用于将微桁架结构紧固到面板的工艺的制作方法

文档序号:14462285阅读:193来源:国知局
用于将微桁架结构紧固到面板的工艺的制作方法

本发明大体涉及用于加强和/或增强较薄面板的工艺,并且更特别地,涉及用于加强和/或增强车辆装饰面板的工艺,其包括将微桁架增强补片紧固在装饰面板的与显示表面相反的表面上。



背景技术:

车辆上的装饰面板,例如仪表板、摇臂、车门模制品等通常具有向外面向的显示表面,其有时被称为a级表面,这将赋予所述面板美学上令人愉悦的外观。提供这样的显示表面典型地会需要相对高成本的材料和制备工艺。因此,典型地会将装饰面板制备成非常薄的以节约成本。然而,这样的装饰面板很多时候会具有二维或三维曲面,并且需要具有足够的刚度来抵抗不同的负载,同时不会产生过度的变形。关于此,已知现有技术会将装饰面板制备成包括外显示表面面板和内部支撑结构的两件式结构,所述内部支撑结构通常会包括一系列的加强肋,形成提供结构整体性的框架。支撑结构可以包括在肋交叉位置处整合至支撑结构内的一系列的焊接垫。所述焊接垫具有显示表面面板的一般形状,并用于将支撑结构超声焊接至显示表面面板的内表面。装饰面板的刚度主要通过所述肋的高度、厚度和间距来设定。

为了减小成本和重量,需要限制支撑结构中肋的数量,这会降低其加强能力。由此,依赖于特定的装饰面板所需要的结构整体性,所述肋通常会被选择性地布置,并以不同的高度来提供。然而,所述肋的高度受到装饰面板的填充容积的限制。此外,尽管显示表面面板确实会具有一定的固有刚度,但是绝大部分的刚度通过肋结构来提供。因此,为了进一步降低装饰面板的成本,需要将显示表面面板制备成为尽可能薄的,与支撑结构的能力相一致以提供所期望的刚性。然而,由于所述支撑结构会被焊接至显示表面面板,所以显示表面面板能够成为多薄的会存在一定的限制,这是因为如果其过薄,焊接操作可能会在显示表面面板的显示表面上产生缺陷。

制备三维微桁架聚合物结构以用于多种不同的结构性用途在现有技术中是公知的。例如,美国专利no.7,653,279和no.7,382,959公开了用于制备这样的微桁架结构的工艺。通常地,所述工艺包括提供填充有一定体积的可固化单体并通过包括策略性地布置的孔的遮蔽物来覆盖的容器或模具。光源相对于所述遮蔽物来设置,并且源自所述光源并透过所述孔照射的光固化并硬化相互连接的在这里被称为支柱的聚合物柱,从而形成刚性支撑结构。一旦所述柱被固化,就会形成支柱并关闭光源,将容器中未接受光线的未固化单体清空,从而获得的硬的聚合物结构形成具有间隔支柱阵列的微桁架结构。



技术实现要素:

下文的公开内容描述了描述了使用一个或多个微桁架增强补片来增强车辆装饰面板的工艺。在其处于部分固化状态的时候,将每个微桁架增强补片紧固至装饰面板的显示表面面板的内表面,随后将其完全固化。微桁架补片熔融结合至所述面板。

本申请还公开了如下的技术方案。

1、一种用于将增强补片紧固至面板的方法,所述方法包括:

提供部分固化的微桁架结构,其包括结合至弹性支撑层的支柱阵列;

提供与所述支撑层相关的可加热材料;

将所述部分固化的微桁架结构成形至所述面板;

在将所述微桁架结构成形至所述面板的同时,完全固化所述微桁架结构;

