Insbesondere bei Armaturenverkleidungen im Cockpit von Kraft- fahrzeugen werden Formteile verwendet, die eine strukturier- te, insbesondere genarbte, Oberfläche haben. Die einzelnen Elemente der Oberflächenstruktur sind beispielsweise linien- artige oder flächige Vertiefungen.

Zur Herstellung der Formteile ist es bekannt, die Form auf etwa 300° C aufzuheizen, das Rohmaterial, insbesondere ein Kunstharzpulver, in die aufgeheizte Form einzustreuen und die Form zu rütteln, so daß sich das Rohmaterial über die negativ strukturierte Oberfläche der Form und ggf. über nicht struk- turierte Bereiche der Formoberfläche verteilt. Beim Auftref- fen des Rohmaterials auf die Formoberfläche schmilzt es und verbindet sich zu dem Formteil. Dabei paßt es sich an die Negativstruktur der Formoberfläche an, so daß die positiv strukturierte Oberfläche des Formteils entsteht.

Bei dem bekannten Verfahren wird das Rohmaterial durch Wärme- leitung von der Form in das Rohmaterial hinein erwärmt. Da die treibende Kraft für die Wärmeleitung der Temperaturun- terschied zwischen der Form und dem Rohmaterial ist, muß die Temperatur der Form erhöht werden, wenn das Rohmaterial schneller erwärmt werden soll. Je nach Material gibt es ande- rerseits eine mehr oder weniger hohe Höchsttemperatur, über die hinaus das Rohmaterial oder das bereits teilweise mitei- nander verschmolzene Material nicht erwärmt werden darf.

Da das Rohmaterial sehr teuer ist, beträgt die Dicke der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Formteile in der Regel nicht mehr als 0,3 mm.

Andererseits muß bei dem bekannten Verfahren eine ausrei- chende Menge Rohmaterial auf die Oberfläche der Form aufge- bracht werden, damit sich das Rohmaterial so gleichmäßig verteilen kann, daß das fertiggestellte Formteil überall eine ausreichende Dicke hat. Dabei bleibt überschüssiges, nicht vollständig verschmolzenes Rohmaterial übrig, das w eder entfernt werden muß. Typischerweise muß etwa 2/3 des aufge- brachten Rohmaterials wieder entfernt werden. Dieses Rohmate- rial ist nur eingeschränkt wiederverwendbar, da zumindest teilweise bereits eine Erwärmung und Verformung stattgefunden hat.

Schließlich wird bei dem bekannten Verfahren die Form abge- kühlt, um das hergestellte Formteil ablösen und entnehmen zu können. Die in der Form gespeicherte Wärme geht dabei verlo- ren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine möglichst schnelle und Rohmaterial sparende Serienferti- gung der Formteile erlauben. Eine weitere Aufgabe der Erfin-

dung besteht darin, ein geeignetes Mittel zur Erwärmung des Rohmaterials anzugeben.

Die Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des An- spruchs 9 und durch eine Verwendung mit den Merkmalen des An- spruchs 16 gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der je- weils abhängigen Ansprüche.

Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Rohmaterial zumindest teilweise durch Infrarotstrahlung zu erwärmen. Die Erwarmung des Rohmaterials wird zumindest teil- weise durch Absorption der Infrarotstrahlung bewirkt. Fur die Vorrichtung zum Herstellen der Formteile wird vorgeschlagen, eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Infrarotstrahlung vorzusehen, die derart angeordnet ist, daß die Infrarotstrah- lung in das zu erwärmende Rohmaterial einstrahlbar ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine Durchwärmung des Roh- materials zumindest teilweise ohne den langsamen Prozeß der Warmeleitung stattfindet. Weiterhin kann das Rohmaterial zu- erst in die Form eingebracht werden bzw. im Bereich der nega- tiv strukturierten Oberfläche der Form angeordnet werden und erst danach mit der Erwärmung des Rohmaterials begonnen wer- den. Somit kann ohne die Gefahr einer zu früh beginnenden Verschmelzung des Rohmaterials dieses in der gewünschten Weise verteilt werden. Es wird daher nur so viel Rohmaterial benötigt, wie zur Bildung des gewünschten Formteils erfor- derlich ist. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf be- schränkt, mit der Erwärmung des Rohmaterials erst nach dem Aufbringen auf die Oberfläche der Form zu beginnen. Vielmehr kann mit einer Infrarotbestrahlung des Rohmaterials schon begonnen werden, bevor das gesamte benötigte Rohmaterial an der Oberfläche der Form angeordnet ist. Insbesondere ist auch das schichtweise Aufbringen und Erwärmen des Rohmaterials in

