Oberflächen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Instandsetzung von strukturierten Oberflächen eines Bauteils.

Bei industriell hergestellten Bauteilen können solche Oberflä chen, die im Verwendungszustand einem Nutzer zugewandt sind, oberflächlich strukturiert sein, um so dem Nutzer einen ge wünschten optischen und/oder haptischen Eindruck zu vermit teln. Insbesondere ist es möglich, durch strukturierte Ober flächen zusammen mit geeigneter Farbgebung den Eindruck eines anderen Materials als das tatsächlich für das Bauteil verwen dete Material zu erzeugen. So lassen sich bspw. Holz- oder Steinoberflächen durch Kunststoffe besonders naturgetreu nach empfinden, wenn die Holzmaserung bzw. die Steinrauheit auf der Oberfläche des Bauteils nachgebildet ist. Beispiele für ent sprechende Bauteile mit strukturierten Oberflächen sind sog. Designfußbodenbeläge aus Polyvinylchlorid (PVC), die Stein-, Fließen- oder Holzoptik aufweisen können, Küchenarbeitsplatten aus Kunstharz mit Steinoptik oder Kunststofffurniere, wie sie bei Bauteilen für die Innenausstattung von Flugzeugen verwen det werden, die eine Holzoptik mitsamt entsprechender Maserung aufweisen.

Kommt es zu Beschädigungen der strukturierten Oberflächen ei nes Bauteils, bei dem ein Teil der strukturierten Oberfläche ausgelöst ist, bspw. aufgrund eines Abplatzens der Oberflä chenschicht infolge eines Stoßes, besteht regelmäßig der Wunsch, die Oberfläche des Bauteils wieder so instand zu set zen, dass keine oder nur eine geringe Restsichtbarkeit der re parierten Stelle vorhanden ist. Dies gilt insbesondere für solche Bauteiloberflächen, bei denen ein Austausch des gesam ten Bauteils nicht oder nur sehr aufwendig möglich ist. Eine Instandsetzung strukturierter Oberflächen mit einer ge ringen Restsichtbarkeit im derzeitigen Stand der Technik ist praktisch nur in sehr aufwendiger, handwerklich anspruchsvol ler Handarbeit möglich, die folglich sehr kostenintensiv ist. Die im Stand der Technik ebenfalls angewandten Prägetechnik, bei der ein in die Fehlstelle einer Oberfläche eingefülltes Material mithilfe eines Prägestempels mit einer Oberflächen strukturierung versehen und während der Anlage des Prägestem pels ausgehärtet wird, eignet sich - wenn überhaupt - nur für richtungsunabhängig, kleinteilige, zufällige Oberflächenstruk turen. Insbesondere bei richtungsabhängigen Oberflächenstruk turen - wie bspw. der Imitation einer Holzmaserung - treten jedoch regelmäßig Fehlprägungen auf, sodass die so reparierte Fehlstelle dauerhaft und deutlich sichtbar bleibt. Außerdem sind die für ein solches Reparaturverfahren verwendbaren Mate rialien nicht für jeden Anwendungszweck geeignet, da sie bspw. nicht ausreichend thermobeständig sind oder die Brandschutzan forderungen nicht erfüllen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Instandsetzung von strukturierten Oberflächen eines Bauteils zu schaffen, bei dem die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr oder nur noch im verminderten Umfang auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Haupt anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.

Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Instandset zung von strukturierten Oberflächen eines Bauteils mit einer Schadstelle umfassend eine Materialauslösung in einer Teilflä che der Oberfläche, mit den Schritten: a) Ermitteln einer Vergleichsfläche zur Teilfläche mit we nigstens vergleichbarer Oberflächenstruktur; b) Aufbringen von aushärtbarem und wenigstens im ausgehär teten Zustand transparenten Matrizenmaterial auf die Vergleichsfläche; c) Während das Matrizenmaterial an die Vergleichsfläche mit einem Anpressdruck angedrückt wird: Aushärten des Matrizenmaterials zu einer von der Vergleichsfläche rückstandsfrei ablösbaren, transparenten Matrize mit der Negativform der Oberflächenstruktur der Vergleichs fläche; d) Auffüllen der Schadstelle der Teilfläche mit elektro magnetischer Bestrahlung aushärtbarem Material; e) Auflegen der Matrize auf das aushärtbare Material in der Schadstelle in einer Ausrichtung der Negativform der transparenten Matrize entsprechend der gewünschten Oberflächenstruktur an der Schadstelle; f) Während die Matrize auf die Schadstelle mit einem An pressdruck angedrückt wird: Bestrahlen des aushärtbarem Materials mit elektromagnetischer Bestrahlung durch die transparente Matrize bis das Material ausgehärtet ist; und g) Rückstandsfreies Entfernen der Matrize von dem ausge härteten Material an der Schadstelle. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Instandsetzung von strukturierten Oberflächen eines Bauteils, bei der ein Teil des die Oberfläche des Bauteils bildenden Materials aus gelöst ist. Bei einer entsprechenden Schadstelle kann es sich bspw. um Abplatzung, Stoßbeschädigungen oder tiefe Kratzer handeln. Es hat sich gezeigt, dass eine gemäß dem erfindungs gemäßen Verfahren reparierten Schadstelle im Hinblick auf die Oberflächenstruktur regelmäßig kaum sichtbar ist und die auch bei Bedarf erhöhten Anforderungen, bspw. hinsichtlich thermi scher oder mechanischer Belastungen oder dem Brandschutz, ge recht werden kann. Beide Vorteile lassen sich durch die erfin dungsgemäß vorgesehene Verwendung einer transparenten Matrize zur Ausformung der Struktur auf der Oberfläche im Bereich der Schadstelle realisieren: Aufgrund der Transparenz der Matrize kann diese zum einen bei ihrer Verwendung genau ausgerichtet werden, sodass Fehlprägungen effektiv vermieden werden können, zum anderen ist es aufgrund der Transparenz möglich, mit elektromagnetischer Bestrahlung aushärtbares Material zur Auf füllung der Schadstelle zu verwenden, welches durch die Mat rize hindurch zum Aushärten geeignet bestrahlt werden kann.

Um die Restsichtbarkeit einer instandgesetzten Schadstelle bestmöglich zu reduzieren, ist erfindungsgemäß außerdem vorge sehen, die für die spätere Instandsetzung verwendete Matrize für die instand zu setzende Schadstelle anhand einer Ver gleichsfläche - also einer Fläche, die auch in Hinblick auf die Oberflächenstruktur der Teilfläche mit der Schadstelle vergleichbar, vorzugsweise identisch ist - erstellt wird, um so eine bestmögliche Anpassung der Oberflächenstruktur im Be reich der Schadstelle zu erreichen. Die Vergleichsfläche kann dabei auf demselben Bauteil zu finden sein, an dem sich auch die instand zu setzende Schadstelle befindet. Dies gilt insbe sondere für sich wiederholende Oberflächenstrukturen. Alterna tiv ist es auch möglich, die Vergleichsfläche auf einem be schädigungsfreien Bauteil aufzufinden, welches zu dem instand zu setzenden Bauteil identisch ist. In diesem Fall kann die Vergleichsfläche auf dem beschädigungsfreien Bauteil identisch zur die Schadstelle aufweisenden Teilfläche gewählt werden. In andere Worten kann die Matrize also an genau der Stelle des beschädigungsfreien Bauteils hergestellt werden, an der sich bei dem instand zu setzenden Bauteil die Schadstelle wieder findet. Insbesondere bei industriell in Serie hergestellten Bauteilen ist eine solche Vorgehensweise möglich.

