is not possible.
  • a separation process is then used.
  • the coating device applies the decoration by digital printing, since this printing technique can be used particularly flexibly.
  • the reference mark and the three-dimensionally structured surface are produced simultaneously.
  • the marking device can then preferably be integrated in the structuring device.
  • the structuring and the production of the reference mark then take place together by reshaping.
  • the reference mark is produced before the three-dimensionally structured surface and the reference mark is measured at least once before the three-dimensionally structured surface is produced, or that the three-dimensionally structured surface is produced before the reference mark and the three-dimensionally structured surface is measured at least once before the reference mark is produced.
  • the reference mark or the three-dimensionally structured surface is measured at least with respect to its position, so that the respective other element (reference mark/structuring) can be positioned in a defined manner relative thereto.
  • the relative positioning can be invariably predetermined or flexibly fixed. In the latter case, the defined relative positioning is expediently transferred to the coating device, so that it can conclude where the structuring is located after detecting the reference mark. All of this can be implemented, for example, via a common control unit.
  • the reference mark or the structuring can also be measured with regard to its orientation or size in order to orient or dimension the respective other element in a defined manner relative thereto.
  • a reference structure resulting from the three-dimensionally structured surface is at least also used as the reference mark.
  • the reference mark is particularly preferably produced simultaneously with the three-dimensionally structured surface and a reference structure resulting from the three-dimensionally structured surface is used as the reference mark.
  • the reference structure can be a horizontal and a vertical groove (representative of cracks in the wood, for example), which run sufficiently straight and perpendicular to one another to serve as a reference mark.
  • the reference structures can also be specifically planned into the design of the three-dimensionally structured surface.
  • the structuring device can also be regarded as a marking device, since it produces both the three-dimensionally structured surface and the reference structure or reference mark contained therein.
  • reference structures of the three-dimensionally structured surface can also only serve as part of a reference mark, with another part of the reference mark still being produced separately with the marking device.
  • a further aspect of the invention relates to a three-dimensionally structured decorative element, produced in a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
  • a further aspect of the invention relates to a production system designed to carry out a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
  • the production system of the invention is preferably designed and set up to carry out the method according to the invention.
  • a further aspect of the invention relates to a control device designed and set up to carry out a method according to the invention in accordance with the present disclosure.
  • the control unit of the invention is preferably designed and set up to control a production system according to the invention.
  • the control unit is particularly preferably able to control the structuring device, the marking device, the coating device and any detection or measuring systems and to process their data.
  • FIG. 1 shows the sequence of a method according to the invention using a production system according to the invention
  • FIG. 2 reference marks in different variants
  • FIG. 3 shows a three-dimensionally structured decorative element according to the invention.
  • Figure 1 shows the sequence of a method according to the invention for producing a three-dimensionally structured decorative element 10, purely by way of example using a production system 12 according to the invention.
  • the production system 12 includes a structuring device 14, a marking device 16 and a coating device 18, which will be discussed in more detail later.
  • the production system 12 also includes a control unit 20, which here corresponds to the exemplary production system 12 is designed and set up to control the production system 12 for carrying out the method according to the invention.
  • the control unit 20 exchanges data 60 with the respective devices 14, 16, 18 or other subsystems of the production system 12 as required.
  • the method according to the invention for producing the three-dimensionally structured decorative element 10 comprises a first step in which a carrier element 22 is provided.
  • the carrier element 22 is, for example, a floor covering blank that consists of a vinyl material or a laminate comprising vinyl material.
  • a three-dimensionally structured floor covering element 24 is produced as a three-dimensionally structured decorative element 10 .
  • the carrier element 22 is provided here as an example of endless material and is fed to the structuring device 14 in the direction indicated by the thick arrow at the left-hand end of the decorative element 10 .
  • a three-dimensionally structured surface 26 is then produced on the carrier element 22 in the structuring device 14.
  • the structuring device 14 produces the three-dimensionally structured surface 26 by forming, for example.
  • it comprises a roller 28 with which the three-dimensionally structured surface 26 is embossed into the carrier element 22 .
  • the three-dimensionally structured surface 26 can be produced by means of an embossed press plate.
  • the three-dimensionally structured surface 26 corresponds to a natural wood surface, which has typical cracks 30 or knots 32 (compare FIG. 3).
  • a third step is carried out at the same time as the second step, but this can also be carried out at different times in other exemplary embodiments.
  • a reference mark 34 (compare FIGS. 2 and 3) is stamped into the carrier element 22 with the roller 28 together with the three-dimensionally structured surface 26 .
  • the reference mark 34 produced is in a predetermined geometric relationship with the three-dimensionally structured surface 26 produced with respect to its position 36 (compare FIG. 3) on the carrier element 22 .
  • FIG. 2 shows three exemplary variants of the reference mark 34.
  • a reference mark 34 as crosshairs with different edge lengths 38 is illustrated. Due to the different edge lengths 38, this reference mark 34 can also be assigned an unambiguous orientation.
  • a reference mark 34 is illustrated in the middle as a crosshair with the same edge lengths 40 . Since this always looks the same at 90° intervals, such a reference mark 34 can only give a limited orientation. In flow processes such as the one present here, however, this is often sufficient since the orientation of the carrier element 22 can only change in small areas during the flow of material anyway.
  • a reference mark 34 is also illustrated as an isosceles triangle 42, which also has a clear orientation.
  • reference mark 34 is assumed to be crosshairs with the same edge lengths 40 . This can also be seen at the top left in FIG.
  • the predetermined geometric relationship between the position 36 of the reference mark 34 and the position 37 of the three-dimensionally structured surface 26 relates to each element of the three-dimensionally structured surface 26, such as the crack 30 or the branch attachment 32.
  • the position 36 of the Reference mark 34 can be clearly described in its own coordinate system of the three-dimensionally structured surface 26 and therefore recursively also each position 39 of any element of the three-dimensionally structured surface 26, starting from the position 36 of the reference mark 34.
  • FIG. 3 shows by way of example that the position 36 of the reference mark 34 on the carrier element 22 is at a defined distance from the branch attachment 32 in the longitudinal direction 44 and transverse direction 46 on the carrier element 22 .
  • the three-dimensionally structured surface 26 can be present as a periodically repeating pattern in the sense of an endless structuring.
  • FIG. 3 can be interpreted to the effect that it shows a section 45 of the periodic pattern or the three-dimensionally structured surface 26, which repeats in the longitudinal direction 44, for example, every three following sections (not shown further).
  • the reference mark 34 therefore lies within the section 45 of the pattern associated with it.
  • the method runs as flow production, in the direction indicated by the thick arrow at the left end of the decorative element 10 .
  • the roller 28 thus produces the three-dimensionally structured surface 26 with the reference mark 34 continuously or in cycles, here as an example in periodically recurring sections 45 according to Figure 3 on the carrier element 22.
  • a detection system 48 of the production system 12 After leaving the structuring device 14, such a section 45 of the carrier element 22 with the produced three-dimensionally structured surface 26 and the produced reference mark 34 passes in a fourth step a detection system 48 of the production system 12.
  • the detection system 48 is here by way of example as an optical measuring system in the form of a camera 49 implemented and can also exchange data 60 with the control unit 20.
  • the detection system 48 detects the reference mark 34 (see FIG. 2) and can thereby determine a relative position 50 of the reference mark 34 to the coating device 18 .
  • the detection system 48 can also be integrated directly into the coating device 18 . Since the position 36 of the reference mark 34 relative to each element of the three-dimensionally structured surface 26 is known, the determined relative position 50 of the reference mark 34 to the coating device 18 also provides the relative position of each element (e.g.
