技术领域
[0001] 本
发明基于一种用于制造尤其是用于机动车的车轮的方法，其中，所述车轮具有承受负载的
支撑元件和至少部分地
覆盖所述支撑元件并且与所述支撑元件连接的三维装饰元件，其中，在第一制造步骤中提供所述支撑元件，并且其中在第二制造步骤中制造所述装饰元件。
背景技术
[0002] 这样制造车轮，其中承受负载的支撑元件和形成外观的装饰元件(该装饰元件在随后的工作步骤中与支撑元件连接)相互分开地制造，这种制造由
现有技术已知并且提供了这样的优点，即可以将不同的材料用于两个构件并且可以简化地呈现光学变化。例如许多年前就已经提出，将由塑料制成的轮盖夹紧到
钢轮上，以便以有利的方式和方法产生车轮的美观的、吸引人的外表。同样由现有技术已知
铝轮，其设有由塑料制成的
轮毂盖，该轮毂盖例如带有制造者的标记。在这两种情况下，承载的元件是由金属(在此为钢或铝)制成的车轮，其设有由塑料制成的装饰元件(在此为轮盖或轮毂盖)。因此，装饰元件不具有承载功能，并因此可以相应低成本地且轻地构造。此外，装饰元件可以容易地更换，从而通过仅仅更换装饰元件可以使相同的轮类型具有不同的光学外观。塑料部件典型地以注塑或深冲方法制造。
[0003] 此外，由文献US 2014/0 346 846 A1和US 2017/0 217 249 A1已知混合的车轮，所述车轮部分地由金属并且部分地由
复合材料制成，然而其中负载完全地由混合结构承受。
[0004] 已知解决方案的缺点是，制造具有个性化的外观、即例如客户特定的单个制件或者具有非常少的件数的批量的车轮相对耗费大并且成本高。此外，已知的车轮制造方法在设计车轮时显著地限制了设计多样性。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种用于制造车轮的方法，该方法能够实现尤其作为单件制件或小批量的车轮的不同设计
风格的成本低廉的、简单的、个性化的和灵活的设计方案。
[0006] 此目的通过一种用于制造尤其是用于机动车的车轮的方法来解决，其中，所述车轮具有承受负载的支撑元件和至少部分地覆盖所述支撑元件并且与所述支撑元件连接的三维装饰元件，其中，在第一制造步骤中提供所述支撑元件，并且其中在第二制造步骤中制造所述装饰元件，此外，其中在第二制造步骤中通过
增材制造方法或以3D打印方法制造所述装饰元件。
[0007] 根据本发明的方法相对于现有技术具有如下优点，在可估算的制造成本下，装饰元件可以通过增材制造方法(增材加工)或以3D打印方法特别灵活地并且因此个性化地制造。因此，不再需要用于不同设计风格的不同工具。通过这种方式也可以经济地制造客户特定的、单件制件的或者小批量的车轮。此外，不必对每个新的车轮设计都进行新的完整的开发过程，因为装饰元件不必承担承载负重的功能。装饰元件尤其不再以注塑或深冲方法制造，所述注塑和深冲方法仅在大件数时才考虑。增材制造工艺理解为诸如激光
烧结、激光
熔化、
电子束熔化、
立体光刻(Stereolithografie)、直接金属激光烧结的方法。
[0008] 本发明的有利的设计方案和改进方案由从属
权利要求以及参照
附图的说明中获知。
[0009] 根据本发明的一个优选实施方式，在第二制造步骤期间，通过至少一个打印头相对于待制造的装饰元件逐步运动来优选地以3D打印方法成层地构造装饰元件，并且其中，尤其液滴式喷出打印材料以制造各个层。在此，打印头计算机控制地在基材上运动，装饰元件构造在所述基材上，或在支撑元件上运动，以将装饰元件直接打印到支撑元件上。替代地也可以考虑，在打印期间基材或支撑元件同样或单独相对于打印头运动。根据设计，打印头计算机控制地将打印材料(以喷射或者液滴的形式)喷出到预定的
位置上，以逐步地构造三维装饰元件。打印材料在打印过程结束时和/或打印过程中间被至少部分地
固化，尤其通过用UV光的照射。可以设想，打印头根据DOD原理(液滴-根据需求，Droplet-on-Demand)工作。于是，尤其涉及经典的喷墨打印方法。但是，可替代地，也可以考虑使用CIJ原理(连续喷墨，Continuous Ink Jet)，即使用连续的喷墨。
