DE102020000078B3 - Method for smoothing at least one area of a surface of a body and using a laser operated in burst mode for smoothing - Google Patents

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Die Erfindung betrifft Verwendungen eines im Burst-Modus betriebenen Lasers, Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers und Körper mit wenigstens einer Mikrostruktur. Mit einer Verwendung des Lasers weist wenigstens ein Bereich einer Oberfläche des Körpers eine geringe Oberflächenrauheit auf. Dazu wird das mit dem ersten Puls im Burst erzeugte Plasma, das mit den weiteren Pulsen im Burst weiter erhitzte und/oder ionisierte Plasma, ein daraus resultierender oberflächennaher Schmelzfilm wenigstens eines Bereichs eines Körpers und die Dynamik des Schmelzfilms und/oder das auf den Schmelzfilm drückende Plasma während des Erstarrens des Schmelzfilms zum Glätten der Oberfläche des Bereichs des Körpers verwendet. Beim Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers wird der Bereich mit Laserstrahlung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers beaufschlagt.The invention relates to uses of a laser operated in burst mode, methods for smoothing at least one area of a surface of a body and bodies with at least one microstructure. With the use of the laser, at least a region of a surface of the body has a low surface roughness. For this purpose, the plasma generated with the first pulse in the burst, the plasma further heated and / or ionized with the further pulses in the burst, a resulting near-surface melt film of at least one area of a body and the dynamics of the melt film and / or that pressing on the melt film Plasma is used to smooth the surface of the area of the body during the solidification of the melt film. In the method for smoothing at least one area of a surface of a body, the area is exposed to laser radiation from a laser operated in burst mode.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers.The invention relates to a method for smoothing at least one area of a surface of a body.

Durch die Verwendung verhältnismäßig langer Pulse mit Pulsdauern im Nanosekunden-Bereich tritt beim Umschmelzen eine hohe wärmebeeinflusste Zone im Wechselwirkungsbereich auf. Dabei werden kleine Strukturen mit umgeschmolzen und dreidimensionale Strukturen in ihren Strukturmaßen beeinflusst. So ist durch die Druckschrift DE 603 12 826 T2 ein Verfahren zum Umschmelzen bzw. Auftragsschweißen mittels Laser von einer Werkstückoberfläche bekannt. Dabei werden Zonen eingeschmolzen, die bis zu 500 µm unter die Oberfläche reichen. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass größere Eindringtiefen durch Reduzieren der Verarbeitungsgeschwindigkeit oder durch Vorwärmen des Objekts vor dem Schmelzen der Oberfläche erreichbar sind.By using relatively long pulses with pulse durations in the nanosecond range, a high heat-affected zone occurs in the interaction area during remelting. In doing so, small structures are remelted and the structural dimensions of three-dimensional structures are influenced. So is through the pamphlet DE 603 12 826 T2 a method for remelting or build-up welding by means of laser from a workpiece surface is known. Zones that reach up to 500 µm below the surface are melted down. It is also pointed out that greater penetration depths can be achieved by reducing the processing speed or by preheating the object before the surface is melted.

Die Druckschrift DE 10 2019 103 960 A1 offenbart ein Verfahren zum Polieren und zum Glätten einer Werkstückoberfläche mittels Laserstrahlung. Dabei wird die Oberfläche eines Körpers mit einer Mikrostruktur durch bereichsweises Beaufschlagen mit Laserstrahlung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers geglättet.The pamphlet DE 10 2019 103 960 A1 discloses a method for polishing and smoothing a workpiece surface by means of laser radiation. The surface of a body with a microstructure is smoothed by applying laser radiation in areas from a laser operated in burst mode.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wenigstens einen Bereich mindestens einer Oberfläche von Körpern so zu bearbeiten, dass dieser eine möglichst geringe Oberflächenrauheit aufweist.The invention specified in claim 1 is based on the object of machining at least one area of at least one surface of bodies in such a way that it has the lowest possible surface roughness.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in claim 1.

Die Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass mit Verwendung des Lasers wenigstens ein Bereich einer Oberfläche des Körpers eine geringe Oberflächenrauheit aufweist.The methods for smoothing at least one area of a surface of a body are distinguished in particular by the fact that when the laser is used, at least one area of a surface of the body has a low surface roughness.

