Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur eines Presswerkzeuges, insbesondere Pressblech oder Endlosband, zum Verpressen von Werkstoffplatten, Kunststofffolien, Trennfolien, PVC-Oberflächen, LVT (luxury vinyl tiles), Scheckkarten, Pässe, Kreditkarten oder Plastikkarten.

Werkstoffplatten, beispielsweise Holzwerkstoffplatten, werden für die Möbelindustrie und für den Innenausbau, beispielsweise für Laminatfußböden benötigt. Die Werkstoffplatten weisen einen Kern aus MDF oder HDF auf, wobei zumindest einseitig

verschiedene Materialauflagen aufgelegt werden, beispielsweise eine Dekorlage und eine Schutzschicht (Overlay-Schicht). Um einen Verzug der hergestellten Werkstoffplatten zu vermeiden, werden in der Regel auf beiden Seiten der Werkstoffplatte eine gleiche Anzahl von Materialauflagen verwendet, wobei in einer Presse die Werkstoffplatte unter Verwendung von Pressblechen oder Endlosbändern miteinander verpresst werden und gleichzeitig eine Oberflächenprägung erfolgt. Es handelt sich in der Regel um Heißpressen, um die verschiedenen Materialauflagen aus Duroplastharzen, beispielsweise Melaminharz, unter Wärmeeinwirkung durch eine Verschmelzung der Kunststoffmaterialien mit der Oberfläche des Kerns zu verbinden.

Durch die Dekorschichten kann hierbei Einfluss auf das Muster und die Farbgestaltung und durch die Pressbleche oder Endlosbänder auf die Oberflächenstrukturierung genommen werden. Beispielsweise kann ein Holz- oder Fliesendekor auf dem

Dekorpapier aufgedruckt sein, oder es werden Strukturen verwendet, welche entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck künstlerisch gestaltet sind. Hierbei können die Dekorpapiere ebenfalls aus einer Overlay-Schicht bestehen, die auf der Ober- oder Unterseite einen Druck aufweist.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Zur Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere bei Holzdekoren, Fliesendekoren oder Natursteinoberflächen, werden die Pressbleche oder Endlosbänder mit einer Oberflächenstruktur versehen, die deckungskonform zu der Dekorschicht ausgebildet ist und eine Negativabbildung der vorgesehenen Oberflächenstruktur aufweisen. Aus diesem Grunde weisen die Pressblech- oder Endlosbänder eine

Tiefenstrukturierung auf, die beispielsweise den Holznerven einer aus der Dekorschicht ersichtlichen Holzoberfläche entsprechen. Bei anderen Dekorschichten kann die

Tiefenstrukturierung ebenfalls deckungskonform ausgebildet sein. Ferner besteht die Möglichkeit, die Pressbleche oder Endlosbänder mit einer geringen Strukturierung herzustellen, um eine größere partielle Flächenpressung vorzunehmen, ohne dass tiefe Strukturen ausgebildet sind.

Zur weiteren Verbesserung einer naturgetreuen Nachbildung, insbesondere bei

Holzdekoren, Fliesendekoren oder Natursteinoberflächen, werden Pressbleche oder Endlosbänder eingesetzt, die zudem über bestimmte Glanzgrade verfügen. Mithilfe einer digitalisierten Drucktechnik für die Dekorpapiere und digitalisierten Herstellung der Pressblechoberflächen wird hierbei eine hohe Deckungskonformität erreicht, welche aufgrund einer passgenauen Ausrichtung einer natürlichen Holzpaneele oder vergleichbarer Materialien sehr nahe kommt. Durch die Einstellung eines bestimmten Glanzgrades wird zudem die Möglichkeit geschaffen, eventuelle Reflektionen oder Schattierungen zu erzeugen, die für einen Betrachter den Eindruck einer natürlichen Holzoberfläche oder anderer Materialien vermitteln.

Zur Erzielung der deckungskonformen Prägung der Werkstoffplatten wird für die

Produktion der Pressbleche und Endlosbänder ein hoher Qualitätsstandard gefordert, welcher insbesondere eine passgenaue Fertigung mit den vorgesehenen Dekorlagen vorsieht. Die Pressbleche oder Endlosbänder werden hierbei als Ober- und Unterwerkzeug in Kurztaktpressen, welche mit Pressblechen belegt sind, oder Doppelbandpressen bei Endlosbändern eingesetzt, wobei gleichzeitig die Prägung und Erwärmung der Overlay-Schichten vorgenommen wird, sodass die Duroplastharze durch Aufschmelzen und Aushärten mit dem Kern verbunden werden können. Die zur Verfügung stehenden digitalisierten Daten einer Dekorvorlage werden hierbei dazu verwendet, um ein Ätzresist für die Strukturierung der Pressbleche oder

Endlosbänder aufzubringen. Zu diesem Zweck wird ein Ätzresist auf die Pressbleche oder Endlosbänder beispielsweise mithilfe eines Digitaldruckers aufgetragen, um anschließend einen Ätzprozess vorzunehmen. Nach Entfernen des Atzresists kann eine Weiterverarbeitung erfolgen, wobei vorzugsweise bei besonders tiefen Oberflächen- strukturierungen mehrere Ätzvorgänge hintereinander vorgenommen werden können. Hierzu wird auf das bereits geätzte Pressblech oder Endlosband wiederum ein Ätzresist aufgetragen und eine erneute Ätzung durchgeführt, bis die gewünschte Tiefenstruktur erreicht wurde. Bei den einzelnen Ätzprozessen kann darüber hinaus eine Grob- oder Feinstrukturierung vorgenommen werden, je nachdem welches Motiv den Dekorlagen zugrunde liegt. Die beschriebene Herstellung des Atzresists basiert auf der neuesten Technologie, während bei früheren Herstellungen des Atzresists beispielsweise ein Siebdruckverfahren angewendet wurde, bevor der Ätzvorgang erfolgt.