[0010] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，在第二制造步骤期间，装饰元件作为单独的部件被打印，该单独的部件在第三制造步骤中与支撑元件连接。可以设想，在第三制造步骤期间，装饰部件与支撑元件材料配合地，尤其通过粘接和/或
焊接，形状配合地，尤其通过相互插入或彼此嵌接，和/或
力配合地，尤其通过压入、卡
锁、夹紧和/或
磁性，进行连接。
[0011] 根据本发明的一种优选的实施方式设置，在第一制造步骤期间，支撑元件由钢、铝、镁和/或塑料、尤其是
纤维增强塑料(FVK)制成。因此，支撑元件优选以经典的
金属加工工艺制造。支撑元件尤其包括铝轮，该铝轮以
铸造方法，优选是低
压铸造方法，由液态铝-
硅合金制成。为此，使由铝硅合金制成的锭坯熔化并且在铸造机中填充该熔体。然后，将成型的支撑元件运送到具有
水的冷却池中，然后进行针对性的
热处理。替代地可以设想，通过将由铝制成的圆柱形坯件压制成其最终形状，由铝制成的支撑元件作为
锻造件制造。还可考虑另一个替代方案，通过铣切坯件来产生最终形状。如果支撑元件至少部分地由FVK制成，则尤其由预浸渍的纤维、例如
碳纤维构成的垫(所谓的
预浸料)被计算机控制地切割并且随后被放置在阴模中。但是也可以考虑，用预浸渍的纤维缠绕芯，从而产生两件式的支撑元件。
[0012] 由钢制成的支撑元件通常由两个部件、即
轮辋和轮盘构成，所述轮辋确保轮胎的容纳，所述轮盘实现了与轮毂或轮轴的可脱离的连接。两个轮组件通常通过压配合和附加地材料配合地固定连接。优选地，轮盘具有大面积的通气孔或开口，以产生高的设计多样性。但作为替代方案也可以考虑，将轮盘设计为尽量封闭的，也就是说具有面积很小的开口，以为待打印的装饰元件提供尽可能多的连接面。
[0013] 本发明的另一主题是一种车轮，尤其是按照根据本发明的方法制造的车轮，其中，车轮具有承受负载的支撑元件和至少部分地覆盖所述支撑元件并且与支撑元件连接的三维装饰元件，其中，装饰元件通过增材制造方法或以3D打印方法来制造。
[0014] 根据本发明的车轮相对于由现有技术已知的车轮具有如下优点，即，通过将装饰元件作为增材制造的部件或3D打印部件来实现，可以成本低廉且有效地提供个性化且灵活的设计。通过这种方式也可以经济地制造针对客户特定的、单个制件的或者小批量的车轮。尤其不再以注塑或深冲方法来制造装饰元件，所述注塑或深冲方法仅在大的件数量中才考虑。
[0015] 根据本发明的一种优选的实施方式设置，支撑元件包括轮盘，该轮盘由钢、铝、镁和/或塑料、尤其FVK、优选
碳纤维或玻璃纤维增强的塑料制成。
[0016] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，装饰元件包括由塑料、金属或复合材料制成的层结构。
[0017] 本发明的另一主题是用于设计根据本发明的车轮和/或借助于根据本发明的方法待制造的车轮的方法，其中，在第一方法步骤中，用户操作应用
软件或应用程序并且建立与设计
门户的连接，所述设计门户具有对
数据库的
访问权限，在该数据库中存有多种装饰，其中，在第二方法步骤中，用户通过设计门户从多种装饰中选择装饰或者通过设计门户设计自己的装饰或将具有自己的装饰的文件上传到设计门户上，其中，在第三方法步骤中，将在第二方法步骤中由用户选择的、自行设计的或上传的装饰通过增材制造方法制造或以3D打印方法打印并且随后与支撑元件连接或通过增材制造方法直接施加到支撑元件上或在3D打印方法中直接打印在支撑元件上。
[0018] 根据本发明的方法以有利的方式实现了车轮的外观的个性化设计。因此，用户(例如个人、经销者、
汽车制造者、汽车销售者、车间操作员、汽车改装者等)可使车轮的外观与其个人口味和/或与要安装车轮的车辆的设计个性化地相匹配。因此，每个车轮可以独一无二地设计。一个特别的优点是，不必考虑技术上的
框架条件，因为全体负载由所述支撑元件来承受并且待自由设计的装饰元件单独地发挥设计上的功能。此外，在根据本发明的方法中使用设计门户的优点是，可以计算机辅助地以及通过数据连接即在线地设计车轮。优选地，设计门户是因特
网站，用户可通过因特网或
应用软件调用该网站，该应用软件随后将设计传输给设计门户。用户在该设计门户上登录，然后可以在线设计、保存、重新调用已经保存的设计并且按需要编辑、本地保存(下载)、