Beim Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers wird der Bereich mit Laserstrahlung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers so beaufschlagt, dass mit dem ersten Puls im Burst ein Plasma erzeugt wird, dass mit den weiteren Pulsen im Burst das Plasma weiter erhitzt und/oder ionisiert wird und ein oberflächennaher Schmelzfilm wenigstens des Bereichs der Oberfläche des Körpers erzeugt wird und dass mit der Dynamik des Schmelzfilms und/oder mit dem auf den Schmelzfilm drückenden Plasma während des Erstarrens des Schmelzfilms die Oberfläche des Bereichs des Körpers geglättet wird. Das Verfahren eignet sich insbesondere vorteilhafterweise zum Glätten von Mikrostrukturen von Körpern.In the method for smoothing at least one area of a surface of a body, laser radiation from a laser operated in burst mode is applied to the area in such a way that a plasma is generated with the first pulse in the burst, and the plasma is further heated and heated with the further pulses in the burst / or is ionized and a near-surface melt film is generated at least the area of the surface of the body and that with the dynamics of the melt film and / or with the plasma pressing on the melt film during the solidification of the melt film, the surface of the area of the body is smoothed. The method is particularly advantageously suitable for smoothing microstructures of bodies.

Der Burst-Modus ist eine Lasertechnik, bei der Pulsgruppen mit einer definierten Anzahl an Pulsen pro Gruppe (eine Pulsgruppe ist ein Burst) und einer definierten Anzahl an Pulsenergie pro Puls in einer Gruppe mit der Materialoberfläche wechselwirken. Durch die hohe Pulswiederholfrequenz im Burst entsteht ein sehr hoher Temperaturgradient, der einen sehr dünnen, oberflächennahen Schmelzfilm erzeugt. Bei Pulswiederholfrequenzen im GHz-Bereich wird zusätzlich ein hochionisiertes Plasma induziert, was auf den Schmelzfilm wirkt und die Oberflächenrauheit positiv beeinflusst. Die resultierende Oberflächenrauheit ist von unterschiedlichen Parametern, wie der Anzahl an Pulsen, Pulsdauer, Fluenz im Burst und Überfahrtenanzahl, abhängig. Aufgrund des hohen Temperaturgradienten in Kombination mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung kühlt der Schmelzfilm nach der Wechselwirkung mit dem laserinduzierten Plasma sehr schnell ab, so dass eine hohe wärmebeeinflusste Zone nach der Bearbeitung verhindert wird und auch feine definierte Strukturen im Mikrometerbreich erhalten bleiben.The burst mode is a laser technique in which pulse groups with a defined number of pulses per group (a pulse group is a burst) and a defined number of pulse energy per pulse in a group interact with the material surface. The high pulse repetition frequency in the burst creates a very high temperature gradient, which creates a very thin melt film close to the surface. At pulse repetition frequencies in the GHz range, a highly ionized plasma is also induced, which acts on the melt film and has a positive effect on the surface roughness. The resulting surface roughness depends on various parameters such as the number of pulses, pulse duration, fluence in the burst and the number of passes. Due to the high temperature gradient in combination with ultrashort pulsed laser radiation, the melt film cools down very quickly after the interaction with the laser-induced plasma, so that a high heat-affected zone is prevented after processing and fine, defined structures in the micrometer range are preserved.

Damit sind vorteilhafterweise sehr glatte Oberflächen realisierbar, auch wenn die Oberfläche, die Schicht, eine Struktur oder eine Mikrostruktur vor der Bearbeitung eine wesentlich höhere Oberflächenrauheit aufweist. Dieser Glättungseffekt ist nur im Burst-Modus und in einem materialspezifischen Parameterbereich möglich. Weiterhin wird vorteilhafterweise nur ein geringer Betrag an Material abgetragen, wodurch die Sollwerte der Bearbeitungsgeometrie erhalten bleiben oder weitestgehend erhalten bleiben. Es erfolgt nur eine geringe Veränderung der Stöchiometrie. Beispielsweise ist die chemische Zusammensetzung einer Legierung sowie die Konzentration der einzelnen Legierungspartner nicht verändert.In this way, very smooth surfaces can advantageously be realized, even if the surface, the layer, a structure or a microstructure has a significantly higher surface roughness before processing. This smoothing effect is only possible in burst mode and in a material-specific parameter area. Furthermore, only a small amount of material is advantageously removed, as a result of which the setpoint values of the machining geometry are retained or largely retained. There is only a slight change in the stoichiometry. For example, the chemical composition of an alloy and the concentration of the individual alloy partners are not changed.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in einer sehr geringen wärmebeeinflussten Zone nach der Bearbeitung des Körpers.Another major advantage is the very small heat-affected zone after the body has been processed.

Der Körper mit wenigstens einer Mikrostruktur ist damit so ausgebildet, dass wenigstens ein Bereich der Mikrostruktur eine durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers geglättete Oberfläche aufweist.The body with at least one microstructure is thus designed in such a way that at least one area of the microstructure has a surface smoothed by exposure to laser radiation from a laser operated in burst mode.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 10.