Sowohl nach den neuen als auch den älteren Herstellungsverfahren werden auf die Bleche ein Ätzresist aufgetragen, um durch die abgedeckten Bereiche des Atzresists die erhabenen Oberflächenstrukturen nachzubilden, während die Zwischenräume eine Oberflächenätzung erfahren. Die geätzten Bereiche bilden hierbei die Profiltäler der gewünschten Struktur, welche als Negativform entsteht. Nach jeder Ätzung wird die Oberfläche gereinigt gegebenenfalls eine neue Maske aufgetragen, sodass weitere Ätzungen folgen können oder durch weitere Arbeitsvorgänge die Oberfläche einem weiteren Vergütungsprozess, beispielsweise einer Hartverchromung, Glanzgradeinstellung etc. unterzogen werden kann.

Die Auftragung des Atzresists mithilfe eines Siebdruckverfahrens oder der digitalen Drucktechnik mit anschließender Ätzung ist relativ zeitaufwändig, sodass die Herstellung der Pressbleche mit hohen Kosten verbunden ist. Soweit insbesondere Werkstoffplatten verpresst werden sollen, werden großformatige Presswerkzeuge in Form von Pressblechen oder Endlosbändern eingesetzt, welche zumindest eine Kantenlänge von mehr als einem Meter aufweisen.

Ferner können die Presswerkzeuge auch zum Verpressen von Kunststofffolien, Trennfolien, PVC-Oberflächen, LVT verwendet werden, wobei die Größe der Presswerkzeuge an die Endprodukte angepasst wird. Daneben besteht die Möglichkeit, mithilfe der Presswerkzeuge Scheckkarten, Pässe, Kreditkarten oder Plastikkarten zu verpressen, wobei in diesem Fall in der Regel die sicherheitsrelevanten Merkmale von Bedeutung sind. Soweit die sicherheitsrelevanten Merkmale auf den Dekorschichten aufgebracht sind, erfolgt eine Verpressung in der Regel mit einem glatten oder leicht strukturierten Presswerkzeug. Alternativ besteht durchaus die Möglichkeit, sicherheitsrelevante Merkmale der Dekorlage zusätzlich in die Oberfläche mithilfe der Presswerkzeuge einzuprägen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren aufzuzeigen, mit dem die Strukturoberfläche der Presswerkzeuge umweltfreundlich hergestellt werden kann und eine Rationalisierung der Herstellung ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Verfahrensaufgabe vorgesehen, dass die

Herstellung einer Oberflächenstruktur eines Presswerkzeugs, insbesondere eines Pressbleches oder Endlosbandes mithilfe eines 3D-Schichtaufbaus erfolgt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Bereitstellung und Verwendung von digitalisierten Daten einer 3D- Topografie einer Oberflächenstruktur,

Erstellen von digitalisierten Daten einzelner 2D-Schichten der 3D- Topografie,

Verwendung der digitalisierten Daten der 2D-Schichten, um einen

Bearbeitungskopf zu führen, und/oder in einer xy-Ebene zu positionieren, oder zur Nachführung eines Arbeitstisches in einer durch eine x- und y- Koordinate aufgespannten Ebene gegenüber einem ortsfest gehaltenen Bearbeitungskopf, um ein Schichtmaterial mit einem vorhandenen Trägermaterial oder einer bereits fertiggestellten Schicht in Abhängigkeit der digitalisierten Daten der 2D-Schichten zu verbinden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die Herstellung der Pressbleche oder Endlosbänder soll nach dem neuen Verfahren mithilfe eines 3D-Schichtaufbaus erfolgen. Zu diesem Zweck werden bereitgestellte digitalisierte Daten einer 3D-Topografie herangezogen, um mithilfe der 3D-Topografie digitalisierte Daten einzelner 2D-Schichten herzustellen. Die Anzahl der 2D-Schichten hängt hierbei von der gewünschten Strukturtiefe, das heißt vom höchsten bis zum tiefst gelegenen Punkt der zu erzeugenden Struktur ab. In der Regel werden zur Herstellung einer Oberflächenstrukturierung bei Pressblechen oder Endlosbändern mithilfe der Ätztechnik eine Tiefenstrukturierung von 80 μ erzielt. In einzelnen Fällen kann sich diese Struktur aber bis zu einer Tiefe von 400 μ erstrecken. Ähnlich verhält es sich bei der Herstellung von Pressblechen oder Endlosbändern mithilfe eines SD- Schichtaufbaus. Je höher die spätere Eindringtiefe der Presswerkzeuge erfolgen soll, umso höher muss die Differenz zwischen dem tiefsten und dem höchsten Punkt gewählt werden, sodass im Einzelfall eine Vielzahl von einzelnen 2D-Schichten mithilfe eines Bearbeitungskopfes hergestellt werden muss.