使用所述可加热材料将所述微桁架结构熔融结合至所述面板。

2、根据技术方案1所述的方法,其中提供所述可加热材料包括:将所述可加热材料提供为施用至所述支撑层的与所述微桁架结构相反的表面的层。

3.根据技术方案1所述的方法,其中提供所述可加热材料包括:将可加热材料颗粒镶嵌在所述支撑层内。

4.根据技术方案1所述的方法,其中提供可加热材料包括:提供选自由感应可加热材料、涡流可加热材料和rf可加热材料构成的组的可加热材料。

5.根据技术方案1所述的方法,其中提供部分固化的微桁架结构包括:提供穿过所述微桁架结构并与所述微桁架结构相邻的入口位置,所述入口位置允许进入所述支撑层。

6.根据技术方案5所述的方法,其中将所述微桁架结构成形至所述面板包括:使用联接装置抓取所述微桁架结构经过所述入口位置。

7.根据技术方案6所述的方法,其中将所述微桁架结构成形至所述面板包括:使用所述联接装置弯曲、扭曲或拉伸所述微桁架结构,从而与面板的形状相一致。

8.根据技术方案1所述的方法,其中完全固化所述微桁架结构包括:使用紫外线光源。

9.根据技术方案1所述的方法,其中将所述微桁架结构熔融结合至所述面板包括:使用rf能量源。

10.根据技术方案1所述的方法,其中完全固化所述微桁架结构并熔融结合所述微桁架结构被同时执行。

11.根据技术方案1所述的方法,其中所述面板为车辆装饰面板。

12.根据技术方案1所述的方法,其中所述微桁架结构为热固性结构。

13.一种用于将增强补片紧固至面板的方法,所述方法包括:

提供部分固化的热固性微桁架结构,其包括支柱阵列;

将热塑性涂层施用至所述微桁架结构;

将所述微桁架结构成形至所述面板;

将所述微桁架结构熔融结合至所述面板;

在所述微桁架结构结合至所述面板后,完全固化所述微桁架结构。

14.根据技术方案13所述的方法,其中将热塑性涂层施用至所述微桁架结构包括:将所述微桁架结构浸渍于热塑性材料中。

15.根据技术方案13所述的方法,其中将所述微桁架结构成形至所述面板包括:将压力施加至所述微桁架结构,从而使得所述微桁架结构与所述面板的形状相一致。

16.根据技术方案13所述的方法,其中完全固化所述微桁架结构包括:使用紫外线光源。

17.一种用于将增强补片紧固至面板的方法,所述方法包括:

提供微桁架结构,其包括支柱阵列

将所述微桁架结构成形至所述面板;

将所述微桁架结构结合至所述面板

18.根据技术方案17所述的方法,其中将所述微桁架结构成形至所述面板包括:在所述微桁架结构处于部分固化状态的时候,将所述微桁架结构成形至所述面板。

19.根据技术方案18所述的方法,其中将所述微桁架结构结合至所述面板包括:在将所述微桁架结构成形至所述面板的同时,完全固化所述微桁架结构。

20.根据技术方案17所述的方法,其中提供微桁架结构包括:提供包括热塑性层的微桁架结构,所述热塑性层结合至所述支柱阵列的一个表面。

21.根据技术方案17所述的方法,其中提供包括支柱阵列的微桁架结构包括:提供包括支柱阵列的微桁架结构,其中所述支柱包括涂覆有热塑性材料的热固性芯部。

本发明的其它特征将根据下文结合附图的说明和所附的权利要求而变得显而易见。

附图说明

图1为已知车辆装饰面板的等距视图,包括显示表面面板和支撑框架;

图2为车辆装饰面板的等距视图,包括显示表面面板和粘结至显示表面面板的后表面的多个微桁架增强补片;

图3为与图2中所示的装饰面板分离的一个微桁架增强补片的等距视图;

图4为另一个微桁架增强补片的等距视图;

图5为另一个微桁架增强补片的等距视图;

图6为在弹性热塑性表皮上形成的部分固化的微桁架增强补片的侧视图;

图7为图6所示的微桁架增强补片在面板支撑件上形成至装饰面板的说明;

图8为涂覆有热塑性材料的热固性微桁架结构的侧视图。

具体实施方式

下文对本发明实施方式的说明所涉及的采用增强车辆装饰面板的微桁架结构的工艺在本质上仅为示例性的,并不以任何方式限制本发明或其应用或使用。例如,本发明具有用于提高车辆装饰面板的结构整体性的特定应用。然而,将为本领域技术人员所理解的是,将结构整体性提供给薄面板的技术可被提供用于其它的应用。

图1为已知车辆装饰面板10的等距视图,包括如上所述类型的显示表面面板12和肋支撑结构14。结构14被安装至显示表面面板12与面板12的显示面相反的后侧表面16。结构14包括一系列交叉肋18,其高度、宽度和间距通过面板10所期望的结构整体性来确定。数个焊接补片20在交叉肋18之间的交叉点22处整合至结构14,从而提供将结构14紧固至表面16的表面。所述面板10具有如上所述的数个缺点,包括面板10的填充容积对结构14的高度形成限制以及对允许焊接至其的显示面面板12的厚度形成限制。