  • reference numerals 30 and 32 of the three-dimensionally structured Surface 26 to the coating device 18.
  • the calculation of the relative position to the coating device 18 would be simplified here, for example the relative position 50 of the reference mark 34 to the coating device 18 added vectorially to the position 36 of the reference mark 34 relative to the branch attachment 32.
  • a decoration 52 is then applied to the three-dimensionally structured surface 26 using the coating device 18.
  • the decoration 52 corresponds to an ink layer equivalent of the three-dimensionally structured surface 26 that can be seen in FIG Surface 26 determined for coating device 18 and used to apply the decoration 52 in a predetermined geometric relationship to the three-dimensionally structured surface 26.
  • the predetermined geometric relationship includes in particular that the matching color areas of the decoration 52 are applied to the corresponding elements (e.g. reference numerals 30 and 32) of the three-dimensionally structured surface 26, for example to color the crack 30 and the branch 32 naturally.
  • the reference mark 34 is shown in FIG. 3 for better illustration. If required, however, this can be overlaid by the decoration 52 so that it is no longer visible on the finished decoration element 10 .
  • the state shown in FIG. 3 thus shows the intended combination of the three-dimensionally structured surface 26 and the decoration 52, which are congruently connected to one another.
  • a digital printing process is preferably used for applying the decoration 52 .
  • a relative speed 54 and, if required, a relative acceleration 55 of the three-dimensionally structured surface 26 to the coating device 18 can also be determined with particular advantage from the determined relative position 50 .
  • the relative speed 54 can be used to adapt a production speed 56 of the coating device 18 to a production speed 58 of the structuring device 14 (this applies analogously to relative accelerations).
  • the detection system 48 can be equipped with several, for example two, cameras 49, 51, as shown in FIG. 1, in order to improve the detection accuracy.
  • the detection system 48 can also only be integrated in the coating device 18, e.g. with the camera 51.
  • the spatial proximity to the coating device 18 significantly improves the possibility of synchronizing the production speed 56 on the coating device 18 and the production speed 58 on the structuring device 14.
  • the detection system 48 can also be arranged only between the coating device 18 and the structuring device 14 or between the marking device 16 and the coating device 18 .
  • the three-dimensionally structured surface 26 is measured at least once before the reference mark 34 is produced, so that the reference mark 34 is positioned as intended with respect to the three-dimensionally structured surface 26 .
  • the marking device 16 can be provided as a separate device, for example between the camera 49 shown in FIG. 1 and the coating device 18, in order to measure the three-dimensionally structured surface 26.
  • the coating device 18 then also has the camera 51 for detecting the reference mark 34.
  • a seal 62 can optionally be applied to the decoration 52 in order to protect the floor covering element 24 against wear, for example.
  • the production system 12 can include an optional sealing device 64 .

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements (10). Dabei wird eine 3D-Strukturierung einer Oberfläche (26) der Trägerschicht (22) vorgenommen und das Dekor (52) danach darauf aufgebracht. Dabei wird eine auslesbare Referenzgeometrie (34) an der Oberfläche (26) erzeugt, die Aufschluss über die Lage (36; 37; 50) der Strukturierung (26) gibt. Die Referenzgeometrie (34) wird dann ausgelesen und verwendet, um einen nachgelagerten Beschichtungsprozess (56) so zu steuern, dass das Dekor (52) bestimmungsgemäß auf die hergestellte 3D-Strukturierung der Oberfläche (26) der Trägerschicht (22) aufgetragen wird. Die Erfindung betrifft ferner ein auf diese Weise hergestelltes dreidimensional strukturiertes Dekorelement (10) sowie ein entsprechendes Produktionssystem (12) mit einem Steuergerät (20).

Description

Dreidimensional strukturiertes Dekorelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements sowie ein dreidimensional strukturiertes Dekorelement. Ferner betrifft die Erfindung ein Produktionssystem zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements und ein entsprechendes Steuergerät.
Dreidimensional strukturierte Dekorelemente kommen in vielen Bereichen zum Einsatz und lassen sich auf vielfältige Weise herstellen.
Beispielsweise geht aus der EP 2 373 494 Bl ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Paneele hervor, in dem zunächst eine Kunststoffschicht auf ein Substrat aufgebracht wird und dann ein Relief an einer Oberfläche der Kunststoffschicht angebracht wird.
Die EP 3 381 710 Al beschreibt ein weiteres Verfahren zur Herstellung beschichteter Paneele. Dabei wird eine Außenschicht mit einem Relief hergestellt, indem ein Muster von Ausschnitten unter Verwendung eines materialabstoßenden Mittels hergestellt wird. Die EP 3 640 041 Al beschreibt ein Verfahren, in dem ähnliche Ausschnitte durch ein Druckverfahren hergestellt werden.
Die CN 105835589B beschreibt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten flächigen Materials mit einem Relief. Die Herstellung erfolgt, indem ein Volumen einer Oberflächenschicht lokal erhöht oder verringert wird.
Die WO 2021/116447 Al offenbart ferner ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Verschleißschutzfolie. Dabei wird eine lackhaltige Deckschicht durch ein Digitaldruckverfahren strukturiert.
Die EP 2 313 281 Bl beschreibt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer dekorativ bedruckten Oberfläche. Dabei wird eine flüssige Grundschicht aufgetragen, getrocknet und dann durch digitales Tintenstrahldrucken beschichtet. Aus der EP 3 932 684 Al geht weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Reliefs auf einem Substrat hervor. Hier wird das Relief durch Sublimation hergestellt.
Die EP 3 875 248 Al beschreibt noch ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Struktur auf einer Oberfläche. Dabei wird ein Relief auf die Oberfläche aufgebracht und mit einer Abdeckung versehen.
Zunehmend halten dreidimensional strukturierte Dekorelement auch Einzug in den Bereich der Fußbodenbeläge. Hier wird häufig eine dekorative Beschichtung gewünscht, die eine natürliche Oberfläche nachbildet. Ein Beispiel hierfür stellen Holzdekors dar, bei denen beispielsweise eine natürliche Maserung oder auch ein Astansatz dreidimensional nachgebildet und ansprechend koloriert werden sollen.
Solche Dekors stellen insbesondere im Bereich des Digitaldrucks, wobei das Dekor aus einem digitalen Datensatz direkt auf eine Trägerschicht gedruckt wird, große Herausforderungen an die Fertigungstechnik.
Konventionell wird daher oft ein Dekorträger, wie bspw. ein Film, Papier oder Ähnliches, mit einem Dekor bedruckt und dann eine Trägerschicht mit dem Dekorträger belegt. Die so mit zunächst mit einem 2D-Dekor beschichtete Trägerschicht wird dann dreidimensional mechanisch verformt bzw. strukturiert, um ein Relief zu erzeugen. Abschließend wird das so hergestellte 3D-Dekorelement zur Versiegelung häufig noch oberflächenbeschichtet, z.B. zum Schutz gegen Abnutzung eines Fußbodenbelags.
Üblicherweise erfolgt die Strukturierung mit einem Umformwerkzeug, beispielsweise mit einem Pressblech oder einer Presswalze. In dem Umformwerkzeug ist dabei die 3D-Struktur des herzustellenden 3D-Dekors abgebildet. Unter hohem Druck und hoher Temperatur wird die 3D-Struktur dann in die mit dem 2D-Dekor beschichtete Trägerschicht eingepresst bzw. eingeprägt. Damit eine solche 3D-Strukturierung bzw. Prägung zu dem 2D-Dekor passend angeordnet werden kann, weist das Umformwerkzeug bspw. eine sogenannte Registermarke auf. Auch das vorgedruckte 2D-Dekor weist dann eine solche Registermarke auf. Zur korrekten Strukturierung müssen dann die Registermarken des Umformwerkzeugs und des 2D-Dekors in Überdeckung gebracht werden, damit die 3D-Strukturierung bestimmungsgemäß passend auf das 2D-Dekor geprägt wird. Konventionell kann die Ausrichtung des Umformwerkzeugs und des Dekors bspw. händisch durch Auflegen oder auch elektronisch durch beispielsweise optoelektronische Registrierung erfolgen.