mehreren Schritten möglich. Vor allem, wenn die Bestrahlung des Rohmaterials von derselben Seite der Form her wie das Aufbringen des Rohmaterials vorgenommen wird, ist das schich- tenweise Aufbringen und Verschmelzen des Rohmaterials von Vorteil, da die Erwärmungswirkung der Infrarotstrahlung mit zunehmender Eindringtiefe abnimmt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Infrarotstrahlung durch das Material der Form hindurch in das Rohmaterial eingestrahlt. Damit kann eine räumliche Trennung der Bestrahlungseinrichtung und der Einrichtung zum Aufbrin- gen des Rohmaterials erreicht werden. Dies erleichtert einer- seits die Konstruktion der Vorrichtung zum Herstellen der Formteile und verringert andererseits die Gefahr, daß Rohma- terial mit Teilen der Einrichtung zum Bestrahlen des Rohmate- rials in Kontakt tritt. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, das Rohmaterial nur von einer Seite her zu be- strahlen. Vielmehr kann das Rohmaterial aus mehreren Richtun- gen bestrahlt werden. Dabei kann insbesondere eine Mehrzahl von Infrarot-Strahlungsquellen und/oder eine Einrichtung zum Umlenken der Infrarotstrahlung eingesetzt werden. Die Be- strahlung des Rohmaterials aus mehreren Richtungen hat den Vorteil, daß auch Rohmaterial mit großeren Schichtdicken schnell durchwärmt werden kann, z. B. Schichtdicken von mehr als 1 mm.

Unter dem Ausdruck"anordnen des Rohmaterials an einer Ober- fläche der Form"wird verstanden, daß eine Relativbewegung des Rohmaterials und der Form stattfindet, wobei das Rohmate- rial und/oder die Form bewegt werden kann.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Rohmaterial mittels elektrischer Feldkräfte in Anlage an die Negativ- struktur gebracht. Insbesondere bei Verwendung eines Pulvers und/oder Granulates als Rohmaterial können somit an sich

bekannte Verfahren zum Auftragen von Rohmaterial an einer Oberfläche angewendet werden. Dabei kann auf schnelle und gleichmaßige Weise exakt die gewünschte Verteilung des Rohmaterials erreicht werden. Ein Vorteil dieser Weiter- bildung besteht darin, daß auch dann überschüssiges Rohma- terial vermieden wird, wenn die Erwärmung des Rohmaterials schon vor dem Aufbringen des vollstandigen Rohmaterials begonnen wird.

Vorzugsweise wird das aus dem Rohmaterial hergestellte Form- teil von der Negativstruktur abgelöst, indem ein Fluid, ins- besondere ein Gas, durch Öffnungen in der Form hindurch gegen die Oberflächenstruktur geleitet wird. Diese Vorgehensweise ist besonders schonend für das hergestellte Formteil und sie vereinfacht das Ablösen des Formteils von der Form. Sofern auch ein Warmeubertrag von der Form auf das zu erwarmende Rohmaterial ausgenutzt werden soll und die Form daher eine bestimmte Temperatur haben soll, ist weiterhin von Vorteil, daß die Form nicht abgekühlt werden muß, um das Formteil abzulösen. Das Rohmaterial für das nächste herzustellende Formteil kann daher früher an der Oberflache der Form ange- ordnet werden und eine vorherige Erwärmung der Form ist nicht oder nur geringfügig erforderlich.

Vorzugsweise liegen zumindest wesentliche, die Erwärmung des Rohmaterials bewirkende, Strahlungsanteile der Infrarotstrah- lung im Wellenlängenbereich des nahen Infrarot. Unter nahem Infrarot wird der Wellenlängenbereich verstanden, der zwi- schen dem sichtbaren Wellenlängenbereich und 1,2 um Wellen- lange liegt. Insbesondere wird die Infrarotstrahlung von einer Temperatur-Strahlungsquelle emittiert, die eine Emis- sionstemperatur von 2500 K oder höher hat, insbesondere von 2900 K oder höher. Strahlungsquellen dieser Art sind be- sonders gut steuerbar und emittieren elektromagnetische Strahlung hoher Strahlungsflußdichte. Daher ist eine schnelle

und zeitlich exakt steuerbare Erwärmung des Rohmaterials mög- lich. Weiterhin können bestimmte Bereiche, etwa Bereiche mit größerer Schichtdichte des Rohmaterials mit höherer oder niedrigerer Strahlungsflußdichte bestrahlt werden. Vor allem aber lassen sich innerhalb weniger Sekunden Formteile mit fast beliebigen Schichtdicken herstellen.