Mithilfe der digitalisierten Daten der 2D-Schichten besteht die Möglichkeit, einen Bearbeitungskopf zu führen, und/oder in einer xy-Ebene zu positionieren, oder zur Nachführung eines Arbeitstisches in der durch eine x- und y-Koordinate aufgespannten Ebene gegenüber einem ortsfest gehaltenen Bearbeitungskopf vorzunehmen, um ein Schichtmaterial mit einem vorhandenen Trägermaterial oder einer bereits fertiggestellten Schicht in Abhängigkeit der digitalisierten Daten der 2D-Schichten zu verbinden. Durch den Bearbeitungskopf wird in Abhängigkeit des verwendeten Schichtmaterials ein ausgewählter Oberflächenbereich derart bearbeitet, dass sich das Schichtmaterial mit dem vorhandenen Untergrund, sei es ein Trägermaterial oder eine bereits fertiggestellte Schicht, verbindet. Je nachdem, welcher Bearbeitungskopf eingesetzt wird, kann eine Führung, beispielsweise eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls erfolgen. Im Falle eines druckähnlichen Bearbeitungskopfes kann dieser über dem Presswerkzeug in einer x-y-Ebene bewegt werden, wenn der Arbeitstisch feststeht. Alternativ kann der Arbeitstisch in einer x-y-Ebene bewegt werden, wenn in besonderen Anwendungsfällen der Bearbeitungskopf in einer festen Position gehalten wird. Dies schließt aber nicht aus, dass zur schnellen Bearbeitung sowohl der Bearbeitungskopf als auch der Arbeitstisch bewegt werden kann. Bei einem feststehenden Arbeitstisch können beispielsweise mehrere unabhängige Bearbeitungsköpfe eingesetzt und bewegt werden. Somit besteht die Möglichkeit, mithilfe der zur Verfügung gestellten digitalisierten Daten der 2D-Schichten eine Steuerung des Bearbeitungskopfes vorzunehmen, wobei im Wesentlichen die Umrisse der herzustellenden Oberflächenstruktur abgefahren werden, um eine Verbindung mit dem neu aufgetragenen Schichtmaterial herzustellen.

Durch die digitalisierten Daten besteht hierbei die Möglichkeit einer exakten Steuerung des Bearbeitungskopfes, sodass eine nahezu identische Reproduktion der Oberflächenstruktur mehrfach vorgenommen werden kann, oder es können mehrere Schichten gegebenenfalls stufenförmig übereinander angeordnet werden. Hierzu besteht lediglich die Notwendigkeit, digitalisierte Daten einer 3D-Topografie zur Verfügung zu stellen, welche die abgeformte natürliche Oberflächenstruktur wiedergeben. Die aus den digitalisierten Daten der 3D-Topografie berechneten 2D-Schichten werden dann zur Steuerung des Bearbeitungskopfes in der Ebene verwendet, die durch eine x- und y- Koordinate aufgespannt wird, sodass mithilfe der digitalisierten Daten der Bearbeitungskopf in eine bestimmte Position verfahren werden kann. Hierdurch besteht die Möglichkeit, mithilfe des Bearbeitungskopfes eine partielle Schichtenanordnung aufzutragen, um die gewünschte Oberflächenstrukturierung nachzubilden.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Verfestigen des Schichtmaterials mit hoher gleichbleibender Genauigkeit erfolgt und somit Fehlstellen oder unerwünschte Überlappungen der Strukturen vermieden werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei sowohl eine Grobstruktu- rierung der Oberfläche, aber ebenso eine Feinstrukturierung der Oberfläche vorgenommen werden, sodass ein Ätzvorgang gegebenenfalls vollständig entbehrlich ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht dadurch, dass die digitalisierten Daten eine Reproduzierbarkeit der Oberfläche beliebig oft ermöglichen und dies ohne aufwändige Kontrollmaßnahmen, wodurch eine Überwachungstätigkeit des Bedienungspersonals auf ein Minimum beschränkt werden kann. Als weiterer besonderer Vorteil ist anzuführen, dass umweltbelastende nach dem Stand der Technik angewendete Ätzverfahren weitestgehend vermieden werden können. Die vorgenannte Vorgehensweise ist insbesondere für die Herstellung von großformatigen Presswerkzeugen, wie Pressbleche oder Endlosbänder, von Vorteil. Großformatige Presswerkzeuge bedeuten in diesem Fall ein Presswerkzeug mit zumindest einer Kantenlänge von mehr als einem Meter. Typischerweise werden Pressbleche in einer Größenordnung von 3 x 6 Metern hergestellt.

Für den Schichtaufbau wird ein Schichtmaterial verwendet, welches in fester, flüssiger, pastöser, gasförmiger oder pulverförmiger Form vorliegt, wobei eine Verfestigung mit dem vorhandenen Trägerkörper bzw. früher aufgetragenen Schichten mithilfe des Bearbeitungskopfes erfolgt. Im Falle von flüssigem oder pastösem Schichtmaterial könnte man somit von einem 3D-Druck ausgehen.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Bearbeitungskopf zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei insbesondere Infrarotstrahlung oder Laserlicht mit einer oder zwei Wellenlängen verwendet wird, und/oder dass der Bearbeitungskopf einen Elektronenstrahl aussendet. Mithilfe der elektromagnetischen Strahlung oder eines Elektronenstrahls wird das aufgetragene Schichtmaterial verfestigt, wobei der Bearbeitungskopf aus einer Infrarotlampe, einer UV-Lampe, einem Laser oder einer Elektronenstrahlquelle bestehen kann. Soweit ein Elektronenstrahl für den Bearbeitungskopf verwendet wird, kann dieser durch einen zumindest teilweise ortsfest angeordneten Bearbeitungskopf ähnlich wie bei einem Röhrenfernseher abgelenkt werden, wobei die digitalisierten Daten der 2D- Schichten herangezogen werden.