可视化和最终处理以及上传自己的设计和文件(CAD，STL)、预定和/或下单车轮。可以设想，设计门户在设计过程期间给用户提供设计建议和/或检查所设计的设计方案的技术可实现性。根据本发明的用于设计车轮的方法尤其是根据本发明的用于制造车轮的方法的一部分，其中，用于设计车轮的方法的各个制作步骤、尤其是方法步骤1至6在时间上在用于制造车轮的方法的制造步骤、尤其是制造步骤1至3之前。在本发明的意义上，术语装饰尤其包括装饰元件的设计，即外表的三维和/或彩色的设计方案。
[0019] 根据本发明的一个特别优选的实施方式设置，用户在第五方法步骤中通过选出由待设计的车轮确定的车型和/或支撑元件，并且其中在第二方法步骤中用户仅能在设计门户上设计或匹配或选择或上传符合所选择的车型或支撑元件的技术要求的装饰。尤其是不同的轮尺寸对设计可能性或设计空间有影响。在可比较的支撑元件的设计中，例如对于20英寸车轮存在与在与16英寸车轮不同的设计
自由度。尤其设计门户应该为每种车型提供重要的信息，如结构空间限制或者打包数据(Package-Daten)，这些信息对于用户可下载，这些信息借助于外部软件事先建立设计，以实现与之后的应用或者3D打印相兼容的
接口。
[0020] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，在第三方法步骤中，将在第二方法步骤中由用户选择的、自行设计的或上传的装饰从设计门户尤其通过因特网连接传输给制造者，制造者于是通过增材制造方法制造或以3D打印方法打印由用户选择的、自行设计的或上传的装饰并且随后将其发送给用户或与支撑元件相连接或通过增材制造方法直接施加到支撑元件上或以3D打印方法直接打印到支撑元件上。因此，制造者可以有利地在空间上与设计门户的用户和/或运营者分开并甚至远离。制造者例如可以是打印厂，其仅承接根据通过设计门户预定的装饰以3D打印方法制造装饰元件。替代地，制造者也可以负责制造支撑元件，尤其是由钢以板结构方式或由铝以铸造和/或锻造方法制造支撑元件，并且立刻实现相应支撑元件与其所属的装饰元件之间的连接。
[0021] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，用户在第四方法步骤中通过设计门户从许多支撑元件中选择一个支撑元件，并且由用户选择的、自行设计的或上传的装饰随后直接施加或打印到所选择的支撑元件上，或者将由用户选择的、自行设计的或上传的装饰在增材制造之后或在打印之后与所选择的支撑元件连接。
[0022] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，用户在第五方法步骤中通过设计门户选择轮类型和/或车型，确定待设计的车轮用于所述轮类型和/或车型，并且其中在第二方法步骤中用户在设计门户上仅可选择或设计或上传这些符合所选择的轮类型或车型的技术要求的装饰。
[0023] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，用户在第五方法步骤中通过设计门户选择轮类型和/或车型，确定待设计的车轮用于所述轮类型和/或车型，并且其中在第四方法步骤中用户在设计门户上仅可选择这些符合所选择的轮类型或车型的技术要求的支撑元件。
[0024] 根据本发明的一个优选的实施方式设置，设计门户生成可由用户看到的图形预览，该图形预览示出具有在第二方法步骤中由用户选择的、自行设计的或上传的装饰的所选择车型。因此，用户可以有利地看到所设计的车轮的设计方案在
指定车型上产生的美观的整体
印象。优选地，在设计门户上向用户展示车辆的虚拟3D模型连同设计的车轮，其中用户特别优选地按照CAD程序的形式在空间中自由转动和移动3D模型。
[0025] 所述方法步骤和/或制造步骤的编号尤其不是用于实施所述步骤的时间顺序，而是仅仅用于识别各个步骤的名称符号。换言之：所述的方法步骤和/或制造步骤也可以以与其数字标记的升序顺序不同的顺序实施。
[0026] 本发明的另外的细节、特征和优点从附图以及从下面借助附图对优选实施方式的描述中得出。附图仅示出了本发明的示例性实施方式而不限制本发明的基本构思。
附图说明