Strahlungsanteile, die von dem zu erwärmenden Rohmaterial nicht absorbiert wurden, werden vorzugsweise in Richtung des Rohmaterials zurück reflektiert. Zur Reflexion kann die Form selbst beitragen, etwa Ränder oder andere, nicht durch Rohmaterial abgedeckte, Teile der Form und es können zusätzliche, separate Reflektoren verwendet werden.

Vorzugsweise wird das Material der Form derart ausgewählt oder vorbereitet, daß sein Absorptionsgrad im nahen Infrarot Werte kleiner als 0,4, insbesondere kleiner als 0,2 hat. Wenn die Infrarotstrahlung durch das Material der Form hindurch in das Rohmaterial eingestrahlt wird, findet nur eine geringe Schwächung der Infrarotstrahlung statt. Andererseits nimmt die Form abhängig von der Dauer und Leistung der Bestrahlung eine bestimmte Temperatur an, die vorteilhaft für die Serien- fertigung der Formteile ist. Zu Beginn der Erwarmung des Rohmaterials überträgt die Form Wärme auf das Rohmaterial durch Wårmeleitung. Je nach Höhe der Formtemperatur und je nach Höhe der für die Herstellung der Form erforderliche Temperatur des Rohmaterials, findet mit fortschreitender Erwarmung des Rohmaterials entweder ein weiterer Wärmeüber- trag von der Form auf das Rohmaterial statt, oder verliert das Rohmaterial zumindest weniger Wärme an die Form als bei kalter Form.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung weist diese eine Ein- richtung zur Erzeugung elektrischer Feldkräfte auf, um das Rohmaterial an der Formoberfläche anzuordnen. Insbesondere

ist die Form an der Oberfläche elektrisch leitfähig. Als ge- eignetes Material für die Form, um die Infrarotstrahlung durch die Form hindurch in das Rohmaterial einzustrahlen, wird Quarzglas vorgeschlagen.

Bei einer Weiterbildung weist die Form Öffnungen auf, um ein Fluid, insbesondere ein Gas, an die Oberfläche mit der Nega- tivstruktur zu leiten und ein anliegendes Formteil abzulösen.

Insbesondere sind die Offnungen ventilartig ausgebildet, um einen Fluidstrom in umgekehrte Richtung zu blockieren und/oder um die Oberfläche der Form zumindest annähernd voll- ständig zu schließen.

Weiterhin wird die Verwendung einer Infrarot-Strahlungsquelle zur Strahlungserwärmung eines Rohmaterials vorgeschlagen, um aus dem an einer Negativform anliegenden Rohmaterial ein oberflächenstrukturiertes Formteil zu bilden, wobei zumindest ein Teil der zum Erwärmen des Rohmaterials erforderlichen Energie durch elektromagnetische Strahlung von der Infrarot- Strahlungsquelle in das Rohmaterial übertragen wird.

Vorzugsweise wird zumindest ein Teil der Infrarotstrahlung durch das Material der Negativform hindurch in das Rohmate- rial eingestrahlt.

Bevorzugtermaßen weist die Infrarot-Strahlungsquelle einen Temperaturstrahler auf, der bei Emissionstemperaturen von 2500 K oder höher, insbesondere von 2900 K oder höher, be- treibbar ist.

Vorzugsweise ist die Infrarot-Strahlungsquelle eine Halogen- lampe.

In weiterer Ausgestaltung weist die Infrarot-Strahlungsquelle einen Röhrenstrahler mit einem sich in einer strahlungsdurch- lässigen Röhre, insbesondere in einer Quarzglasröhre, erstreckenden Glühfaden auf.

Die Infrarot-Strahlungsquelle kann mit einem Reflektor zur Reflexion von emittierter Strahlung in Richtung des zu er- wärmenden Rohmaterials kombiniert sein.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Erfindung ist je- doch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen : Fig. 1 Eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen mit einer Oberflächenstruktur in schematischer Schnitt- darstellung, Fig. 2 eine Ansicht der Oberflachenstruktur eines in der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellen Formteils und Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Infrarot-Strahlungs- quelle zur Bestrahlung von Rohmaterial.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Form 2 mit einer Strukturoberfläche 4 auf zur Herstellung von Formteilen 1 mit der in Fig. 2 dargestellten Oberflachenstruktur. Die Strukturoberflache 4 ist dabei ein Negativ der in Fig. 2 ge- zeigten strukturierten Oberfläche 11 des Formteils l. Die strukturierte Oberfläche 11 weist linienartige Vertiefungen 12 auf, die sich teilweise kreuzen und eine sogenannte ge- narbte Oberfläche bilden. Dementsprechend weist die Struktur- oberflache 4 der Form 2 in Fig. 1 nicht dargestellte linien- artige Erhebungen auf.