Nach dem Ermitteln einer geeigneten Vergleichsfläche wird aus härtbares und wenigstens im ausgehärteten Zustand transparen tes Matrizenmaterial auf die gesamte Vergleichsfläche aufge bracht. Bspw. kann es sich beim Matrizenmaterial um transpa rentes Harz handeln. Bei dem Harz kann es sich bspw. um ein Epoxid-Harz, ein Acryl-Harz oder ein Polyurethan-Harz handeln. Wesentlich ist lediglich, dass das Harz im ausgehärteten Zu stand transparent und außerdem ausreichen formstabil ist, um später formgebend für das aushärtbare Material zu sein. Um das spätere rückstandsfreie Ablösen der ausgehärteten Matrize si cher zu gewährleisten, kann bei Bedarf vor dem Aufbringen des Matrizenmaterials ein geeignetes Trennmittel auf die Ver gleichsfläche aufgebracht werden.

Das aushärtbare Matrizenmaterial wird dann mit einem vorgege benen oder frei gewählten Anpressdruck an die Vergleichsfläche angedrückt und dann ausgehärtet. Das Aushärten kann in Abhän gigkeit der Materialeigenschaften des Matrizenmaterials erfol gen und bei Bedarf bspw. thermisch oder durch elektromagneti sche Bestrahlung, z. B. durch (UV-)Licht, angeregt werden.

Auch ist möglich, dass das Matrizenmaterial aufgrund einer chemischen Reaktion, bspw. von zwei kurz vor Anwendung ver mischten Komponenten, aushärtet.

Nach erfolgtem Aushärten liegt eine rückstandsfrei ablösbare, transparente Matrize mit der Negativform der Oberflächenstruk tur der Vergleichsfläche vor. Nach oder parallel zur Erstellung der transparenten Matrize wird die eigentliche Schadstelle in der Teilfläche des instand zu setzenden Bauteils mit Material aufgefüllt, welches durch elektromagnetische Strahlung, also insbesondere sichtbares Licht oder UV-Strahlung, ausgehärtet werden kann. Dabei kann die Schadstelle vor dem Auffüllen mit aushärtbarem Material bei Bedarf vergrößert werden, um die Kontaktfläche zwischen dem fraglichen Material und dem Bauteil zu vergrößern. Auch ist es möglich, bei Bedarf einen Hinterschnitt einzubringen, sodass die spätere Verbindung zwischen dem Material und dem Bauteil nicht nur einen StoffSchluss, sondern auch einen Form schluss umfasst.

Bei dem aushärtbaren Material kann es sich bevorzugt um Harz, bspw. auf Basis von Epoxid, Acrylat oder Polyurethane, han deln. Das Harz kann dabei so gewählt werden, dass es im ausge härteten Zustand die gewünschten oder vorgeschriebenen Eigen schaften, bspw. hinsichtlich thermischer oder mechanischer Be lastungen oder dem Brandschutz, aufweist. Selbstverständlich ist bevorzugt, dass der Farbton des aushärtbaren Materials entsprechend dem Farbton der Oberfläche an der Schadstelle ge wählt ist. Dabei ist insbesondere der Farbton des Materials im ausgehärteten Zustand relevant, um eine möglichst geringe Restsichtbarkeit der instandgesetzten Schadstelle zu errei chen.

Nach Auffüllen der Schadstelle der Teilfläche mit elektromag netischer Bestrahlung aushärtbarem Material wird anschließend die zuvor erstellte Matrize auf das aushärtbare Material in der Schadstelle in einer Ausrichtung der Negativform der transparenten Matrize entsprechend der gewünschten Oberflä chenstruktur an der Schadstelle aufgelegt. Da die Matrize ge mäß dem erfindungsgemäßen Verfahren transparent ist, kann die korrekte Ausrichtung der Matrize unmittelbar überprüft werden. Die korrekte Ausrichtung in allen drei Achsen ist dabei we sentlich, um die Restsichtbarkeit einer instandgesetzten Schadstelle soweit wie möglich zu reduzieren. Die Matrize wird dann auf die Schadstelle mit einem Anpress druck angedrückt. Dabei ist Anpressdruck vorzugsweise gleich dem Anpressdruck beim Aushärten des Matrizenmaterials zur Er stellung der Matrize. Zum Anpressen kann bspw. auf den An pressstempel, der bereits beim Aushärten des Matrizenmaterials verwendet wurde, zurückgegriffen werden.