[0027] 图1是根据本发明的一个示例性实施方式的车轮的支撑元件的示意性剖视图。
[0028] 图2是根据本发明的一个示例性实施方式的车轮的示意性剖视图。
[0029] 图3示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造车轮的方法的第二制造步骤。
[0030] 图4为根据本发明的一个示例性实施方式的用于设计和制造车轮的方法的示意性
流程图。
[0031] 在不同的附图中，相同的部件始终设有相同的附图标记，并且因此通常也分别仅命名或提及一次。
具体实施方式
[0032] 图1是根据本发明的一个示例性实施方式的车轮1的支撑元件2的示意性剖视图。
[0033] 支撑元件2用作承载负荷的元件。它包括车辆轮辋3、即车轮1的
外圈，在该外圈上稍后安装轮胎，以及轮盘4，该轮盘确保与车轮轮毂或车轮轴的连接。在本
实施例中，支撑元件2由钢以板材结构形式制成并且被称为结构轮。
[0034] 根据本发明，在用于制造车轮1的方法的第一制造步骤中制造支撑元件2。在第一制造步骤中，通过将环形带材成型出轮廓来制造车辆轮辋3并且在深冲方法中制造轮盘4。轮组件3、4随后通过压配合并且附加地材料配合地固定连接。优选地，支撑元件2具有大面积的
通风口或单独的
辐条5，以实现高的设计多样性。
[0035] 图2是根据本发明的一个示例性实施方式的车轮1的示意性剖视图。
[0036] 在图1中示出的支撑元件2在图2的图示中设有装饰元件6。装饰元件6在此施加到支撑元件2的可见侧上并且因此在车轮1的安装状态中形成车轮1的外侧。换言之：车轮1的外部的整体印象和美学观感在安装状态中仅仅通过装饰元件6来确定。在装饰元件6的设计中，可以有利地单独考虑外观，因为装饰元件6不满足承载功能。因此，车轮1在可负载性、
稳定性和耐久性方面的要求仅由支撑元件2来满足。
[0037] 装饰元件6包括塑料元件，其以3D打印方法制造。优选3D打印方法由此形成用于制造车轮1的方法的第二制造步骤。可以设想的是，在第二制造步骤中将装饰元件6直接压印在支撑元件2的
正面上，或者首先将装饰元件6作为单独的部件进行打印并且随后通过材料配合的、力配合的和/或形状配合的连接与支撑元件2的正面连接。在这种情况下，所述连接的实现展示了用于制造车轮1的方法的第三制造步骤。所述材料配合的连接可以例如通过所述装饰元件6的背面与所述支撑元件2的正面的粘接或者焊接来进行。所述形状配合的连接可通过装饰元件6的保持元件与支撑元件2的
配对保持元件的相互插入或彼此嵌接来进行。如果设有力配合连接，则这可以例如通过将装饰元件6的保持元件压入、卡锁和/或夹紧到支撑元件2的配对保持元件来实现。用于连接装饰元件6与支撑元件2的优选的变型方案是磁性连接。可以设想，为此将小的磁体引入到所述装饰元件6中，所述小的磁体附着在金属的支撑元件2处。支撑元件2在第一制造步骤中可以替代地由钢板、直接作为支撑元件2、由铝以锻造和/或铸造方法来制造。可替代地，装饰元件(6)也可以由金属或复合材料或混合材料制成。
[0038] 优选使用3D打印方法制造与支撑元件2连接的装饰元件6，由此装饰元件6不必承担载重功能，这即使在小件数量中或者作为用户特定的单件制件，也能实现特别灵活且成本低廉地制造具有个性化设计的车轮1。第二制造步骤的3D打印方法借助于在图3中示意性示出的喷墨
打印机来实现。
[0039] 在图3中示意性地说明了根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造车轮的方法的第二制造步骤。
[0040] 喷墨打印机包括打印头7，该打印头7可相对于基材11运动。打印头7包括多个
喷嘴8，通过所述喷嘴可以分别喷出例如塑料材料的液滴10。打印头7现在计算机控制地逐步在基材11上运动并且在相应于待制造的装饰元件6预先确定的位置上发射例如塑料材料的液滴10，从而通过多个液滴彼此并列和彼此堆叠地成层而逐步构建三维结构。被喷出并且
定位在基材11上的液滴10借助UV灯9固化。可以设想的是，在最后的打印步骤中，将保护层施加在经打印的三维结构上。
[0041] 这里，以如下实施方式示例性说明第二制造步骤，其中，装饰元件6单独地打印并且在随后的第三制造步骤中从基材11上脱离并且连接至支撑元件2。但是替代地也可以考虑，借助喷墨打印机将装饰元件6直接打印到支撑元件2上而不是基材11上。