图2为车辆装饰面板30的等距视图,包括类似于如上所述的显示表面面板12的显示表面面板32。作为使用肋支撑结构14来增强显示表面面板32的替换,本发明采用数个微桁架增强补片34,其粘附至显示表面面板32与面板32的显示表面相反的内表面36上,从而为面板30提供结构整体性,在此处所述补片34包括通过如上所述的工艺形成的微桁架结构。

图3为与面板30分离的一个补片34的等距视图。补片34包括由多个相互连接的聚合物支柱42限定的微桁架结构40,其中在支柱42终止处的补片34相对的顶表面和底表面处,所述结构40包括多个分离的节点44。顶表面上的节点44表示在微桁架结构40的制备工艺过程中,数个光束的初始冲击遮蔽点,取决于光源的数目和光源的位置,支柱42由节点44辐射出。用于特定应用的支柱42的构型可以是适用于所述应用的任何构型。

在这种说明中,例如通过胶合至所述表面处的节点44或支柱42的末端,或者通过在桁架制备工艺过程中形成与该层的直接结合,例如为铝、玻璃纤维、聚合物等的薄支撑层46粘结至微桁架结构40的顶表面或底表面。在一种实施方式中,不包括层46的微桁架结构40的表面例如通过粘结或胶合而粘附至显示表面面板32的内表面36。粘结至表面36的节点44或者支柱42的末端的数量可以经选择性地设计以降低材料和人工成本,并不是所有的节点44都需要紧固至其。特别地,作为将其布置至大的结合垫的替代,使用较小的空间将结合分布在节点44的阵列上,从而降低热变形,并由此允许更薄尺寸的显示面面板32。微桁架结构40及其空间变化可在结合之后相对于面板的最终形状来最优化。可以采用任何合适的技术将补片34紧固至面板32的内表面36。通过以如上所讨论的方式使用补片34,补片34就能够提供比现有的肋增强面板更加坚固和/或更加坚硬的分布式加强面板。

补片34的刚性和强度并不仅依赖于面板32的厚度,而是还依赖于特定补片34的形状。补片34的形状可以经裁剪以最优化面板刚性、强度和质量。增强补片34可形成为特定的装饰面板所期望的任何尺寸或形状,从而为特定应用提供所期望的结构整体性。例如,图4为包括安装至层52的微桁架结构50的圆形增强补片48的等距视图,并且图5为示出其它合适替代形式的包括安装至层58的微桁架结构56的星形增强补片54。

在这里描述的微桁架结构仅使用热固性材料来制造,与其它的塑料材料相比,这会赋予其更高的模块化强度、耐高温性、耐化学性等。典型地,车辆装饰面板的显示表面面板将会是热塑性材料,从而允许其使用例如注射成型的不同的成型操作来容易地成型,但是可以使用其它的材料,例如金属、玻璃纤维、碳纤维等。期望将微桁架结构熔融焊接至显示表面面板的内表面,因为熔融焊接与粘结相比典型地提供更高的强度,并且成本更低。然而,热固性材料并不易于熔融,并且因此无法被熔融结合。本发明提出用于将热固性微桁架结构熔融焊接至热塑性显示表面面板的不同工艺。

为了说明本发明的这种实施方式,图6为微桁架增强补片60的侧视图,包括以如上所述的方式已经在薄的、弹性的热塑性层66上形成的聚合支柱64来限定的微桁架结构62。在微桁架结构62的制造工艺过程中,聚合并固化支柱64的光线的强度和持续时间经选择以使得支柱64仅部分地固化,例如固化20-30%,从而形成柔软的或韧性的结构,其允许微桁架结构62为单一限定的单元,但是还允许其为弹性的。出于将根据下文的讨论而变得明显的原因,微桁架结构62被形成为包括微桁架结构62中的开放入口点68,和在热塑性层66末端的悬垂带70和72。熔融结合层74沉积在热塑性层66与微桁架结构62相反的表面上,并通过任意合适的工艺紧固至其,例如通过胶合或者软化所述层的基础材料。熔融结合层74可以包括任意合适的熔融结合材料或可加热材料颗粒76,例如感应结合颗粒、涡流颗粒、rf颗粒等。在替换实施方式中,热塑性层66可以使用任何合适的镶嵌技术来镶嵌有可加热材料颗粒76。在这种实施方式中,热塑性层66为热塑性材料,因为聚合支柱64为热塑性材料,其中,熔融结合需要相同或相似的材料来提供结合。可替换地,如果装饰面板由不同的材料构成,例如碳纤维、金属等,那么热塑性层66将由与之相同的材料构成。