Die US 2021/0245544 Al beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines Reliefs durch Drucken und Umformen. Dabei wird ein Substrat mit einem Digitaldruck versehen und dann mit einer Rollvorrichtung eine dreidimensionale Struktur hergestellt.
Die konventionelle Herstellung, umfassend ein Auflegen dekorativ bedruckter Druckfilme und ein nachgelagertes Strukturieren, erfolgt häufig in getakteten Fertigungsprozessen, bspw. unter Verwendung einer Pressplatte mit der 3D- Strukturierung oder auch in kontinuierlichen Fließprozessen, bspw. unter Verwendung einer Presswalze mit der 3D-Strukturierung.
In solchen Fließprozessen müssen Fertigungsgeschwindigkeiten des dekorativ beschichteten Substrats und der nachgelagerten Strukturierung entsprechend aufeinander angepasst bzw. synchronisiert werden. Dies führt häufig zu Problemen, da im Strukturierungsprozess kaum vorhersehbare Effekte, wie etwa Stau, Schlupf, Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können. Solche Effekte treten besonders häufig bei Materialien höherer Dichte auf und beeinflussen die Fertigungsgeschwindigkeit des Strukturierungsprozesses, die hierdurch unregelmäßig schwanken kann. Solche Schwankungen beeinflussen das Dekorbild negativ.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass gerade auf die den ästhetischen Eindruck bestimmende Oberfläche mit dem Dekor während der Strukturierung Druck ausgeübt wird und ggf. zusätzlich Wärme eingetragen wird. Im Falle von bspw. Papier oder Folie als Dekorträger führt dies häufig zu Materialverzug. Auch kann es zu Farbveränderungen infolge von Hitze und Druck kommen. Konventionell gibt es daher auch alternative Verfahren, die auf einer temporären Zugabe von Material auf einer Trägerschicht basieren. Dabei kann bspw. eine Lackschicht auf die Trägerschicht aufgebracht werden, die zur Strukturierung selektiv wieder entfernt wird.
Solche Verfahren, in denen das zusätzliche Material chemisch oder mechanisch wieder entfernt werden muss, sind jedoch aufwendig und im Übrigen auch ökologisch bedenklich. Um ein ästhetisch wahrnehmbares Dekorbild mit ausreichender Strukturtiefe zu erzeugen, muss eine relative große Menge an Strukturlack aufgetragen werden, von der eine große Menge chemisch oder mechanisch wieder abgetragen werden muss.
Schließlich offenbart die EP 3 640 042 Al noch ein Verfahren, in dem ein Relief unter Verwendung einer Maskierung hergestellt wird.
Derartige Techniken sind jedoch durch den zusätzlichen Maskierungs- und Demaskierungsprozess sehr aufwendig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements vorzuschlagen, das aufwandsarm und einfach steuerbar ist. Zudem soll eine hohe Qualität des Dekorelements erreicht werden und die Herstellung soll umweltfreundlich sein.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 9, 11 und 12 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen und weiterhin aus der vorliegenden Offenbarung als Ganzes.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements, umfassend folgende Schritte: -Bereitstellen eines Trägerelements;
Herstellung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche an dem Trägerelement mit einer Strukturierungseinrichtung; - Herstellung wenigstens einer Referenzmarke an dem Trägerelement mit einer Markierungseinrichtung, wobei die hergestellte Referenzmarke mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche zumindest bezüglich ihrer Position auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung steht; und danach
- Aufbringen eines Dekors auf die dreidimensional strukturierte Oberfläche mit einer Beschichtungseinrichtung, wobei anhand der Referenzmarke zumindest eine Relativposition der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um das Dekor in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung zur dreidimensional strukturierten Oberfläche aufzubringen.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird also erst eine 3D-Strukturierung einer Oberfläche der Trägerschicht vorgenommen und das Dekor danach darauf aufgebracht. Dabei wird eine auslesbare Referenzgeometrie an der Oberfläche erzeugt, die Aufschluss über die Lage der Strukturierung gibt. Die Referenzgeometrie wird dann ausgelesen und verwendet, um einen nachgelagerten Beschichtungsprozess so zu steuern, dass das Dekor bestimmungsgemäß auf die hergestellte 3D-Strukturierung der Oberfläche der Trägerschicht aufgetragen wird.
Vorzugsweise kann es sich bei dem in dem Verfahren der Erfindung hergestellten dreidimensional strukturierten Dekorelement um ein dreidimensional strukturiertes Fußbodenbelagselement handeln. Es können aber grundsätzlich auch andere Arten von Dekorelementen hergestellt werden. Das Trägerelement kann dann beispielsweise einen Fußbodenbelagsrohling umfassen, der beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Polymeren und Kombinationen dieser Werkstoffe, wie z.B. PVC bestehen kann. Beispielsweise kann angestrebt werden, dass das herzustellende dreidimensional strukturierte Dekorelement eine natürliche Holzoberfläche mit einer in bestimmter Art und Weise dreidimensional strukturierten Maserung nachbildet. Exemplarisch können hier markante Risse oder auch Astansätze in der Holzoberfläche nachgebildet werden, deren natürliches Erscheinungsbild aus einer Kombination der dreidimensionalen Strukturierung und der Färbung herrührt. Dann wird beispielsweise zunächst die Strukturierung, umfassend die Risse, die Astansätze und die Referenzmarke, in die Oberfläche des Trägerelements eingebracht, beispielsweise eingeprägt. Anschließend wird das Dekor auf die Strukturierung aufgebracht, wobei es für das natürliche Erscheinungsbild wichtig ist, dass ein Riss oder Astansatz eine jeweils charakteristische, bspw. farblich abgestufte oder schattierte, Färbung erhält. Es sind demnach bestimmte Farbbereiche des Dekors auf bestimmte Bereiche der Strukturierung aufzubringen. Hierzu wird die Referenzmarke ausgelesen, die eine definierte Relativlage zu bspw. dem Riss und dem Astansatz hat, um die jeweils passenden Farbbereiche auf den Riss und den Astansatz aufzutragen.
Das Verfahren der Erfindung erlaubt es somit, passgenau und mit geringem Aufwand, die notwendigen Bestandteile „3D-Strukturierung" und „Kolorierung" des dreidimensional strukturierten Dekors bestimmungsgemäß miteinander zu verbinden. Da die Relativlage der 3D-Strukturierung und der Beschichtungseinrichtung über die Erkennung der Referenzmarke jederzeit bekannt ist, ist das Verfahren sehr prozesssicher, sehr gut steuerbar und insbesondere robust gegen zufällige Einflüsse, welche die Relativlage verändern können.
Aufgrund der hohen Prozesssicherheit wird hierbei auch kaum Ausschuss produziert. Ferner kann auch auf lediglich temporär aufgetragene Zusatzstoffe verzichtet werden. Das Verfahren der Erfindung ist somit auch besonders ökologisch und ökonomisch.
Als Materialien für das Trägerelement kommen alle Materialien in Betracht, die sich dreidimensional strukturieren lassen. Besonders bevorzugt sind hierbei Materialien wie Holz, Kunststoffe wie etwa Vinyl Werkstoffe (PVC, LVT) oder auch Laminate, umfassend bspw. solche Werkstoffe. Auch Materialien wie Keramik oder Stein kommen in Betracht.