Je nach Art des verwendeten Bearbeitungskopfes können hierbei unterschiedliche Schichtmaterialien zum Einsatz kommen, beispielsweise Metalle, wie Eisen, Gold, Kupfer, Titan etc. oder Kunststoffe, wie ABS und Harze oder ein Pulver. Die Verbindung der Schichtmaterialien kann beispielsweise durch Sintern oder Polymerisieren mit hoher Auflösung auf einem Trägermaterial erfolgen, die bis zum Nanometerbereich möglich ist. Bei dem Trägermaterial handelt es sich um ein Presswerkzeug, beispielsweise ein Pressblech oder Endlosband.

Der dreidimensionale Schichtaufbau kann zum Beispiel mit festen, flüssigen oder gasförmigen Materialien erfolgen, die teilweise schichtweise aufgetragen und verfestigt werden, wobei bei flüssigen Materialien das Polymerisieren im Vordergrund steht, während bei gasförmigen Materialien auf eine chemische Reaktion abgestellt wird. Bei den festen Materialien können Drähte, Ein- und Mehrkomponentenpulver sowie Folien verwendet werden. Soweit man von festen Materialien ausgeht, beispielsweise einem Draht, kann dieser aufgeschmolzen werden und auf dem Trägerkörper erstarren. Ein- oder Mehrkomponentenpulver werden durch einen Binder verfestigt oder zum

Aufschmelzen mit anschließendem Erstarren verwendet, wobei in diesem Fall Laser nach dem„selektiven laser sintering" (SLS) eingesetzt werden. Soweit Folien verwendet werden, können diese durch Ausschneiden und Fügen bzw. Polymerisieren mit dem Trägerkörper verfestigt werden. Im Anschluss werden die Reste der Folie entfernt und das Verfahren wird mit zumindest einer weiteren Folie festgesetzt. Flüssige Materialien werden vorzugsweise polymerisiert, wobei dies mithilfe von Wärme, Licht zweier Wellenlängen oder Licht einer Wellenlänge erfolgt. Licht einer Wellenlänge kann beispielsweise von einer Lampe, einem Laserstrahl oder mittels Holografie zum Einsatz kommen. Ein bekanntes Verfahren ist das Additive Layer manufacturing, bei dem Pulver als Grundlage für den dreidimensionalen Schichtaufbau, beispielsweise durch einen SD- Druck, verwendet wird. Ein solcher 3D-Drucker verfügt über einen oder mehrere

Druckköpfe, die dabei ähnlich wie bei einem herkömmlichen Tintenstrahldrucker funktionieren. Anstelle von Tinte kann über die Druckköpfe jedoch ein flüssiger Klebstoff (Bindemittel) auf die Pulverschicht aufgetragen werden. Als Grundlage dienen hierzu die 2D-Schichten einer 3D-Topografie. Beim 3D-Druck mit Pulver wird auf die unterste Lage über einen beweglichen Druckkopf der flüssige Klebstoff auf die Pulverschicht aufgetragen. Der 3D-Drucker zeichnet hierbei ein 2D-Bild der ersten Lage auf das Trägermaterial mit Pulverschicht und verklebt so die einzelnen Materialpartikel miteinander auf dem Trägermaterial. Danach wird automatisch eine neue, hauchdünne Pulverschicht über die erste Schicht gezogen und der Vorgang wiederholt sich mit der zweiten Schicht. Auf diese Weise wird Schicht für Schicht aufgetragen, bis die gewünschte 3D-Topografie entstanden ist. Damit die 3D-Struktur von unten nach oben wachsen kann, wird die Pulverschicht jeweils auf die verfestigte Schicht aufgetragen. Die Materialmenge wird dabei so berechnet, dass sich die Schichten untereinander verbinden, insbesondere verkleben. Das Pulver und der Kleber können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise können Kunststoffpulver oder Keramikglas und andere pulverförmige Materialien verarbeitet werden. Bei dieser Vorgehensweise handelt es sich um die einfachste Möglichkeit, einen dreidimensionalen Schichtaufbau zu erzielen.

Für das vorgesehene Verfahren zur Herstellung von Pressblechen oder Endlosbändern kommt vorzugsweise ein Sinterverfahren (selective laser sinting; SLS) infrage. In diesem Fall werden metallische Pulvermaterialien verarbeitet, die im Unterschied zum 3D-Druck nicht mit einem flüssigen Kunststoff verbunden, sondern mithilfe eines Hochleistungslasers verschmolzen werden. Damit lassen sich neben Kunststoffen auch Metalle, Keramiken und Sand verarbeiten.

Ein weiteres Sinter-Verfahren (selective laser melting; SLM) wird ebenfalls mithilfe von pulverförmigen Materialien und einem Laser durchgeführt, wobei die pulverförmige n Materialien verschmolzen, das heißt vollständig aufgeschmolzen werden, sodass eine sehr hohe Dichte der produzierten Oberflächenstruktur erreicht werden kann. Beim Elektronenstrahlschmelzen (electronic beam melting; EBM) werden nach einem ähnlichen Prinzip pulverförmige Metalle über einen gut steuerbaren Elektronenstrahl miteinander verschmolzen, wobei die Steuerung des Elektronenstrahls einfach handhabbar ist und eine hohe Auflösegenauigkeit erzielt wird.

Im Weiteren kommt der 3D-Druck mittels geschmolzener Materialien (fuse deposition modelling; FDM) infrage. Hierbei handelt es sich um die populärsten Methoden des Druckens mit geschmolzenen Materialien, wobei vor allem Kunststoffe wie ABS oder PLA für einen 3D-Druck mit flüssigen Materialien eingesetzt werden, vorzugsweise können flüssige UV-empfindliche Kunststoffe (Photopolymere) eingesetzt werden.

