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Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze und damit hergestellte Druck-, Präge- oder Modellformen.
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Die Herstellung von Druck- und Prägewerkzeugen durch Auftragen einer Schicht auf eine Walze oder einen Sleeve ist bekannt. Die Realisierung des jeweiligen Druck- oder Prägewerkzeugs erfolgt durch Abtrag entsprechend der Bebilderung, als Raster bei wiederverwendbaren Druckwerkzeugen oder entsprechend der Prägestruktur subtraktiv unter anderem durch das Beaufschlagen der Oberfläche mit Laserstrahlen.
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So ist unter anderem durch die Druckschrift
DE 195 14 538 A1 ein Verfahren zum Herstellen von gravierten Walzen und Platten bekannt. Letztere sind Walzen oder Platten für den Flexodruck, Tiefdruck, Prägen und Coating. Eine Gravur in Form eines Musters oder Rasters wird dabei in die Oberfläche des Grundkörpers mechanisch, elektromechanisch, mittels Laser oder mittels Ätzung eingearbeitet. Hauptaugenmerk gilt dabei der Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, der Härte und der Verschleißfestigkeit. Das wird durch Nitrierhärten im Plasma erreicht.
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Durch die Druckschrift
DE 10 2007 032 903 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Lasergravureinrichtung bekannt. Zum Einsatz kommt dabei ein Pulslaser, dessen Strahl vor Auftreffen auf die Druck- oder Prägeformen wenigstens zweimal abgelenkt wird. Die Bearbeitung der Oberfläche erfolgt dabei durch mehrere Laserpulse oder Laserpulszüge, so dass insbesondere eine schnelle Gravur erreicht wird. Gleichzeitig wird eine thermische Überbeanspruchung der Druck- und Prägeformen vermieden. Die Aufteilung führt zu einer Intensitätsverringerung der Laserstrahls, so dass die Abtragsrate begrenzt ist.
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Der in den Patentansprüchen 1 und 8 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze einfach generativ herzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 8 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Verfahren zur Herstellung einer Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese einfach und damit ökonomisch generativ herstellbar sind.
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Dazu wird auf die Walze oder die Hülse jeweils als Träger mindestens eine Schicht wenigstens bereichsweise linien- oder streifenförmig mit dem Relief der Druck-, Präge- oder Modellform aufgebracht.
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Die Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze ist damit eine Walze oder eine Hülse jeweils als Träger auf die wenigstens eine Schicht linien- oder streifenförmig mit dem Relief der Druck-, Präge- oder Modellform aufgebracht ist, wobei die Linien oder Streifen axial oder radial oder fortlaufend wendelartig angeordnet sind.
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Damit wird vorteilhafterweise eine Druck-, Präge- oder Modellform generativ realisiert. Diese weist damit das Relief und damit die Struktur entsprechend der Druck- oder Modellform oder die Prägestruktur der Präge- oder Modellform auf. Die Linien oder Streifen sind so aufgebracht, dass eine nahtloses Relief vorhanden ist. In der ersten Variante werden die Linien oder Streifen wenigstens bereichsweise axial jeweils über die Länge des Trägers aufgebracht. Nach jeder Linie oder jedem Streifen wird der Träger gedreht, so dass eine durchgehende in sich geschlossene Schicht oder Bereiche dieser Schicht aufgebracht wird oder werden.
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In der zweiten Variante werden die Linien oder Streifen radial über den Umfang des Trägers und damit ringförmig wenigstens bereichsweise aufgebracht. Nach jedem Ring erfolgt der Auftrag des nächsten Rings wenigstens bereichsweise schrittweise axial verschoben.
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In einer dritten Variante werden die Linien oder Streifen fortlaufend wenigstens bereichsweise wendelartig aufgebracht. Die Wendel können auch abstandsfrei angeordnet sein, so dass bei gleichzeitiger Drehung des Trägers eine durchgehende in sich geschlossene Schicht oder Bereiche der Schicht aufgebracht wird oder werden.
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Der Träger wird während des Auftrags schrittweise oder kontinuierlich gedreht. Der Träger kann dazu aus Stahl, Nickel, Aluminium, einer Legierung daraus, einem Kunststoff, einem faserverstärktem Kunststoff oder einer Kombination daraus bestehen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 und 9 bis 14 angegeben.
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Linien oder Streifen werden nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 axial oder radial unmittelbar und/oder beabstandet aneinandergereiht angeordnet. Damit können durchgehende Schichten oder Bereiche von Schichten aufgebracht werden.