Die Oberfläche kann beispielsweise mit einem Relief, einer Textur oder dergleichen dreidimensional strukturiert werden. Werkstoffabhängig können hierbei verschiedene Strukturierungsverfahren eingesetzt werden und eine entsprechend ausgebildete Strukturierungseinrichtung verwendet werden. Als Strukturierungsverfahren für verformbare Werkstoffe, wie bspw. Holz oder Kunststoff, kommen bevorzugt Umformverfahren zu Einsatz, wie etwa Prägen oder Pressen. Dies kann auch durch einen Einsatz von Wärme unterstützt werden. Für harte Werkstoffe, wie etwa Keramik oder Stein, kommen bevorzugt Trennverfahren zu Einsatz, wie bspw. Fräse, Wasser- oder Sandstrahlen oder auch Laserbearbeitung.
Die Referenzmarke kann im Kontext der Erfindung auch als Registermarke bezeichnet werden. Sie kann vor der Strukturierung, simultan mit dieser oder auch nachgelagert hergestellt werden. Entsprechend kann die Markierungseinrichtung mit der Strukturierungseinrichtung integriert sein oder nachgelagert bereitgestellt werden. Bevorzugt wird die Registermarke simultan mit der Strukturierung hergestellt, da das Verfahren so besonders effizient ist und zugleich eine sehr genaue bestimmungsgemäße geometrische Beziehung zwischen der Referenzmarke und der dreidimensional strukturierten Oberfläche erreicht werden kann. Es ist vorteilhaft, an die Strukturierungseinrichtung übertragene Daten, bspw. Fräsdateien für eine Tiefengravur und an die Beschichtungseinrichtung übertragene Daten, bspw. separate Druckdateien aufeinander abzustimmen. Besonders bevorzugt wird mittels einer Passermarke in den Daten die optimale Position der dreidimensional strukturierten Oberfläche und des Dekors relativ zueinander festgelegt. Als Passermarke wird eine in wenigstens zwei miteinander korrespondierenden Datensätzen der Strukturierungseinrichtung und der Beschichtungseinrichtung enthaltene identische Referenzmarke bezeichnet, die ein bestimmungsgemäßes Übereinanderlegen des Dekors und der dreidimensional strukturierten Oberfläche gewährleistet, wenn das Dekorelement auf Basis dieser Datensätze hergestellt wird, so dass die Passermarken bzw. Referenzmarken übereinander liegen. Beispielsweise kann diese Referenzmarke zusammen mit der Strukturierung in die Oberfläche eingeprägt werden. Die Herstellung der Referenzmarke kann aber auch vor oder nach der Strukturierung erfolgen. Dies kann dann vorzugsweise sehr kurz vor oder nach der Herstellung der Strukturierung erfolgen, vorzugsweise ohne Zwischentransport des Trägerelements. Eine solche Vorgehensweise bietet sich beispielsweise an, wenn die Strukturierung mittels Laserbearbeitung hergestellt wird. Da der Laserstrahl stets punktuell arbeitet, werden die Strukturierung und die Referenzmarke zwangsweise sequentiell hergestellt, wenn nicht mehrere Laser verwendet werden. Die Herstellung der Strukturierung und der Referenzmarke erfolgt dann vorzugsweise in einer Aufspannung. Es kann aber auch ein Zwischentransport des Trägerelements erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dann zunächst eine Detektion und gegebenenfalls Vermessung der bereits hergestellten Strukturierung, um dann passend dazu die Referenzmarke zu fertigen. Solch eine Detektion kann auch mit anderen Qualitätssicherungsschritten kombiniert werden, rein exemplarisch über Bilderkennung der hergestellten Strukturierung. Die Detektion und ggf. Vermessung kann bei Bedarf nach Herstellung der Referenzmarke wiederholt werden, um zu prüfen, ob die hergestellte Referenzmarke tatsächlich in der vorbestimmten geometrischen Beziehung zur Strukturierung steht. Auch so lässt sich eine sehr genaue Herstellung der Referenzmarke sicherstellen.
Die Referenzmarke kann beispielsweise ein Fadenkreuz, ein Fadendreieck oder auch ein Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen umfassen. Sie kann aber auch lediglich ein Loch umfassen oder als Durchsichtregister ausgebildet sein.
Die hergestellte Referenzmarke steht mit der Strukturierung zumindest bezüglich ihrer Position auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung. Eine solche Beziehung kann vorzugsweise einen definierten Abstand der Referenzmarke und der Strukturierung in Längs- und Querrichtung auf dem Trägerelement umfassen. Da die Strukturierung eine vorbekannte Form aufweist, steht die Position der Referenzmarke mit der Strukturierung als Ganzes sowie mit jedem ihrer Strukturelemente in der vorbestimmten geometrischen Beziehung. Aus dem definierten Abstand der Referenzmarke und der Strukturierung als Ganzes kann daher ohne weiteres auf einen Abstand der Referenzmarke von einzelnen Strukturelementen rückgeschlossen werden.
Bei der Strukturierung kann es sich um ein sich periodisch auf dem Trägerelement wiederholendes Muster handeln (im Sinne einer Endlosstrukturierung). Die Position der Referenzmarke kann sich dann hinsichtlich ihrer vorbestimmten geometrischen Beziehung auch nur auf bspw. eine Periode des Musters beziehen. Pro Periode wird dann bevorzugt jeweils eine Referenzmarke hergestellt, die dann an der Beschichtungseinrichtung bspw. zum Bedrucken der jeweiligen Periode erkannt wird. Eine Periodenlänge kann daher bevorzugt auf den Prozess der Beschichtungseinrichtung abgestimmt sein, in dem meist nur ein begrenzter Arbeitsraum zu Verfügung steht, in dem die Periode bedruckt werden kann.
Vorzugsweise steht die Referenzmarke auch bezüglich ihrer Orientierung auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung mit der Strukturierung. Eine solche Beziehung kann vorzugsweise eine parallele Ausrichtung der Referenzmarke und der Strukturierung auf dem Trägerelement umfassen.
Zum Einbezug solcher geometrischen Beziehungen bieten sich vorzugsweise Referenzmarken mit einer eindeutigen Ausrichtung an, beispielsweise ein gleichschenkliges Fadendreieck, dessen Länge größer ist als seine Breite oder auch ein Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen.
Auf diese Weise kann eine Genauigkeit in der Passung des Dekors auf die Strukturierung weiter erhöht werden.
Die Referenzmarke kann auch bezüglich ihrer Größe auf dem Trägerelement in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung mit der Strukturierung stehen. Beispielsweise kann die Referenzmarke gegenüber der Strukturierung einen Größenmaßstab repräsentieren. Der Größenmaßstab kann sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auf dem Trägerelement repräsentiert werden und sogar in der Tiefe. Beispielsweise kann die Referenzmarke in eine definierte Tiefe in die Trägerschicht eingeprägt werden, sodass auf die Tiefe der Strukturierung geschlussfolgert werden kann.
All dies kann ergänzend zur Steuerung der Aufbringung des Dekors auf die dreidimensionale Strukturierung herangezogen werden, sodass die Genauigkeit in der Passung des Dekors auf die Strukturierung weiter erhöht wird und zufällige Störeinflüsse noch besser kompensierbar sind.
Prinzipiell kann die Referenzmarke auch in die Strukturierung integriert werden. Die Strukturierung kann dann bspw. lokal zugunsten der für die Referenzmarke erforderlichen geometrischen Fertigungsgenauigkeit von bspw. der sonst natürlichen Holzmaserung abweichen.