Eine Pulvereinrichtung 6 mit Pulvervorrat 7 enthält einen Vorrat von Kunstharzpulver 3. Um ein Formteil 1 herzustellen, wird mittels der Pulvereinrichtung 6 das Kunstharzpulver 3 in der gewünschten Dicke und Verteilung auf die Strukturober- fläche 4 aufgebracht. Um darzustellen, daß es sich bei der auf der Strukturoberfläche 4 der Form 2 angeordneten Schicht sowohl um Kunstharzpulver 3 als auch um ein bereits fertigge- stelltes Formteil 1, oder um beliebige Zwischenstufen handeln kann, ist diese Schicht in Fig. 1 sowohl mit dem Bezugszei- chen 1 als auch mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist weiterhin eine Einrichtung zum Erzeugen elektrischer Feldkräfte auf, um das Kunstharzpulver 3 von der Pulvereinrichtung 6 auf der Struk- turoberfläche 4 zu deponieren. Die Einrichtung zum Erzeugen von elektrischen Feldkräften weist eine Hochspannungsquelle 8 auf. Der positive Pol der Hochspannungsquelle 8 ist über eine elektrische Leitung mit der Pulvereinrichtung 6 verbunden.

Der andere Pol der Hochspannungsquelle 8 ist über eine elek- trische Leitung 10 mit Erde 9 und mit der Form 2 verbunden.

Die Polung der Hochspannungsquelle kann auch umgekehrt sein.

Weiterhin ist unterhalb, d. h. auf der gegenüberliegenden Seite der Form 2, eine Infrarot-Strahlungsquelle 5 vorge- sehen.

Zur Herstellung eines Formteils 1 wird zunächst das Kunst- harzpulver 3 aufgrund der elektrischen Feldkräfte des Hoch- spannungsfeldes von der Pulvereinrichtung 6 auf der Struk- turoberfläche 4 angeordnet. Insbesondere mit Ausstoßen einer vorgegebenen Menge des Kunstharzpulvers 3 oder durch Steue- rung der Ausstoßmenge abhängig von einem Meßwert der auf die Strukturoberfläche 4 aufgebrachten Pulverdicke oder-menge wird das Kunstharzpulver 3 in der gewünschten Verteilung an der Strukturoberfläche 4 angeordnet.

Bereits während des Aufbringens des Kunstharzpulvers 3 oder danach wird das Kunstharzpulver 3 mit Infrarotstrahlung aus der Infrarot-Strahlungsquelle 5 bestrahlt. Dabei tritt Infra- rotstrahlung durch das Material der Form 2 hindurch in das Kunstharzpulver 3 ein und wird dort absorbiert. Durch das Kunstharzpulver 3 hindurch tretende Infrarotstrahlung kann mittels in Fig. 1 nicht dargestellter Reflektoren-in Richtung des Kunstharzpulvers 3 zurück reflektiert werden. Aufgrund der Bestrahlung erwärmt sich das Kunstharzpulver 3, schmilzt und bildet einen Materialverbund, so daß das Formteil 1 ent- steht. Abhangig von der Art des Kunstharzes findet unter Um- ständen eine Vernetzung des Kunstharzmaterials statt. Während der beschriebenen thermoplastischen Verformung paßt sich das Kunstharz der Negativstruktur der Strukturoberfläche 4 an, so daß die strukturierte Oberfläche 11 gebildet wird.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Erzeu- gung des elektrischen Hochspannungsfeldes können auch andere an sich bekannte, gleich wirkende Einrichtungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann das sogenannte"Tribo"-Verfahren angewendet werden, wobei die Pulverteilchen ausschließlich durch reibungselektrische Vorgänge beim turbulenten Durch- strömen eines Kunststoffkanals in einem Sprühorgan der Pul- vereinrichtung 6 aufgeladen werden.