Ist die Matrize in ihrem Umriss nicht an den Umriss der Schad stelle, bspw. durch entsprechende Nachbearbeitung, angepasst, sodass ggf. überschüssiges aushärtbares Material aus der Schadstelle seitlich an der Matrize vorbei austreten kann, kann die Schadstelle und/oder die Matrize mit einem Auslass für überschüssiges aushärtbares Material versehen werden. In dem ggf. überschüssiges Material austreten kann, ist gewähr leistet, dass die spätere Oberfläche im Bereich der Schad stelle mit der umliegenden Teilfläche bündig ist. Um zu vermeiden, dass evtl, austretendes Material auf der die Schadstelle umgebenden Teilfläche anhaftet, kann vor Auffüllen der Schadstelle mit aushärtbarem Material die Teilfläche um die Schadstelle mit einem Trennmittel versehen werden.

Wird die Matrize wie beschrieben in der zuvor überprüften Lage an das aushärtbare Material angedrückt, kann es durch die transparente Matrize hindurch elektromagnetisch, bspw. mit Licht im sichtbaren und/oder UV-Bereich, in einer für das Aus härten geeigneten Wellenlänge bestrahlt werden, bis es voll ständig ausgehärtet ist. Wird anschließend die Matrize von dem ausgehärteten Material an der Schadstelle rückstandsfrei entfernt, ist die Instand setzung der strukturierten Oberfläche in vielen Fällen bereits vollständig abgeschlossen. Lediglich in Fällen, in denen bspw. ein besonderer Oberflächenglanz erforderlich ist, um die Rest sichtbarkeit weiter zu reduzieren, kann das ausgehärtete Mate rial nach Entfernen der Matrize bei Bedarf mit einem Überzugs lack nachbearbeitet werden.

Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren strukturierten Oberflächen eines Bauteils mit einer Schad stelle umfassend eine Materialauslösung in einer Teilfläche der Oberfläche effizient und kostengünstig instand gesetzt werden können, ohne dass die reparierte Schadstelle im Nach hinein noch unmittelbar erkennbar ist. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft be schrieben. Es zeigen:

Figuren 1-8: schematische Darstellung einzelner Zwischen schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figuren 1 bis 8 sind exemplarisch einzelne Schritte des er findungsgemäßen Verfahrens anhand einer im Schnitt dargestell ten Oberfläche 2 eines Bauteils 1 gezeigt. Die Oberfläche 2 des Bauteils 1 ist strukturiert und weist sowohl Vertiefungen als auch Erhebungen auf. Im in Figur 1 gezeigten Ausgangszustand befindet sich in einer Teilfläche 3 der Oberfläche 2 eine Schadstelle 4, in der auf grund eines Stoßes mit einem spitzen Gegenstand eine Material auslösung vorliegt. Um die strukturierte Oberfläche 2 wieder instand zu setzen, wird zunächst eine Vergleichsfläche 5 ermittelt, deren Ober flächenstruktur mit der Oberflächenstruktur der Teilfläche 3 im Original- und somit im wiederherzustellenden Zustand über einstimmt. Im vorliegenden Beispiel befindet sich eine geeig nete Vergleichsfläche 5 unmittelbar auf dem Bauteil 1, welches auch die Schadstelle 4 aufweist. Es ist aber auch möglich, dass eine Vergleichsfläche 5 auf einem zum Bauteil 1 identi schen, jedoch nicht beschädigten Bauteil (nicht dargestellt) verwendet wird, wobei die Vergleichsfläche 5 an der zur Teil fläche 3 vergleichbaren Stelle auf dem identischen Bauteil ge wählt werden kann.

Im Bereich der Vergleichsfläche 5 wird ein Trennmittel 6 auf gebracht, welches zu einem späteren Zeitpunkt wieder rück standslos entfernt werden kann (Figur 2).

Anschließend wird im Bereich der Vergleichsfläche 5 ein durch Bestrahlung mit UV-Licht aushärtbares und im ausgehärteten Zu stand transparentes Matrizenmaterial 7 aufgebracht (Figur 3), welches sich später im ausgehärteten Zustand rückstands- und zerstörungsfrei von der Oberfläche 2 ablösen lässt.