Insbesondere erfolgt nach Herstellung der Referenzmarke die Aufbringung des Dekors auf die Strukturierung in ebenfalls vorbestimmter geometrischer Beziehung zu dieser. Hierdurch wird das bestimmungsgemäße optische Zusammenwirken von 3D-Strukturierung und Kolorierung gewährleistet. Hierzu wird die Referenzmarke erkannt und daraus zumindest auf die Relativposition zur Strukturierung rückgeschlossen, damit das Dekor beispielswiese deckungsgleich auf die Strukturierung aufgebracht werden kann. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft erreicht werden, dass bestimmte Farbbereiche des Dekors sehr genau auf hierfür vorgesehene bestimmte Bereiche der Strukturierung aufgebracht werden können und zufällige Störeinflüsse kompensiert werden können.
Analog zu dem oben Gesagten, kann beispielsweise auch auf die relative Orientierung oder auch auf die Größe der Strukturierung rückgeschlossen werden, um die Genauigkeit des Prozesses weiter zu erhöhen.
Vorzugsweise umfasst die Beschichtungseinrichtung hierzu ein geeignetes Erkennungssystem, besonders bevorzugt ein optisches Messsystemwie eine Kamera oder ein Lasermesssystem. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass rein prinzipiell auch ein taktiles Messystem verwendet werden könne, mit dem die Referenzmarke abgetastet wird.
Besonders bevorzugt wird die ermittelte Relativposition und bei Bedarf auch die ermittelte relative Orientierung in wenigstens einer ihrer zeitlichen Ableitungen ausgewertet. Somit kann mit besonderem Vorteil auf eine Relativgeschwindigkeit oder auch Relativbeschleunigung der Strukturierung gegenüber der Beschichtungseinrichtung rückgeschlossen werden, wodurch sich Störeinflüsse wie etwa Geschwindigkeitsschwankungen an der Strukturierungseinrichtung besonders gut kompensieren lassen.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, um beispielsweise in einem fertigungstechnischen Fließprozess eine Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung auf eine Fertigungsgeschwindigkeit der vorgelagerten Strukturierungseinrichtung anzupassen bzw. die Fertigungsgeschwindigkeiten zu synchronisieren.
Abhängig vom Werkstoff der Trägerschicht kommen unterschiedlichste Beschichtungsverfahren in Betracht, wie etwa Aufspritzen, Aufdrucken oder konventionelle Druckplatten oder Druckwalzen. Grundsätzlich muss das Verfahren dazu geeignet sein, Farbe oder Farbpigmente bestimmungsgemäß auf die Strukturierung aufzubringen. Besonders bevorzugt sind jedoch Digitaldruckverfahren.
Als Digitaldruckverfahren kommen bevorzugt Strahldruckverfahren zum Einsatz. Diese eigenen sich sowohl für verformbare Werkstoffe wie Holz oder Kunststoff, als auch für harte Werkstoffe wie Keramik oder Stein.
Anhand der vorliegenden Offenbarung ist der Fachmann unter Berücksichtigung des konkreten Werkstoffs des Trägerelements, der Komplexität der herzustellenden Strukturierung und des damit korrespondierenden herzustellenden Dekors befähigt, selbstständig geeignete Strukturierungs- und Beschichtungsverfahren zu wählen.
Angemerkt sei noch, dass auch flexible Strukturierungs- und Beschichtungseinrichtungen verwendet werden könne. Beispielsweise kann eine Strukturierungseinrichtung verwendet werden, die ein Prägewerkzeugwechselsystem umfasst, um unterschiedliche Strukturierungen herzustellen. Dies ist beispielsweise auch mit Strahl verfahren möglich. In Kombination mit einer Digitaldruckeinrichtung ergeben sich hier besondere Vorteile, da flexibel unterschiedliche dreidimensional strukturierte Dekorelemente hergestellt werden können.
Im Anschluss an die Beschichtung kann die Oberfläche des Dekorelements optional noch beschichtet bzw. versiegelt werden, um beispielsweise bei einem Fußbodenbelag Schutz vor Verschleiß zu gewährleisten. In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung und die Beschichtungseinrichtung im Sinne einer Fließfertigung miteinander verbunden sind und dass aus der ermittelten Relativposition ferner eine Relativgeschwindigkeit der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um eine Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung an eine Fertigungsgeschwindigkeit der Strukturierungseinrichtung anzupassen.
Da im Prozess der Strukturierung zufällige Effekte wie Materialstau, Schlupf oder auch Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können, kann die Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung schwanken. Zugleich stellt der Auftragungsprozess an der Beschichtungseinrichtung eine besonders qualitätsrelevanten Verfahrensschritt dar. Durch die beschriebene Synchronisation der Fertigungsgeschwindigkeiten ist die Strukturierungseinrichtung sozusagen führend für die Steuerung der Fließfertigung. Unerwartete Veränderungen im Materialfluss können somit an der Beschichtungseinrichtung effektiv kompensiert werden.
Die Fließfertigung kann hierbei getaktet oder kontinuierlich erfolgen, wobei die Erkennung der Referenzmarke vor oder an der Beschichtungseinrichtung erfolgt und insbesondere die Geschwindigkeit der Referenzmarke (und damit des Dekors) den Beschichtungsprozess steuert. Für die getaktete Fließfertigung eignen sich beispielsweise auch Prägeplatten zur Herstellung der Strukturierung, wohingegen in der kontinuierlichen Fließfertigung Prägewalzen bevorzugt sind.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung und die Beschichtungseinrichtung im Sinne einer Durchlauffertigung in einem Materialpuffer miteinander verbunden sind, wobei eine Fertigungsgeschwindigkeit an der Beschichtungseinrichtung und eine Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung entkoppelt sind und aus der ermittelten Relativposition ferner eine Relativgeschwindigkeit der dreidimensional strukturierten Oberfläche zur Beschichtungseinrichtung ermittelt und verwendet wird, um die Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung zu steuern. Da im Prozess der Strukturierung zufällige Effekte wie Materialstau, Schlupf oder auch Quer- und Längskontraktion des Materials auftreten können, kann wie oben angesprochen die Fertigungsgeschwindigkeit an der Strukturierungseinrichtung schwanken. Zugleich stellt der Auftragungsprozess an der Beschichtungseinrichtung wie angesprochen eine besonders qualitätsrelevanten Verfahrensschritt dar. Durch die nun stattfindende Pufferung des Materials nach der Strukturierungseinrichtung können unerwartete Veränderungen im Materialfluss somit an der Beschichtungseinrichtung effektiv kompensiert werden und die Fertigungsgeschwindigkeit der Beschichtungseinrichtung kann bspw. auf Basis einer Zuführungsgeschwindigkeit des Materials aus dem Materialpuffer gesteuert werden.
Die gepufferte Durchlauffertigung kann hierbei getaktet oder kontinuierlich erfolgen, wobei die Erkennung der Referenzmarke vor oder an der Beschichtungseinrichtung erfolgt und insbesondere die Geschwindigkeit der Referenzmarke (und damit des Dekors) den Beschichtungsprozess steuert. Für die getaktete Durchlauffertigung eignen sich beispielsweise auch Prägeplatten zur Herstellung der Strukturierung, wohingegen in der kontinuierlichen Durchlauffertigung Prägewalzen bevorzugt sind.
Das Trägerelement kann grundsätzlich als Stückmaterial vorliegen oder auch als Endlosmaterial dem Verfahren der Erfindung zugeführt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strukturierungseinrichtung die dreidimensional strukturierte Oberfläche durch Umformen und/oder Trennen herstellt.