Bekannt ist hier die Stereo lytografie (STL; SALA). Bei dieser Vorgehensweise wird ein flüssiges Epoxidharz in ein Becken gefüllt, wobei dieser spezielle Kunststoff die besondere Eigenschaft besitzt, dass er nach einer gewissen Zeit durch Belichtung erstarrt. Um damit ein 3-dimensionales Objekt zu erzeugen, werden die einzelnen Lagen eines 3D-Modells mithilfe eines Lasers auf die Oberfläche des flüssigen

Materials projiziert, sobald die erste Schicht erstarrt ist, wird der Trägerkörper um die Höhe eines Schichtaufbaus nach unten bewegt, damit sich darüber wieder flüssiges Harz oder Kunststoff sammeln oder mithilfe eines mechanischen Armes aufgetragen werden kann. Danach wird die nächste Schicht projiziert und das flüssige Harz, beispielsweise Epoxidharz verfestigt. Nach Beenden des Schichtaufbaus wird das nicht vollständig gehärtete Objekt aus dem Bad genommen und oft in einer eigenen

Belichtungskammer bis zur vollständigen Aushärtung nachbelichtet. Weitere Verfahren sind das digital light processing (DLP) und multi jet modelling (MJM). Alternativ besteht die Möglichkeit, das film transer inejing Verfahren (FTI) anzuwenden, wobei eine Transportfolie einen lichtempfindlichen Kunststoff aufnimmt, welcher mittels des Bearbeitungskopfes entsprechend der gewünschten Struktur ausgehärtet wird.

Von den vorgenannten Verfahren empfiehlt sich für die Herstellung von Pressblechen vorzugsweise das Sintern, weil in diesem Fall Metalle schichtweise aufgebaut werden können, die von sich aus über eine ausreichende Formfestigkeit verfügen. Es können aber ebensogut Kunststoffmaterialien verwendet werden, die auf dem metallischen Trägerkörper aufgeschmolzen werden. Vor der elektrolytischen Metallabscheidung muss das elektrisch nichtleitende Kunststoffmaterial auf der Trägerfläche mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen werden. Das kann beispielsweise durch

Aufspritzen einer silberhaltigen Lösung oder einer ein Reduktionsmittel enthaltenden Lösung geschehen. Das mit dem Silberniederschlag versehene Kunststoffmaterial wird dann in einem galvanischen Bad behandelt, derart, dass sich auf der strukturierten Trägerfläche eine Metallschicht aus einem NE-Metall, zum Beispiel Kupfer, Nickel oder Messing abscheidet. Im Anschluss daran kann eine Chromschicht mit zumindest einem Glanzgrad aufgetragen werden.

Zur exakten Bearbeitung der herzustellenden Oberflächenstruktur auf dem Trägermaterial ist vorgesehen, dass die Nachführung des Bearbeitungskopfes in einem Abstand von 1 cm bis 20 cm gegenüber der Oberfläche erfolgt. Hierbei ist im Weiteren

vorgesehen, dass der Bearbeitungskopf in Abhängigkeit einer sich ergebenden

Abstandsänderung, beispielsweise aufgrund von geringen Unebenheiten des

Trägermaterials, zwischen Oberfläche und Bearbeitungskopf automatisch nachgeführt wird. Hierdurch wird erreicht, dass bei ansonsten gleichbleibenden Steuerungsdaten des Bearbeitungskopfes die Breite der zu bearbeitenden Fläche aufgrund eines sich ändernden Abstandes nicht verändert wird.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass vorzugsweise die Verwendung von digitalisierten Daten einer Oberflächenstruktur von natürlich

gewachsenen Rohstoffen, wie beispielsweise Holzoberflächen, oder natürlicher

Mineralien, insbesondere Natursteinoberflächen, oder künstlich hergestellter Strukturen, beispielsweise keramische Oberflächen, zugrunde gelegt wird. Mithilfe des dreidimensionalen Schichtaufbaus können somit sämtliche gewünschten Oberflächenstrukturen auf die Pressbleche oder Endlosbänder aufgetragen werden, um diese anschließend zum Verpressen von Werkstoffplatten einzusetzen. Soweit mithilfe der Presswerkzeuge Kunststofffolien, Trennfolien, PVC-Oberflächen oder LVT verpresst werden sollen, können diese ebenfalls auf natürlichen Oberflächenstrukturen oder künstlichen

Oberflächenstrukturen basieren. Soweit Scheckkarten, Pässe, Kreditkarten oder sonstige Plastikkarten verpresst werden, stehen in der Regel sicherheitsrelevante Merkmale im Vordergrund, die entweder durch eine äußere Verpressung nur auf der Dekorschicht aufgebracht sind oder ggf. ebenso mithilfe des Presswerkzeuges in die äußerste Schicht zusätzlich eingepresst werden können. In diesem Fall kann es sich um Holzabzeichen, Firmenkennzeichnungen oder besondere grafische Symbole handeln.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist die Verwendung eines 3D-Scanners zur Erfassung der Oberflächenstruktur und Berechnung von digitalisierten Daten zur Festlegung einer 3D-Topografie vorgesehen, welcher mithilfe umlenkbarer Spiegel die gesamte Oberfläche der Vorlagen naturgetreu scannt, oder durch Abtasten der gesamten Oberflächenstruktur mithilfe eines durch zumindest einen Spiegel umgelenkten Laserstrahls und der hieraus erhaltenen Reflektionen erfasst. Ebenso könnte ein 3D-Mikroskop eingesetzt werden, welches zusätzlich ausreichende und verbesserte Daten der Tiefenstruktur liefert. Alternativ können Graustufenabbildungen einer

Oberflächenstruktur verwendet werden. Die hierdurch gewonnenen digitalisierten Daten der 3D-Topografie werden anschließend in die 2D-Schichtstruktur konvertiert, sodass der Bearbeitungskopf angesteuert werden kann.