[0042] 在喷墨打印机能够开始打印装饰元件6之前，必须确定装饰元件6的设计。这在根据本发明的用于设计车轮1的方法的范围内进行。
[0043] 图4示出了根据本发明的一个示例性实施方式的用于设计和制造车轮1的方法的示意性流程图。
[0044] 在第一方法步骤13中，用户12启动应用软件并且建立与设计门户的因特网连接。设计门户存在于因特网页上，且用户12可以在输入其访问数据的情况下登录到设计门户上。然后在设计门户上，用户可以在第二方法步骤14中在线确定装饰元件6的设计并且随后预定，由此制造具有相应装饰元件6的车轮1。
[0045] 用户例如是希望自由设计具有一定外观的车轮1的个人、经销者、汽车制造者、汽车销售者、车间操作员、汽车改装者等。在此，他尤其可以使该外观与其个人的口味和/或与要安装该车轮的车辆的设计相匹配。
[0046] 在设计门户上，用户12可以在第二方法步骤14的范围内访问数据库，在所述数据库中存有多个已经设计用于装饰元件6的装饰。所述用户可以从这些多个装饰中寻找用于其自身设计的灵感或者简单地选择这些装饰中的一个或者选择这些装饰中的一个并且根据其期望进行改变。此外，设计门户为用户12在线提供完全自己的设计的可能性。为此，设计门户为用户提供具有不同绘图工具的图形绘图界面。因此，用户可以在线地设计、保存、重新调出已经保存的设计并且按需要编辑、本地保存(下载)、可视化和最终处理、也就是预定和/或下单装饰元件6和/或整个车轮1。也可考虑的是，用户12先前例如在其本地计算机上的CAD程序中已经进行了设计并且用户仅需要在设计门户上上传该设计。
[0047] 此外，在第四方法步骤15中，用户12可以在设计门户上从多个预存储的支撑元件2中选择支撑元件2用于其所期望的车轮1，或者设计门户自动地自己寻找与所期望的或所设计的装饰元件6相匹配的支撑元件2。
[0048] 也可以考虑的是，用户12提前在第五方法步骤16中选择轮类型或车型，车轮1确定用于所述轮类型或车型，并且只有这样的支撑元件2可以由用户12选出或者由设计门户自动选出，其匹配于提前设定的轮类型或车型。类似地也可以考虑，在第二方法步骤14中向用户12仅建议这样的预设定的装饰元件6，该装饰元件与所选择的轮类型或车型相匹配或者与根据所选择的轮类型或车型而选择的支撑元件2相匹配。
[0049] 在第二方法步骤14之后，在设计门户上为用户12展示其所选择的车辆，所选择的车辆具有所选择的或所设计的虚拟的3D模型。在此，用户可以按照CAD程序的方式在虚拟空间中自由地转动和运动3D模型，从而他获得随后的车轮1的外观的现实的图像。
[0050] 在最后的第三方法步骤17中，用户12交付装饰元件6的最终设计。然后在3D打印方法的范围内打印相应的设计。可设想的是，在第二方法步骤中由用户12选择的、自行设计的或上传的装饰从设计门户经由因特网连接传输到制造者18处，制造者于是通过3D打印方法来打印由用户12选择的、自行设计的或上传的装饰元件6并且随后与支撑元件2连接，或者以3D打印方法直接打印到支撑元件2上。制造者18因此可以在空间上是分开的，并且甚至远离用户12和/或设计门户的运营者。可设想，制造者18也实现了支撑元件2的制造。
[0051] 根据本发明的用于设计车轮1的方法尤其是根据本发明的用于制造车轮1的方法的一部分，其中，用于设计车轮1的方法的各个方法步骤13-17在时间上在用于制造车轮1的方法的制造步骤之前。第三方法步骤17基本上对应于第二和/或第三制造步骤。
[0052] 附图标记
[0053] 1 车轮
[0054] 2 支撑元件
[0055] 3 车辆轮辋
[0056] 4 轮盘
[0057] 5 辐条
[0058] 6 装饰元件
[0059] 7 打印头
[0060] 8 喷嘴
[0061] 9 液滴
[0062] 10 基材
[0063] 11 UV灯
[0064] 12 用户
[0065] 13 第一方法步骤
[0066] 14 第二方法步骤
[0067] 15 第四方法步骤
[0068] 16 第六方法步骤
[0069] 17 第三方法步骤
[0070] 18 制造者