Ein Umformverfahren, beispielsweis ein Prägeverfahren, ist hier bevorzugt, da kein Materialverlust stattfindet und der Prozess sehr schnell und genau durchführbar ist. Für manche Werkstoffe wie etwa Stein ist diese allerdings nicht möglich. Dann wird auf ein Trennverfahren zurückgegriffen. In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtungseinrichtung das Dekor durch Digitaldrucken aufbringt, da diese Drucktechnik besonders flexibel einsetzbar ist.
In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass und die Referenzmarke und die dreidimensional strukturierte Oberfläche gleichzeitig hergestellt werden.
Die Markierungseinrichtung kann dann bevorzugt in der Strukturierungseinrichtung integriert sein. Besonders bevorzugt erfolgen die Strukturierung und die Herstellung der Referenzmarke dann gemeinsam durch Umformen.
In dazu alternativ bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass entweder die Referenzmarke vor der dreidimensional strukturierten Oberfläche hergestellt wird und die Referenzmarke zumindest einmal vermessen wird, bevor die dreidimensional strukturierte Oberfläche hergestellt wird oder dass die dreidimensional strukturierte Oberfläche vor der Referenzmarke hergestellt wird und die dreidimensional strukturierte Oberfläche zumindest einmal vermessen wird, bevor die Referenzmarke hergestellt wird.
Dies bietet sich besonders für Verfahren, in denen eine simultane Strukturierung und Herstellung der Referenzmarke nur schwer möglich ist, wie etwa bei Strahlverfahren oder wenn aus anderen Gründen getrennte Strukturierungs- und Markierungseinrichtungen verwendet werden sollen. Ebenso bietet sich dies an, wenn zwischen der Strukturierung und Herstellung der Referenzmarke ein Materialtransport erfolgen soll.
Die Vermessung der Referenzmarke bzw. der dreidimensional strukturierten Oberfläche erfolgt im Sinne der Erfindung wenigstens bezüglich ihrer Position, damit das jeweils andere Element (Referenzmarke/Strukturierung) relativ dazu definiert positioniert werden kann. Die relative Positionierung kann unveränderlich vorbestimmt sein oder flexibel festgelegt werden. Im letztgenannten Fall erfolgt zweckmäßigerweise eine Übergabe der festgelegten relativen Positionierung an die Beschichtungseinrichtung, damit diese nach der Detektion der Referenzmarke schlussfolgern kann, wo sich die Strukturierung befindet. All dies kann beispielsweise über ein gemeinsames Steuergerät realisiert werden.
Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit können die Referenzmarke bzw. die Strukturierung auch hinsichtlich ihrer Orientierung oder Größe vermessen werden, um das jeweils andere Element relativ dazu definiert zu orientieren oder zu dimensionieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung, in der die Referenzmarke und die dreidimensional strukturierte Oberfläche vorzugsweise gleichzeitig hergestellt werden, ist vorgesehen, dass als Referenzmarke eine sich aus der dreidimensional strukturierten Oberfläche ergebende Referenzstruktur zumindest mitverwendet wird. Besonders bevorzugt wird die Referenzmarke gleichzeitig mit der dreidimensional strukturierten Oberfläche hergestellt und eine sich aus der dreidimensional strukturierten Oberfläche ergebende Referenzstruktur als Referenzmarke verwendet.
Hierzu kommen alle in der dreidimensional strukturierten Oberfläche enthaltenen Referenzstrukturen in Betracht, die hinreichend geometrisch bestimmt sind. Die notwendige Genauigkeit solcher Referenzstrukturen ergibt sich aus der erforderlichen Genauigkeit in der Positionierung des Dekors relativ zur dreidimensional strukturierten Oberfläche mittels der nachgelagerten Beschichtungseinrichtung. Exemplarisch kann es sich bei der Referenzstruktur bspw. um eine horizontale und eine vertikale Rille handeln (bspw. repräsentativ für Risse im Holz), die hinreichend gerade und senkrecht zueinander verlaufen, um als Referenzmarke zu dienen. Wie oben bereits erwähnt, können solche Referenzstrukturen auch gezielt in das Design der dreidimensional strukturierten Oberfläche eingeplant werden. In solchen Ausgestaltungen des Verfahrens kann die Strukturierungseinrichtung zugleich als Markierungseinrichtung betrachtet werden, da sie sowohl die dreidimensional strukturierte Oberfläche als auch die darin enthaltene Referenzstruktur bzw. Referenzmarke herstellt.
Ferner können Referenzstrukturen der dreidimensional strukturierten Oberfläche auch lediglich als Teil einer Referenzmarke dienen, wobei ein anderer Teil der Referenzmarke weiterhin separat mit der Markierungseinrichtung hergestellt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein dreidimensional strukturiertes Dekorelement, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Fußbodenbelagselement.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Produktionssystem, ausgebildet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Vorzugsweise ist das Produktionssystem der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und eingerichtet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät, ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Bevorzugt ist das Steuergerät der Erfindung ausgebildet und eingerichtet, um ein Produktionssystem gemäß der Erfindung zu steuern. Besonders bevorzugt vermag das Steuergerät dabei die Strukturierungseinrichtung, die Markierungseinrichtung, die Beschichtungseinrichtung und etwaige Erkennungs- oder Messsysteme zu steuern und deren Daten zu verarbeiten.
Mit Hinblick auf mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen dreidimensional strukturierten Dekorelements sowie des erfindungsgemäßen Produktionssystems und Steuergeräts wird angemerkt, dass alle in der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbarten Merkmale dieser Vorrichtungen bzw. Erzeugnisse der Erfindung auch als deren eigenständige Merkmale in möglichen Ausgestaltungen offenbart werden. Analog werden etwaige in Bezug auf die genannten erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. Erzeugnisse offenbarte Verfahrensmerkmale auch als eigenständige Merkmale möglicher Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart.
Grundsätzlich gilt, dass alle Merkmale, die hierin mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform offenbart werden, auch mit anderen Ausführungsformen der Erfindung kombinierbar sind. Dies gilt insbesondere auch auszugsweise für einzelne Merkmale, solange hierin nicht explizit darauf hingewiesen wird, dass zwischen bestimmten Merkmalen ein untrennbarer funktional-technischer Zusammenhang besteht, der zur Ausführung der Erfindung beibehalten werden muss.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen exemplarisch erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines erfindungsgemäßen Produktionssystems;
Figur 2 Referenzmarken in unterschiedlichen Varianten; und
Figur 3 ein erfindungsgemäßes dreidimensional strukturiertes Dekorelement.
Figur 1 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements 10, rein exemplarisch anhand eines erfindungsgemäßen Produktionssystems 12.
Das Produktionssystem 12 umfasst eine Strukturierungseinrichtung 14, eine Markierungseinrichtung 16 und eine Beschichtungseinrichtung 18, auf die später noch detaillierter eingegangen wird. Das Produktionssystem 12 umfasst ferner ein Steuergerät 20, das hier entsprechend dem exemplarischen Produktionssystem 12 ausgebildet und eingerichtet ist, das Produktionssystem 12 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu steuern. Das Steuergerät 20 tauscht zu diesem Zweck nach Bedarf Daten 60 mit den jeweiligen Einrichtungen 14, 16, 18 oder auch weiteren Subsystemen des Produktionssystems 12 aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des dreidimensional strukturierten Dekorelements 10 umfasst einen ersten Schritt, in dem eine Bereitstellung eines Trägerelements 22 erfolgt. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Trägerelement 22 exemplarisch um einen Fußbodenbelagsrohling, der aus einem Vinyl Werkstoff oder einem Laminat umfassend Vinyl Werkstoff besteht. Entsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel also ein dreidimensional strukturiertes Fußbodenbelagselement 24 als dreidimensional strukturiertes Dekorelement 10 hergestellt. Das Trägerelement 22 wird hier exemplarisch als Endlosmaterial bereitgestellt und der Strukturierungseinrichtung 14 in der durch den dicken Pfeil am linken Ende des Dekorelements 10 angedeuteten Richtung zugeführt.