Um die Erfassung der vorliegenden digitalisierten 3D-Daten und insbesondere die Weiterverarbeitung zu vereinfachen, ist in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass eine Konvertierung der digitalen 3D-Daten, insbesondere durch Interpolation und Datenreduktion zur Ermittlung der digitalisierten Daten der 2D- Schichten und Steuerung des Bearbeitungskopfes vorgenommen wird.

Für den dreidimensionalen Schichtaufbau zur Oberflächenstrukturierung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Oberflächenstruktur unabhängig eines sich wiederholenden Rapports in Teilbereiche unterteilt wird, welche jeweils sequenziell bearbeitet werden oder zumindest teilweise von mehreren Bearbeitungsköpfen parallel bearbeitet werden. Die Grenzen der Teilbereiche sind hierbei frei wählbar und werden vorzugsweise in der Art festgelegt, dass die Grenzen mit unbearbeiteten Bereichen der Oberfläche zusammenfallen, sodass Ungenauigkeiten, die technisch bedingt sind, bei der Oberflächenstrukturierung nicht in Erscheinung treten. In Abhängigkeit des verwendeten Bearbeitungskopfes können die festgelegten Teilbereiche eine Kantenlänge von 10 cm bis 100 cm, vorzugsweise 50 cm, aufweisen.

Bei der Anwendung des Verfahrens ist im Weiteren vorgesehen, dass die Laserstrahlen eines Laser oder eines Elektronenstrahls einer Elektronenstrahlquelle unter einem Winkel zur Senkrechten (z-Koordinate) auf die Oberfläche auftreffen. Hierbei ist eine Fokussierung des Laser- oder Elektronenstrahls auf einen Durchmesser von 2 nm bis 10 nm möglich.

Um technisch bedingte Unterbrechungen der Oberflächenstrukturierung, das heißt Auftragen des verwendeten Schichtmaterials vornehmen zu können und eine weitere Bearbeitung im Anschluss durchzuführen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass auf der Oberfläche Messpunkte vorgesehen sind, welche eine jederzeitige Kontrolle der Position des Bearbeitungskopfes erlauben, sodass eine Korrektursteuerung erfolgen kann und der Bearbeitungskopf exakt in der Position seine Arbeit wieder aufnehmen kann, wo diese zuvor unterbrochen worden ist.

Die fertig gestellten Pressbleche oder Endlosbänder können nach erfolgter Strukturierung weiteren Behandlungsverfahren unterzogen werden. Beispielsweise können mehrere Chromschichten mit unterschiedlichen Glanzgraden aufgetragen werden, wobei zunächst eine vollflächige Verchromung erfolgt und entweder die erhabenen oder die tieferliegenden Bereiche der Oberflächenstrukturierung mit einer Maske abgedeckt werden, um im Anschluss zumindest eine zweite Verchromungsschicht aufzutragen. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Glanzgrad durch Glanzbäder, mechanische Nachbehandlung oder Oberflächenätzung zu beeinflussen. Nach Beendigung dieser weiteren Verfahrensschritte ist das Pressblech oder Endlosband fertiggestellt und für den vorgesehenen Einsatzzweck verwendbar. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der ein dreidimensionaler Schichtaufbau auf großformatigen

Pressblechen oder Endlosbändern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgetragen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Vorrichtungsaufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zumindest eine Auflageeinrichtung für die zu bearbeitenden Materialien, zumindest einen Bearbeitungskopf und eine Schlittenführung zur Führung und/oder Bewegung des Bearbeitungskopfes in eine beliebige Position oder Nachführung eines Arbeitstisches innerhalb einer durch eine x- und y-Koordinate aufgespannten Ebene, sowie unabhängige Antriebselemente zum Anfahren der Position und einer Steuereinheit, welche zur Führung, Positionierung und Steuerung des Bearbeitungskopfes oder des Arbeitstisches vorgesehen ist, umfasst. Hierbei erfolgt die Ansteuerung der x- und y- Koordinaten durch die digitalisierten Daten einzelner 2D-Schichten der 3D-Topografie, wobei mithilfe des wenigstens einen Bearbeitungskopfes das verwendete Schichtmaterial verfestigt wird.

Die zur Anwendung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung besteht zunächst aus einer Auflageeinrichtung, auf der die Pressbleche oder Endlosbänder gelagert werden können. Aufgrund der Größe der zu bearbeitenden Pressbleche oder Endlosbänder mit zumindest einer Kantenlänge von mehr als einem Meter muss diese Auflageeinrichtung großformatig ausgebildet sein und eine ebene Auflage der Pressbleche bzw. Endlosbänder ermöglichen. Mithilfe einer Schlittenführung wird die Bewegung des Bearbeitungskopfes in einer durch eine x- und y-Koordinate aufgespannten Ebene ermöglicht, wobei unabhängige Antriebselemente zum Anfahren der Position vorgesehen sind. Über eine Steuereinheit, welche die digitalisierten Daten einzelner 2D-Schichten der 3D-Topografie zugeleitet werden, erfolgt hierbei die Führung, Positionierung und Steuerung des Bearbeitungskopfes bzw. des Arbeitstisches, wenn der Bearbeitungskopf fest positioniert ist. Der hierbei verwendete Bearbeitungskopf dient dazu, das verwendete Schichtmaterial in Pulverform, pastöser, gasförmiger oder flüssiger Form zu verfestigen.