Mit Verwendung des im Burst-Modus betriebenen Lasers weist der mit Laserstrahlung beaufschlagte Bereich der Oberfläche des Körpers eine geringe Oberflächenrauheit auf.When the laser operated in burst mode is used, the area of the surface of the body exposed to laser radiation has a low surface roughness.

Dazu wird

  • - das mit dem ersten Puls im Burst erzeugte Plasma,
  • - das mit den weiteren Pulsen im Burst weiter erhitzte und/oder ionisierte Plasma,
  • - ein daraus resultierender oberflächennaher Schmelzfilm wenigstens eines Bereichs eines Körpers und
  • - die Dynamik des Schmelzfilms und/oder das auf den Schmelzfilm drückende Plasma während des Erstarrens des Schmelzfilms
zum Glätten der Oberfläche des Bereichs des Körpers verwendet.This will be
  • - the plasma generated with the first pulse in the burst,
  • - the plasma that is further heated and / or ionized with the further pulses in the burst,
  • a resulting near-surface melt film of at least one area of a body and
  • the dynamics of the melt film and / or the plasma pressing on the melt film during the solidification of the melt film
used to smooth the surface of the area of the body.

Zur Beaufschlagung wenigstens einer Oberfläche des Körpers und damit zum Glätten von Oberflächen von Bereichen des Körpers wird insbesondere eine Laserstrahlung mit mehreren Bursts in Form von Pulsgruppen verwendet. Dabei kann der Körper bewegt und/oder die Laserstrahlung beispielsweise mit einem Scanner abgelenkt werden.In particular, laser radiation with multiple bursts in the form of pulse groups is used to act on at least one surface of the body and thus to smooth surfaces of areas of the body. The body can be moved and / or the laser radiation can be deflected, for example with a scanner.

Zum Glätten der Oberfläche des Körpers kann gepulste Laserstrahlung im GHz-Burst-Modus verwendet werden.Pulsed laser radiation in the GHz burst mode can be used to smooth the surface of the body.

Zum Glätten der Oberfläche des Körpers können Pulsgruppen mit jeweils einer Pulswiederholfrequenz größer 1 GHz verwendet werden.Pulse groups each with a pulse repetition frequency greater than 1 GHz can be used to smooth the surface of the body.

Zum Glätten der Oberfläche des Körpers können Pulsgruppen mit jeweils einer Pulsdauer kleiner 1 ns verwendet.Pulse groups with a pulse duration of less than 1 ns each can be used to smooth the surface of the body.

Zum Glätten der Oberfläche des Körpers wird optional mit einem Scanner abgelenkte Laserstrahlung verwendet.Laser radiation deflected with a scanner is optionally used to smooth the surface of the body.

Zum Glätten der Oberfläche des Körpers wird in einer Ausführungsform eine Antriebsvorrichtung mit dem Körper verwendet, so dass der Körper in wenigstens einer Richtung in einer Ebene bewegbar ist.In one embodiment, a drive device is used with the body to smooth the surface of the body, so that the body can be moved in at least one direction in a plane.

Der im Burst-Modus betriebene Laser kann insbesonder zum Glätten wenigstens eines Bereichs des Körpers mit einer Mikrostruktur verwendet werden.The laser operated in burst mode can in particular be used for smoothing at least one area of the body with a microstructure.

Der im Burst-Modus betriebene Laser wird vorteilhafterweise zum Glätten wenigstens eines Bereichs des Körpers aus einem Metall, einem Halbleiter, einer Keramik oder einem Verbundstoff an sich oder einer Schicht aus einem Metall, einem Halbleiter oder einer Keramik verwendet werden.The laser operated in burst mode is advantageously used for smoothing at least one area of the body made of a metal, a semiconductor, a ceramic or a composite material per se or a layer made of a metal, a semiconductor or a ceramic.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in principle in the drawings and is described in more detail below.

Es zeigen:

  • 1 eine Einrichtung zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers und
  • 2 ein Glätten einer Oberfläche eines Körpers mit einer Verwendung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers.
Show it:
  • 1 means for smoothing at least a portion of a surface of a body and
  • 2 smoothing a surface of a body with the use of a laser operated in burst mode.

Eine Einrichtung zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers 1 besteht im Wesentlichen aus einem Laser 2, einem Scanner 4, einer Antriebsvorrichtung 5 und einem Datenverarbeitungssystem 6.A device for smoothing at least a portion of a surface of a body 1 consists essentially of a laser 2 , a scanner 4th , a drive device 5 and a data processing system 6th .

Die 1 zeigt eine Einrichtung zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers 1 in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a device for smoothing at least a portion of a surface of a body 1 in a basic representation.