In einem zweiten Schritt erfolgt dann in der Strukturierungseinrichtung 14 eine Herstellung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 an dem Trägerelement 22. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Strukturierungseinrichtung 14 die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 exemplarisch durch Umformen her. Sie umfasst zu diesem Zweck in dieser Ausführungsvariante eine Walze 28, mit der die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 in das Trägerelement 22 eingeprägt wird. In anderen Ausführungsvarianten kann die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mittels eines geprägten Pressbleches erzeugt werden. Die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 entspricht in diesem Beispiel einer natürlichen Holzoberfläche, die hierfür typische Risse 30 oder auch Astansätze 32 aufweist (vergleiche Figur 3).
In diesem Ausführungsbeispiel wird gleichzeitig mit dem zweiten Schritt ein dritter Schritt durchgeführt, der in anderen Ausführungsbeispielen aber auch zeitlich versetzt erfolgen kann. In dem dritten Schritt wird mit der Walze 28 zusammen mit der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 eine Referenzmarke 34 (vergleiche Figuren 2 und 3) in das Trägerelement 22 eingeprägt. Die hergestellte Referenzmarke 34 steht mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 bezüglich ihrer Position 36 (vergleiche Figur 3) auf dem Trägerelement 22 in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung.
Bevor hierauf näher eingegangen wird, soll die Referenzmarke 34 selbst anhand von Figur 2 anschaulicher erläutert werden. Figur 2 zeigt drei exemplarische Varianten der Referenzmarke 34. Links ist beispielsweise eine Referenzmarke 34 als Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen 38 illustriert. Aufgrund der unterschiedlichen Kantenlängen 38 kann dieser Referenzmarke 34 auch eine eindeutige Orientierung zugeordnet werden. Mittig ist eine Referenzmarke 34 als Fadenkreuz mit gleichen Kantenlängen 40 illustriert. Da diese in 90°-Abständen immer gleich aussieht, kann einer solchen Referenzmarke 34 nur begrenzt eine Orientierung entnommen werden. In Fließprozessen, wie dem hier vorliegenden, ist dies aber häufig ausreichend, da die Orientierung des Trägerelements 22 sich während des Materialflusses ohnehin nur in kleinen Bereichen ändern kann. Rechts in Figur 2 ist noch eine Referenzmarke 34 als gleichschenkliges Dreieck 42 illustriert, die ebenfalls eine eindeutige Orientierung aufweist.
Anknüpfend an die Erläuterung der Figuren 1 und 3, wird in diesem Ausführungsbeispiel von der Referenzmarke 34 als Fadenkreuz mit gleichen Kantenlängen 40 ausgegangen. Diese ist auch oben links in Figur 3 erkennbar. Die vorbestimmte geometrische Beziehung zwischen der Position 36 der Referenzmarke 34 und der Position 37 der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 bezieht sich auf jedes Element der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26, wie etwa den Riss 30 oder auch den Astansatz 32. Mit anderen Worten kann die Position 36 der Referenzmarke 34 im eigenen Koordinatensystem der dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 eindeutig beschrieben werden und daher rekursiv auch jede Position 39 eines beliebigen Elements der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26, ausgehend von der Position 36 der Referenzmarke 34. In Figur 3 ist exemplarisch gezeigt, dass die Position 36 der Referenzmarke 34 auf dem Trägerelement 22 beispielsweise einen definierten Abstand vom Astansatz 32 in Längsrichtung 44 und Querrichtung 46 auf dem Trägerelement 22 hat.
Die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 kann als sich periodisch wiederholendes Muster im Sinne einer Endlosstrukturierung vorliegen. Beispielsweise kann Figur 3 dahingehend interpretiert werden, dass darin ein Abschnitt 45 des periodischen Musters bzw. der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 gezeigt ist, der sich in der Längsrichtung 44 beispielsweise alle drei folgenden (nicht weiter gezeigten) Abschnitte wiederholt. In dem gezeigten Beispiel liegt die Referenzmarke 34 also innerhalb des ihr zugehörigen Abschnitts 45 des Musters.
In dem vorliegenden Beispiel läuft das Verfahren als Fließfertigung ab, in der durch den dicken Pfeil am linken Ende des Dekorelements 10 angedeuteten Richtung. Somit produziert die Walze 28 fortlaufend oder getaktet die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mit der Referenzmarke 34, hier exemplarisch in periodisch wiederkehrenden Abschnitten 45 gemäß Figur 3 auf dem Trägerelement 22.
Nach Verlassen der Strukturierungseinrichtung 14 passiert ein solcher Abschnitt 45 des Trägerelements 22 mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 und der hergestellten Referenzmarke 34 in einem vierten Schritt ein Erkennungssystem 48 des Produktionssystems 12. Das Erkennungssystem 48 ist hier exemplarisch als optisches Messsystem in Form einer Kamera 49 implementiert und kann ebenfalls Daten 60 mit dem Steuergerät 20 austauschen. Das Erkennungssystem 48 detektiert die Referenzmarke 34 (vgl. Figur 2) und kann dadurch eine Relativposition 50 der Referenzmarke 34 zur Beschichtungseinrichtung 18 ermitteln. Das Erkennungssystem 48 kann auch direkt in die Beschichtungseinrichtung 18 integriert sein. Da die Position 36 der Referenzmarke 34 relativ zu jedem Element der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 bekannt ist, liefert die ermittelte Relativposition 50 der Referenzmarke 34 zur Beschichtungseinrichtung 18 auch die Relativposition jedes Elements (bspw. Bezugszeichen 30 und 32) der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 zur Beschichtungseinrichtung 18. Für den Astansatz 32 wäre die Berechnung der Relativposition zur Beschichtungseinrichtung 18 hier vereinfacht beispielsweise die Relativposition 50 der Referenzmarke 34 zur Beschichtungseinrichtung 18 vektoriell addiert mit der Position 36 der Referenzmarke 34 relativ zum Astansatz 32.
In einem fünften Schritt folgt dann ein Aufbringen eines Dekors 52 auf die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 mit der Beschichtungseinrichtung 18. Das Dekor 52 entspricht einem Farbschichtäquivalent der in Figur 3 erkennbaren dreidimensional strukturierte Oberfläche 26. Dabei wird anhand der Referenzmarke 34 die Relativposition 50 der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 zur Beschichtungseinrichtung 18 ermittelt und verwendet, um das Dekor 52 in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung zur dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 aufzubringen. Die vorbestimmte geometrische Beziehung umfasst insbesondere, dass jeweils die passenden Farbbereiche des Dekors 52 auf die ihnen entsprechenden Elemente (bspw. Bezugszeichen 30 und 32) der dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 aufgebracht werden, beispielsweise um den Riss 30 und den Astansatz 32 natürlich zu kolorieren. Dabei sei angemerkt, dass die Referenzmarke 34 in Figur 3 zur besseren Illustration gezeigt ist. Diese kann aber bei Bedarf von dem Dekors 52 überlagert werden, sodass sie am fertigen Dekorelement 10 nicht mehr sichtbar ist.
Der in Figur 3 gezeigte Zustand zeigt also die bestimmungsgemäße Kombination der dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 und des Dekors 52, die deckungsgleich miteinander verbunden sind.