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Zur Ausbildung der Schicht wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 ein festes und/oder fließfähiges Material und/oder Partikel eines Materials aufgebracht. Das aufgebrachte Material härtet, wird mit Wärmestrahlung oder elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet, wird durch Sintern verfestigt und/oder wird durch Schmelzen und Erstarren verfestigt. Das erfolgt unmittelbar nach dem Auftrag entsprechend des zu realisierenden Reliefs und der damit zu erzeugenden Struktur. Das kann mittels den bekannten Verfahren des Laserauftragschweißen oder des dreidimensionalen Drucks erfolgen.
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Bereiche und Teile der Schicht werden nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 nach deren Auftrag durch Abtrag und/oder durch Aufschmelzen und Erstarren bearbeitet. Damit können insbesondere Unebenheiten oder Grate abgetragen oder scharfe Kanten entfernt werden. Eine aufgetragene Schicht als Grobstruktur oder Feinstruktur kann damit so bearbeitet werden, dass eine Feinstruktur oder Feinststruktur wenigstens der Oberfläche der Schicht entsteht. Das Abtragen und/oder ein Aufschmelzen kann durch Beaufschlagung der Oberfläche der Schicht mit elektromagnetischer Strahlung oder Wärmestrahlung erfolgen. Letzteres erfolgt insbesondere mit einer Heizeinrichtung oder induktiv. Das Aufschmelzen und Erstarren kann auch zu einer gegenüber der aufgebrachten Schicht härteren Oberflächenschicht oder Schicht führen.
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Bei Beaufschlagen der Oberfläche wenigstens eines Oberflächenbereichs der Schicht mit Laserstrahlung als elektromagnetische Strahlung können nach dem Aufschmelzen und nachfolgenden Erstarren selbstorganisierte Strukturen entstehen. Das sind insbesondere sogenannte Ripples.
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Die Schicht wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 durch Plasmapolieren, chemisches Abtragen, Elektropolieren oder Strahlen feinst bearbeitet.
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Auf die Schicht wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 eine Verschleißschutzschicht aufgebracht wird. Das kann durch chemisches, elektrolytisches oder physikalisches Verfahren erfolgen. Letzteres ist beispielsweise das PVD-Verfahren, wobei PVD für physical vapour deposition als eine physikalische Gasphasenabscheidung steht.
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Auf die Hülse oder Walze werden nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 nacheinander eine Trennschicht oder wenigstens ein lösbarer Abstandskörper und darauf die Schicht mit dem Relief aufgebracht. Somit befindet nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 eine Trennschicht oder wenigstens ein Abstandskörper zwischen Hülse oder Walze.
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Die Trennschicht oder Abstandskörper dienen vorteilhafterweise dazu, die Schicht von der Hülse oder Walze einfach zu entfernen. Nach der Entfernung sind Oberflächenbehandlungen der Hülse oder Walze nicht notwendig oder vereinfachen sich. Beschädigungen der Hülse oder Walze werden weitestgehend vermieden. Die Hülse oder Walze ist leicht wiederverwendbar.
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Günstigerweise besteht die Schicht nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 aus jeweils wenigstens einem Kunststoff, einem Metall, einer Metalllegierung, einer Keramik oder einer Kombination davon.
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Die Schicht ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 eine elektrisch leitfähige, eine optische, eine magnetische oder eine dielektrische Schicht als Funktionsschicht.
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In der Trennschicht, im Abstandskörper oder auf der Hülse oder Walze ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 wenigstens ein Schneiddraht, Schneidband, Heizdraht oder Heizband axial verlaufend angeordnet. Weiterhin überragen die Endenbereiche des Schneiddrahts, Schneidbands, Heizdrahts oder Heizbands wenigstens die Schicht seitlich.
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In Fortführung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 12 zum Trennen der Schicht die Endenbereiche
- – des Schneiddrahts mit einer Einrichtung zur Rotation und/oder Schwingung des Schneiddrahts,
- – des Schneidbands mit einer Einrichtung zur Schwingung des Schneidbands oder
- – des Heizdrahts oder Heizbands mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt.
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Der Schneiddraht, das Schneidband, der Heizdraht oder das Heizband wird während der Rotation, Schwingung oder dem Heizen durch die Schicht geführt, so dass diese getrennt wird. Das Entfernen der Schicht vom Träger vereinfacht sich wesentlich. Mit dem Einsatz von mehreren Schneiddrähten, Schneidbändern, Heizdrähten oder Heizbändern ergeben sich wenigstens zwei Halbschalen aus der Schicht, wobei sich das Entfernen weiter vereinfacht.