因为微桁架结构64并未被完全固化,并且层66为薄的并且是弹性的,所以结构64是易于弯曲的。图7为模具82的说明80,在模具82上形成显示表面面板84,例如用于车辆装饰面板的面板32。模具82可以是半模,面板84在其和另一个半模(未示出)之间成型,或者在替换实施方式中,面板84可以通过压力、例如空气压力保持至模具82。在其处于在图6中所示的在入口点68以及悬垂带70和72处为未弯曲的但是柔软的状态时,包括关节附件90、92和94的联接装置会拾取补片60,且随后弯曲所述补片60,以在特定的位置处与将被连接至其的面板84的形状相一致。关节附件90、92和94可以使用真空压力来拾取并弯曲补片60,并且可以是任何合适的装置,例如一系列的夹具、机器人末端执行器的手指等,用以执行该工艺。在被保持在该位置的同时,微桁架结构62随后例如通过uv光源96而被完全固化,从而硬化结构62。同时地或者其后,使用rf能量源98或者其他合适的装置来加热层74,并熔融结合颗粒76以提供补片60至面板84的熔融结合。如所提及的,结合颗粒76可以是感应结合颗粒,涡流颗粒和rf颗粒。然而,注意到仅对于便于制造来说,在可以采用的其它熔融焊接操作中,感应、辐射、对流加热器例如可布置在装饰支撑区域中。

补片60一旦如上所述地紧固至面板84,就需要与在热塑性层66的相反侧结合另一个弹性层(未示出),从而提高面板刚度。注意到尽管结合层74被示出为连续地形成在层66的表面上,但是在替换实施方式中,取决于所期望的连接强度,其仅需要在特定的位置处形成。还注意到能够热固化微桁架结构64并在单独的操作中执行热塑性层66至面板84的熔融焊接。对于此,需要仔细地选择微桁架材料、热塑性材料和工艺参数,而并不损及最终部件的整体性。

在替换实施方式中,部分固化的微桁架结构可以涂覆有热塑性涂层,这允许其熔融结合至热塑性显示表面面板。这种实施方式在图8中描述,其示出装饰面板100的侧视图,其包括紧固至显示表面面板104的内表面112的微桁架增强结构102。尽管这种视图描述了所有的显示表面面板104均包括增强结构102,但是注意到微桁架增强结构102可以是如上所述类型的具有特定形状的补片,并位于需要增强的面板104上。微桁架结构102包括以任意合适的构型提供的一系列支柱106,其中支柱106包括通过如上涉及的微桁架制造工艺形成的热固性材料芯部108和随后置于芯部108上以提供可熔融结合至热塑性显示表面面板104的材料的热塑性材料外涂层110。

涂层110可以通过任何合适的制造工艺沉积在芯部108上。在一种实施方式中,将部分固化的微桁架结构102浸渍在热塑性材料中以在芯部108上提供涂层110,可以执行微桁架结构102的多次浸渍以将涂层110构建为用于所期望应用的合适厚度。在这种实施方式中,当其被部分固化的时候,热塑性涂层104会被沉积在微桁架结构102上。微桁架结构102的固化程度经控制以使得其具有承受在令增强补片与面板104相一致并在不过度变形的情况下熔融焊接的过程中所施加的轻微压力所期望的刚度,并且不会令所述结构102刚性过大从而无法与面板104上的相应位置相一致。微桁架结构102一旦被放置在面板104上,就会熔融焊接至其,并且微桁架结构102随后会被完全固化以获得最终的结构强度。如果将补片紧固至面板104的特定区域具有轻微弯曲或者无弯曲,那么在使用涂层110覆盖芯部108之前,就可令微桁架结构102完全固化。

上文的讨论和描述仅为本发明示例性的实施方式。本领域技术人员根据这样的讨论以及附图和权利要求将容易认识到,不同的改变、改进和变型可以在不背离如在所附权利要求中定义的本发明的精神和范围的情况下做出。

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