Bevorzugt kommt für das Aufbringen des Dekors 52 ein Digitaldruckverfahren zum Einsatz.
Es wurde bereits angesprochen, dass die Strukturierungseinrichtung 14 und die Beschichtungseinrichtung 18 im Sinne einer Fließfertigung miteinander verbunden sind. Mit besonderem Vorteil kann aus der ermittelten Relativposition 50 ferner eine Relativgeschwindigkeit 54 und bei Bedarf eine Relativbeschleunigung 55 der dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 zur Beschichtungseinrichtung 18 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit 54 kann verwendet werden, um eine Fertigungsgeschwindigkeit 56 der Beschichtungseinrichtung 18 an eine Fertigungsgeschwindigkeit 58 der Strukturierungseinrichtung 14 anzupassen (dies gilt analog für relative Beschleunigungen).
Hierzu kann das Erkennungssystem 48 wie in Figur 1 dargestellt mit mehreren, bspw. zwei, Kameras 49, 51 ausgestattet sein, um die Erkennungsgenauigkeit zur verbessern. Das Erkennungssystem 48 kann aber auch nur in die Beschichtungseinrichtung 18 integriert sein, bspw. mit der Kamera 51. Die räumliche Nähe zur Beschichtungseinrichtung 18 verbessert die Möglichkeit zur Synchronisation der Fertigungsgeschwindigkeit 56 an der Beschichtungseinrichtung 18 und der Fertigungsgeschwindigkeit 58 an der Strukturierungseinrichtung 14 signifikant.
Das Erkennungssystem 48 kann prinzipiell aber auch nur zwischen der Beschichtungseinrichtung 18 und der Strukturierungseinrichtung 14 angeordnet sein oder zwischen der Markierungseinrichtung 16 und der Beschichtungseinrichtung 18 angeordnet sein.
Angemerkt sein noch, dass die in Figur 1 gezeigte Anordnung des Erkennungssystems 48 sich auch besonders gut für andere Verfahrensausprägungen eignet, in denen die dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 vor der Referenzmarke 34 hergestellt wird.
In solch einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens ist nämlich bevorzugt, dass die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 zumindest einmal vermessen wird, bevor die Referenzmarke 34 hergestellt wird, damit die Referenzmarke 34 bestimmungsgemäß zur dreidimensional strukturierten Oberfläche 26 positioniert wird. In solchen Verfahren kann die Markierungseinrichtung 16 als separate Einrichtung bspw. zwischen der in Figur 1 gezeigten Kamera 49 und der Beschichtungseinrichtung 18 vorgesehen sein, um die dreidimensional strukturierte Oberfläche 26 zu vermessen.
Die Beschichtungseinrichtung 18 verfügt dann zusätzlich wiederum über die Kamera 51 zur Erkennung der Referenzmarke 34.
Grundsätzlich kann optional, nachdem das Dekors 52 hergestellt worden ist, noch eine Versiegelung 62 auf das Dekor 52 aufgebracht werden, um beispielsweise hier das Fußbodenbelagselement 24 gegen Verschleiß zu schützen. Hierzu kann das Produktionssystem 12 eine optionale Versiegelungseinrichtung 64 umfassen.
Bezugszeichenliste
10 dreidimensional strukturiertes Dekorelement
12 Produktionssystem
14 Strukturierungseinrichtung
16 Markierungseinrichtung
18 Beschichtungseinrichtung
20 Steuergerät
22 Trägerelement
24 Fußbodenbelagselement
26 dreidimensional strukturierte Oberfläche
28 Walze
30 Riss
32 Astansatz
34 Referenzmarke
36 Position (der Referenzmarke)
37 Position (der dreidimensional strukturierten Oberfläche)
38 Fadenkreuz mit unterschiedlichen Kantenlängen
39 Position (des Astansatzes)
40 Fadenkreuz mit gleichen Kantenlängen
42 gleichschenkliges Dreieck
44 Längsrichtung (des Trägerelements)
45 Abschnitt (der dreidimensional strukturierten Oberfläche)
46 Querrichtung (des Trägerelements)
48 Erkennungssystem
49 Kamera
50 Relativposition (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)
51 Kamera
52 Dekor
54 Relativgeschwindigkeit (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)
55 Relativbeschleunigung (Referenzmarke zur Beschichtungseinrichtung)
56 Fertigungsgeschwindigkeit (der Beschichtungseinrichtung)
58 Fertigungsgeschwindigkeit (der Strukturierungseinrichtung)
60 Daten 62 Versiegelung
64 Versiegelungseinrichtung

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional strukturierten Dekorelements (10), umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen eines Trägerelements (22);
- Herstellung einer dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) an dem Trägerelement (22) mit einer Strukturierungseinrichtung (14);
- Herstellung wenigstens einer Referenzmarke (34) an dem Trägerelement (22) mit einer Markierungseinrichtung (16), wobei die hergestellte Referenzmarke (34) mit der hergestellten dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) zumindest bezüglich ihrer Position (36) auf dem Trägerelement (22) in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung (44; 46) steht; und danach
- Aufbringen eines Dekors (52) auf die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) mit einer Beschichtungseinrichtung (18), wobei anhand der Referenzmarke (34) zumindest eine Relativposition (36; 37; 50) der dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) zur Beschichtungseinrichtung (18) ermittelt und verwendet wird, um das Dekor (52) in einer vorbestimmten geometrischen Beziehung zur dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) aufzubringen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungseinrichtung (14) und die Beschichtungseinrichtung (18) im Sinne einer Fließfertigung miteinander verbunden sind und dass aus der ermittelten Relativposition (36; 37; 50) ferner eine Relativgeschwindigkeit (54; 55) der dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) zur Beschichtungseinrichtung (18) ermittelt und verwendet wird, um eine Fertigungsgeschwindigkeit (56) der Beschichtungseinrichtung (18) an eine Fertigungsgeschwindigkeit (58) der Strukturierungseinrichtung (14) anzupassen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungseinrichtung (14) und die Beschichtungseinrichtung (18) im Sinne einer Durchlauffertigung in einem Materialpuffer miteinander verbunden sind, wobei eine Fertigungsgeschwindigkeit (56) an der Beschichtungseinrichtung (18) und eine Fertigungsgeschwindigkeit (58) an der Strukturierungseinrichtung (14) entkoppelt sind und aus der ermittelten Relativposition (36; 37; 50) ferner eine Relativgeschwindigkeit (54; 55) der dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) zur Beschichtungseinrichtung (18) ermittelt und verwendet wird, um die Fertigungsgeschwindigkeit (56) der Beschichtungseinrichtung (18) zu steuern.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierungseinrichtung (14) die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) durch Umformen und/oder Trennen herstellt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungseinrichtung (18) das Dekor (52) durch Digitaldrucken aufbringt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmarke (34) und die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) gleichzeitig hergestellt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Referenzmarke (34) vor der dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) hergestellt wird und die Referenzmarke (34) zumindest einmal vermessen wird, bevor die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) hergestellt wird oder dass die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) vor der Referenzmarke (34) hergestellt wird und die dreidimensional strukturierte Oberfläche (26) zumindest einmal vermessen wird, bevor die Referenzmarke (34) hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzmarke (34) eine sich aus der dreidimensional strukturierten Oberfläche (26) ergebende Referenzstruktur zumindest mitverwendet wird. Dreidimensional strukturiertes Dekorelement (10), hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Dreidimensional strukturiertes Dekorelement (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein dreidimensional strukturiertes Fußbodenbelagselement (24) handelt. Produktionssystem (12), ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Steuergerät (20), ausgebildet und eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Produktionssystem
(12) nach Anspruch 11.
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