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Die Hülse oder Walze weist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 wenigstens eine Verdrehsicherung für die aufgebrachte Schicht auf. Im einfachsten Fall kann das eine Erhöhung, eine Vertiefung oder ein Stift sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.
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Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren zur Herstellung einer Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze und eine damit hergestellte Druck-, Präge- oder Modellform zusammen näher erläutert.
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Zur Herstellung einer Druck-, Präge- oder Modellform als Hülse oder Walze wird auf die Walze oder die Hülse jeweils als Träger mindestens eine Schicht wenigstens bereichsweise linien- oder streifenförmig mit dem Relief der Druck-, Präge- oder Modellform aufgebracht. Dazu werden Linien oder Streifen axial oder radial unmittelbar und/oder beabstandet aneinandergereiht angeordnet. Zur Ausbildung der Schicht wird deshalb ein festes und/oder fließfähiges Material und/oder Partikel eines Materials aufgebracht wird, welches unmittelbar nach dem Auftrag entsprechend des zu realisierenden Reliefs
- – aushärtet und/oder
- – mit Wärmestrahlung oder elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet wird und/oder
- – durch Sintern verfestigt wird und/oder
- – durch Schmelzen und Erstarren verfestigt wird.
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Die Schicht besteht dazu aus jeweils wenigstens einem Kunststoff, einem Metall, einer Metalllegierung, einer Keramik oder einer Kombination davon. Die Schicht kann weiterhin eine optische, magnetische, dielektrische oder elektrisch leitfähige Schicht als Funktionsschicht sein.
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In einem weiteren Schritt können Bereiche und Teile der Schicht nach dem Auftrag der Schicht durch Abtrag und/oder durch Aufschmelzen und Erstarren bearbeitet werden. Das kann auch mittels Plasmapolieren, chemisches Abtragen, Elektropolieren oder Strahlen erfolgen, wobei das Feinstbearbeitungen der Oberfläche sind.
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Abschließend kann darüber hinaus auf die Schicht eine Verschleißschutzschicht aufgebracht werden. Die gegenüber der Hülse oder Walze oberste Schicht kann auch in ihrer Stoffzusammensetzung umgewandelt werden, wobei wiederum eine Verschleißschutzschicht realisierbar ist. Letzteres kann
- – durch Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung,
- – durch thermische Gefügeänderung, beispielsweise Härten,
- – elektrochemisch, beispielsweise durch anodische Oxidation von Aluminium/Aluminiumlegierung,
- – thermochemisch, beispielsweise durch Nitrieren von Stahl,
- – photoelektrisch, beispielsweise UV-Härtung (UV-UltraViolette-Strahlung) eines Polymers,
- – chemisch, beispielsweise durch Bildung von Konversionsschichten oder Chromstieren/Phosphatieren oder
- – mechanisch, beispielsweise durch Verdichtung mittels Strahlprozessen (Glasperlenstrahlen)
erfolgen.
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Auf die Hülse oder Walze kann in einer Ausführungsform weiterhin eine Trennschicht oder wenigstens ein lösbarer Abstandskörper und darauf die Schicht mit dem Relief aufgebracht werden, so dass sich zwischen der Hülse oder Walze und der Schicht eine Trennschicht oder wenigstens ein Abstandskörper befindet. Weiterhin kann in der Trennschicht, dem Abstandskörper oder auf der Hülse oder Walze wenigstens ein Schneiddraht, Schneidband, Heizdraht oder Heizband axial verlaufend angeordnet sein, wobei zur Kontaktierung und/oder Kopplung die Endenbereiche des Schneiddrahts, Schneidbands, Heizdrahts oder Heizbands wenigstens die Schicht seitlich überragen. Dazu können zum Trennen der Schicht die Endenbereiche des Schneiddrahts mit einer Einrichtung zur Rotation und/oder Schwingung des Schneiddrahts, des Schneidbands mit einer Einrichtung zur Schwingung des Schneidbands oder des Heizdrahts oder Heizbands mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt sein, wobei der Schneiddraht, das Schneidband, der Heizdraht oder das Heizband während der Rotation, Schwingung oder dem Heizen durch die Schicht geführt wird und diese trennt.
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Die Hülse oder Walze kann darüber hinaus wenigstens eine Verdrehsicherung für die aufgebrachte Schicht aufweisen. Das kann beispielsweise eine Nut/Feder-Verbindung sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19514538 A1 [0003]
- DE 102007032903 A1 [0004]