In weiterer Ausgestaltung des Vorrichtungsanspruches ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Bearbeitungsköpfe in einer Koordinatenrichtung in der Ebene angeordnet und gemeinsam in Richtung der weiteren Koordinate verfahrbar sind. Die Bearbeitungsköpfe können hierbei in einem Abstand von 1 cm bis 20 cm gegenüber der Oberfläche angeordnet sein, wobei eine Fläche mit einer Kantenlänge von 10 cm bis 100 cm, vorzugsweise 50 cm, durch einen Bearbeitungskopf bearbeitet werden kann.

In weiterer Ausgestaltung des Vorrichtungsanspruches ist vorgesehen, dass die

Auflageeinrichtung eine ebene Planfläche aufweist, welche in eine Vielzahl von

Teilflächen unterteilt ist und innerhalb der Teilflächen über Ansaugöffnungen für eine Vakuumansaugeinrichtung verfügt. Mithilfe der Vakuumansaugeinrichtung wird das Pressblech oder Endlosband angesaugt, sodass dieses auf der Auflageeinrichtung plan aufliegen kann und für die weiteren Bearbeitungsschritte durch den Bearbeitungskopf, in einer festen Position gehalten wird, um Verschiebungen der Pressbleche oder Endlosbänder zur Oberflächenstrukturierung durch einen Versatz zu vermeiden.

Die fertig gestellten Pressbleche oder Endlosbänder können, wie bereits zum Verfahren erwähnt, nach erfolgter Strukturierung weiteren Behandlungsverfahren unterzogen werden. Beispielsweise können mehrere Chromschichten mit unterschiedlichen

Glanzgraden aufgetragen werden, wobei zunächst eine vollflächige Verchromung erfolgt und entweder die erhabenen oder die tieferliegenden Bereiche der Oberflächen- strukturierung mit einer Maske abgedeckt werden, um im Anschluss zumindest eine zweite Verchromungsschicht aufzutragen. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Glanzgrad durch Glanzbäder, mechanische Nachbehandlung oder Oberflächenätzung zu beeinflussen. Nach Beendigung dieser weiteren Verfahrensschritte ist das

Pressblech oder Endlosband fertiggestellt und für den vorgesehenen Einsatzzweck verwendbar. Die mithilfe des dreidimensionalen Schichtaufbaus hergestellte Oberflächenstrukturie- rung der Presswerkzeuge, insbesondere eines metallischen Pressbleches oder

Endlosbandes, sind dafür vorgesehen, dass diese zum Verpressen und/oder Prägen von Werkstoffplatten, Kunststofffolien, Trennfolien, PVC-Oberflächen, LVT (luxury vinyl tiles), Scheckkarten, Pässe, Kreditkarten oder Plastikkarten eingesetzt werden, wobei durch den Pressvorgang eine naturgetreue Oberflächenstruktur bis zu einer Tiefe von 500 pm erhalten wird, und wobei zur Strukturierung der Oberfläche des Presswerkzeugs für die Ansteuerung der x- und y-Koordinate digitalisierte Daten einer 2D-Schicht einer 3D-Topografie einer Oberflächenstruktur verwendet werden, und wobei die Oberfläche partiell bearbeitet und eine Reproduktion einer vorbestimmten 3D- Topografie einer Oberflächenstruktur oder deren Negativ auf der Oberfläche des Presswerkzeugs durch Auftragen eines Schichtmaterials erfolgt.

Die Erfindung betrifft im Weiteren eine Werkstoffplatte mit einer zumindest teilweise geprägten Oberfläche, welche unter Verwendung eines Pressbleches oder Endlosbandes hergestellt wird, welches nach einem der Verfahrensansprüche und unter

Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Vorrichtungsansprüche hergestellt wurde.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden digitalisierte Daten einer 3D-Topographie einer Oberflächenstruktur von natürlich gewachsenen Rohstoffen, wie beispielsweise Holzoberflächen oder natürliche

Mineralien, wie insbesondere Natursteinoberflächen, oder künstlich hergestellte Strukturen, wie beispielsweise keramische Oberflächen, als Vorlage verwendet. Die digitalisierten Daten können beispielsweise mithilfe eines Scanners erfasst werden, welcher mithilfe umlenkbarer Spiegeltechnik die gesamte 3D-Topographie einer Oberflächenstruktur naturgetreu erfasst oder durch Abtasten der gesamten SD- Topographie einer Oberflächenstruktur einer Vorlage mithilfe eines durch zumindest einen Spiegel umgelenkten Laserstrahls und der hieraus erhaltenen Rejektionen erfasst. Bevorzugt kann ein 3D-Mikroskop mit einer verbesserten Tiefenauflösung verwendet werden. Zur Oberflächenstrukturierung können ferner die digitalisierten Daten von Graustufenbildern einer Oberflächenstruktur verwendet werden. Dabei wird die Farbskala zwischen Weiß und Schwarz in eine gewünschte Anzahl von Intervallen unterteilt. Anschließend wird jedem Intervall ein Zahlenwert zugeordnet. Dem Intervall, das der Farbe Weiß entspricht oder dem Intervall, das der Farbe Schwarz entspricht, wird die Zahl Null zugeordnet. Die Intervalle werden dann bis zum gegenüberliegenden Ende der Farbskala fortlaufend durchnummeriert. Die z-Koordinate kann die den Intervallen entsprechenden Zahlenwerte oder beliebige Vielfache davon annehmen und zur Fertigung der 2D-Schichten verwendet werden.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass einfache