Nach der thermoplastischen Verformung des Kunstharzes zu dem Formteil 1 wird das Formteil 1 von der Strukturoberfläche 4 abgelöst. Hierzu wird durch nicht dargestellte Leitungen Druckluft zugeführt. Diese Leitungen enden an der Unterseite der Form 2 an den dort beginnenden ventilartigen Öffnungen 15. Durch die Öffnungen 15 hindurch trifft die Druckluft auf die strukturierte Oberfläche 11 des Formteils 1 und hebt die- ses von der Strukturoberfläche 4 ab. Die Anzahl und der Durchmesser der ventilartigen Öffnungen 15 ist abhangig von

der Stabilität der Formteile 1, die mittels der Form 2 her- gestellt werden. Die Ausgestaltung der einzelnen ventil- artigen Offnungen ist an sich bekannt und wird hier nicht näher beschrieben. Bevorzugt wird die Verwendung solcher ventilartigen Öffnungen, deren Ventil zusammen mit der Strukturoberfläche 4 der Form 2 eine nahezu ununterbrochene durchgehende Oberfläche bilden. Dadurch wird eine Nachbear- beitung des Formteils 1 vermieden, beispielsweise das Entfer- nen von Vorsprüngen der strukturierten Oberfläche 11, die sich durch Eindringen des Kunstharzes in die. ventilartigen Offnungen 15 bilden könnten.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Infrarot-Strahlungs- quelle 5 ist in Fig. 3 dargestellt. Sie weist zwei Röhren- strahler 20 auf, die jeweils einen Wolfram-Faden 22 aufwei- sen. Die Wolfram-Fäden 22 sind Gluhfäden, die sich etwa in der Zentrumslinie einer langgestreckten Quarzglasröhre 21 erstrecken (in Fig. 3 senkrecht zur Bildebene). Die Röhren- strahler 20 sind in Ausnehmungen eines Reflektorkörpers 23 angeordnet, wobei die Ausnehmungen ebenfalls, entsprechend den Röhrenstrahlern 20, langgestreckt sind und jeweils ein parabolisches Querschnittsprofil aufweisen. Anstelle eines parabolischen Querschnittsprofils können auch andere Quer- schnittsprofile verwendet werden, beispielsweise trapez- förmige und/oder andere Querschnittsprofile, insbesondere zur Einstellung einer definierten Strahlungsverteilung in dem Kunstharz.

Die Oberflächen der in Fig. 3 gezeigten Ausnehmungen und die sich in horizontaler Richtung erstreckenden Oberflächen-be- reiche an der Unterseite des Reflektorkörpers 23 sind als Reflektorflächen 24 zur Reflexion der Infrarotstrahlung aus- gebildet. In der Anordnung von Fig. 1 läge die Unterseite des Reflektorkörpers 23 oben.

Durch Variation des elektrischen Stromes, der durch die Wolfram-Fäden 22 fließt, wird die Temperatur der Wolfram-Fä- den 22 und damit die spektrale Lage des Strahlungsfluß-dich- te-Maximums und die Gesamt-Strahlungsleistung der emittierten Strahlung eingestellt. Die Wolfram-Fäden 22 weisen eine ge- ringe thermische Trägheit auf, da ihre Masse und damit auch ihre Warmekapazität gering ist. Innerhalb von Sekundenbruch- teilen kann die volle Strahlungsleistung durch Einschalten des elektrischen Stromes erreicht werden und kann umgekehrt durch Abschalten des elektrischen Stromes die Emission von Strahlung gestoppt werden. Durch geeignete, an sich bekannte elektronische Steuerungseinrichtungen wird beim Einschalten des Stromes schnell ein zeitlich konstanter Temperaturwert der Wolfram-Fäden 22 erreicht.

Um eine Erwärmung des Reflektorkörpers 23 zu vermeiden, ist dieser vorzugsweise aktiv kühlbar, d. h. beispielsweise flüs- sigkeitsgekühlt. Somit erwärmt sich die Reflektor-oberfläche 24 höchstens geringfügig und trägt nicht nennenswert zu einer Totzeit der Regelung der Strahlungsflußdichte bei. Auf diese Weise kann die auf das Kunstharzmaterial eingestrahlte Infrarotstrahlung als Funktion der Zeit bei der Herstellung jedes einzelnen Formteils 1 exakt reproduziert werden.

Bezugszeichenliste 1 Formteil 2 Form 3 Kunstharzpulver 4 Strukturoberfläche 5 Infrarot-Strahlungsquelle 6 Pulvereinrichtung 7 Pulvervorrat 8 Hochspannungsquelle

9 Erde 10 elektrische Leitung 11 strukturierte Oberfläche 12 linienartige Vertiefungen 15 ventilartige Offnung 20 Röhrenstrahler 21 Quarzglasröhre 22 Wolfram-Faden 23 Reflektorkörper 24 Reflektoroberfläche