Zum Aushärten wird auf das Matrizenmaterial 7 mithilfe des An pressstempels 8 ein Anpressdruck ausgeübt. An der dem Matri zenmaterial 7 zugewandten Fläche weist der Anpressstempel 8 dabei eine flächige (bspw. aus LED-Kacheln gebildete) UV- Lichtquelle 9 oder ein für eine innen liegende UV-Lichtquelle geeignetes Lichtaustrittsfenster auf. Während das Matrizenma terial 7 also an die Oberfläche 2 angedrückt wird, erfolgt gleichzeitig eine elektromagnetische Bestrahlung mit UV-Licht, sodass das Matrizenmaterial 7 zu einer transparenten Matrize 7' erstarrt (vgl. Figur 5). Parallel dazu wird die Schadstelle 4 zur Instandsetzung vorbe reitet, indem - neben einer Reinigung der Schadstelle 4 - die Schadstelle 4 durch die Schaffung eines kleinen Querloches 12 bspw. durch Bohren derart vergrößert wird, dass ein Hinter schnitt entsteht, über den das die Schadstelle 4 letztendlich auffüllende Material nicht nur per Stoffschluss in der Schad stelle 4, sondern auch per Formschluss gesichert wird.

In dem Bereich der Teilfläche 3 um die eigentliche Schad stelle, wird erneut ein Trennmittel 10 aufgebracht, über wel ches verhindert werden soll, dass das nachfolgend in die Schadstelle 4 eingefüllte aushärtbare Material 11 in Bereichen der Oberfläche 2 anhaftet, die tatsächlich nicht beschädigt sind.

Wie in Figur 5 gezeigt, wird die Schadstelle 4 inkl. des Quer loches 12 mit durch elektromagnetische Bestrahlung im UV-Be- reich aushärtbarem Material 11 aufgefüllt. Das Material 11 - bspw. ein Epoxidharz - ist dabei so gewählt, dass es im ausge härteten Zustand einen Farbton entsprechend dem Farbton der Oberfläche 2 annimmt.

Anschließend wird die zuvor hergestellte transparente Matrize 7 ' von der Vergleichsfläche 5 gelöst und auf das aushärtbare Material 11 aufgelegt. Aufgrund der Transparenz der Matrize 7' kann diese derart auf der Teilfläche 3 ausgerichtet werden, dass die Negativform der Vergleichsfläche 5 auf ihrer Unter seite dem Negativ der gewünschten späteren Form der Oberfläche 2 in der Teilfläche 3 entspricht (Figur 6). Dies ist wesent lich, damit die spätere Restsichtbarkeit der instandgesetzten Schadstelle 4 so gering wie möglich ist. Evtl, überschüssiges Material 11'' kann dabei seitlich unter der Matrize 7' austre ten und - aufgrund des Trennmittels 10 - rückstandsfrei ent fernt werden. Anschließend wird die Matrize 7' mit dem bereits zuvor verwen deten Anpressstempels 8 auf das Material 11 gedrückt (Figur 7), wodurch dieses an die Oberfläche in der Schadstelle 4 an gedrückt wird. Dabei wird derselbe Anpressdruck auf die Mat- rize 7' ausgeübt, wie bei dem in Figur 4 gezeigten Schritt. Währenddessen wird das UV-aushärtbare Material 11' mithilfe von der UV-Lichtquelle 9 ausgehenden und durch die transpa rente Matrize 7' hindurchtretender elektromagnetischer Strah lung zu ausgehärtetem Material 11'. Nach vollständigem Aushärten des Materials 11' kann der An pressstempels 8 und die Matrize 7' entfernt werden und die Oberfläche 2 des Bauteils 1 ist in der Teilfläche 3 mit der ursprünglichen Schadstelle 4 instandgesetzt (Figur 8). Sofern erforderlich, kann das ausgehärtete Material 11' anschließend noch mit einem Überzugslack nachbearbeitet werden, um bspw. einen an die übrige Oberfläche 2 angepassten Glanz zu errei chen.