Trägerkörper, beispielsweise Stahlbleche, verwendet werden, auf die ein dreidimensionaler Schichtaufbau zur Oberflächenstrukturierung entweder aufpolymerisiert oder aufgesintert wird. Hierdurch sind aufwändige Ätzverfahren mit vorherigem Auftragen eines Ätzresists (Maske) entbehrlich. Dieses Verfahren zeichnet sich somit als äußerst umweltfreundliches Verfahren aus, auch wenn gegebenenfalls zum Finish das

Auftragen von weiteren Metallschichten, insbesondere Hartchromschichten, vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 in einer Draufsicht ein Pressblech mit einer Oberflächenstrukturierung,

Fig. 2 in einer stark vergrößerten Detailansicht den Schichtenaufbau der

Oberflächenstrukturierung des Pressbleches gemäß Figur 1 , und

Fig. 3 in einer Draufsicht eine schematische Ansicht einer Vorrichtung

zur Herstellung der Pressbleche. Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Pressblech 1 , welches zur Herstellung von Werkstoffplatten eingesetzt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt das Pressblech 1 eine Oberflächenstrukturierung 2, die einer Holzmaserung entspricht. Das Pressblech 1 wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung von digitalisierten Daten einer 3D-Topografie hergestellt, bei dem die Strukturierungen durch Auftragen von einer Vielzahl von einzelnen 2D-Schichten hergestellt wurden. Nach Abschluss der Oberflächenstrukturierung wird entweder vollflächig oder partiell eine, gegebenenfalls auch mehrere Chromschichten aufgetragen. Damit ist das Pressblech 1 zur Verpressung von Werkstoffplatten verwendbar.

Figur 2 zeigt in einer stark vergrößerten Darstellung den Querschnitt des Pressbleches 1 mit Oberflächenstrukturierung 2. Auf eine Trägerblech 3 sind hierbei eine Vielzahl von einzelnen Schichten 4 aufgetragen, die in ihrer Formgebung der gewünschten

Oberflächenstrukturierung entsprechen. Die einzelnen Schichten 4 werden mithilfe eines Bearbeitungskopfes verfestigt und im Anschluss mit einer Chromschicht 5 versehen. Alternativ können mehrere Chromschichten verwendet werden, die

beispielsweise auf den Erhebungen 6, bzw. tieferliegenden Bereichen 7 unterschiedliche Glanzgrade entstehen lassen.

Figur 3 zeigt in einer Draufsicht eine Vorrichtung 20, die zur Herstellung der Oberflächenstrukturierung eines Pressbleches 1 vorgesehen ist. Das Pressblech 1 wird auf einem Arbeitstisch 21 gelagert, welcher mit einer Vielzahl von trichterförmigen

Vertiefungen 22 ausgestattet ist, die an eine Vakuumpumpe angeschlossen sind, sodass das Pressblech 1 nahezu vollständig eben auf dem Arbeitstisch 21 fixiert werden kann. Entlang des Pressbleches 1 sind Führungsschienen 23, 24 angeordnet, auf denen Gleitführungen 25, 26 verfahrbar angeordnet sind, wobei die Gleitführungen 25, 26 jeweils über einen Antriebsmotor verfügen. Die Gleitführungen 25, 26 sind über eine Traverse 27 miteinander verbunden, welche zur Aufnahme eines Bearbeitungskopfes 28 vorgesehen ist. Der Bearbeitungskopf 28 ist ebenfalls über Antriebsmotoren quer zur Längserstreckung der Führungsschienen 23, 24 bewegbar, sodass der Bearbeitungskopf 28 jede Position oberhalb des Pressbleches 1 erreichen kann. Bei dem Bearbeitungskopf 28 handelt es sich gemäß der vorliegenden Erfindung um einen elektromagnetische Strahlung erzeugenden Bearbeitungskopf 28 oder einen Elektronenstrahl aussendenden Bearbeitungskopf 28, mit dessen Hilfe die gewünschte Oberflächenstrukturierung des Pressbleches 1 vorgenommen wird. Hierzu werden eine Vielzahl von einzelnen Schichten übereinander aufgetragen, und gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren verfestigt, sodass die Schichten auf dem Trägermaterial 3 des Pressbleches 1 anhaften und nach Abschluss mit einer Chromschicht überzogen werden können.

Der Bearbeitungskopf 28 wird hierbei zum Aufbringen der Schichten durch eine Steuereinheit 29 bewegt, die anhand der 3D-Topographie und der hieraus ermittelten digitalisierten 2D-Schichten den Bearbeitungskopf 28 in die gewünschte Position mithilfe der Antriebsmotoren der Gleitführung 25, 26 verfährt.

Bezugszeichenliste

1 Pressblech

2 Oberflächenstrukturierung

3 Trägermaterial

4 Schichten

5 Chromschicht

6 Erhebungen

7 tieferliegende Bereiche

20 Vorrichtung

21 Arbeitstisch

22 trichterförmige Vertiefungen

23 Führungsschiene

24 Führungsschiene

25 Gleitführung

26 Gleitführung

27 Traverse

28 Bearbeitungskopf

29 Steuereinheit