In Strahlrichtung nach dem im Burst-Modus betriebenen Laser 2 sind der Scanner 4 zur Ablenkung der Laserstrahlung 3 und der Körper 1 angeordnet. Der Körper 1 befindet sich auf der Antriebsvorrichtung 5, die vorteilhafterweise einen Träger zum Platzieren und Befestigen des Körpers 1 besitzt. Die Antriebsvorrichtung 5 kann dazu insbesondere eine xy-Positioniervorrichtung sein, so dass der Körper 1 in zwei Richtungen in einer Ebene bewegbar ist. Der Laser 2, der Scanner 4 und die Antriebsvorrichtung 5 sind mit dem Datenverarbeitungssystem 6 verbunden, so dass wenigstens ein Bereich der Oberfläche des Körpers 1 mit der Laserstrahlung beaufschlagbar ist.In the direction of the beam after the laser operated in burst mode 2 are the scanner 4th for deflecting the laser radiation 3 and the body 1 arranged. The body 1 is located on the drive device 5 that advantageously have a support for placing and securing the body 1 owns. The drive device 5 can in particular be an xy positioning device so that the body 1 is movable in two directions in one plane. The laser 2 , the scanner 4th and the drive device 5 are with the data processing system 6th connected so that at least one area of the surface of the body 1 can be acted upon by the laser radiation.

Zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers 1 wird somit der Bereich des Körpers 1 mit Laserstrahlung 3 eines im Burst-Modus betriebenen Lasers 2 so beaufschlagt, dass mit dem ersten Puls im Burst ein Plasma 7 erzeugt wird, dass mit den weiteren Pulsen im Burst das Plasma 7 weiter erhitzt und/oder ionisiert wird und ein oberflächennaher Schmelzfilm wenigstens des Bereichs der Oberfläche des Körpers 1 erzeugt wird und dass mit der Dynamik des Schmelzfilms und/oder mit dem auf den Schmelzfilm drückenden Plasma 7 während des Erstarrens des Schmelzfilms die Oberfläche des Bereichs des Körpers 1 geglättet wird.For smoothing at least a portion of a surface of a body 1 thus becomes the area of the body 1 with laser radiation 3 a laser operated in burst mode 2 so applied that with the first pulse in the burst a plasma 7th it is generated that with the further pulses in the burst the plasma 7th is further heated and / or ionized and a near-surface melt film of at least the area of the surface of the body 1 is generated and that with the dynamics of the melt film and / or with the plasma pressing on the melt film 7th the surface of the area of the body during the solidification of the melt film 1 is smoothed.

Die 2 zeigt ein Glätten einer Oberfläche eines Körpers 1 mit einer Verwendung eines im Burst-Modus betriebenen Lasers 2 in einer prinzipiellen Darstellung.The 2 shows smoothing of a surface of a body 1 with the use of a laser operated in burst mode 2 in a basic representation.

Zum Glätten wenigstens eines Bereichs der Oberfläche des Körpers 1 wird der im Burst-Modus betriebene Laser 2 verwendet. Dabei wird

  • - ein mit dem ersten Puls im Burst erzeugtes Plasma 7,
  • - das mit den weiteren Pulsen im Burst weiter erhitztes und/oder ionisiertes Plasma 7,
  • - ein daraus resultierender oberflächennaher Schmelzfilm wenigstens eines Bereichs eines Körpers und
  • - die Dynamik des Schmelzfilms und/oder das auf den Schmelzfilm drückende Plasma 7 während des Erstarrens des Schmelzfilms
zum Glätten der Oberfläche des Bereichs des Körpers verwendet. Zum Glätten des Bereichs der Oberfläche wird Laserstrahlung 3 mit mehreren Bursts in Form von Pulsgruppen verwendet. Dazu wird Laserstrahlung 3 im GHz-Burst-Modus verwendet. Die Pulsgruppen besitzen jeweils eine Pulswiederholfrequenz innerhalb eines Bursts (Pulsgruppe) größer/gleich 1 GHz. Die Pulsgruppen weisen jeweils eine Pulsdauer kleiner 1 ns auf.For smoothing at least a portion of the surface of the body 1 becomes the laser operated in burst mode 2 used. It will
  • - a plasma generated with the first pulse in the burst 7th ,
  • the plasma which is further heated and / or ionized with the further pulses in the burst 7th ,
  • a resulting near-surface melt film of at least one area of a body and
  • - the dynamics of the melt film and / or the plasma pressing on the melt film 7th during the solidification of the melt film
used to smooth the surface of the area of the body. Laser radiation is used to smooth the area of the surface 3 used with multiple bursts in the form of pulse groups. This is done using laser radiation 3 used in GHz burst mode. The pulse groups each have a pulse repetition frequency within a burst (pulse group) greater than / equal to 1 GHz. The pulse groups each have a pulse duration of less than 1 ns.

Der Körper 1 kann insbesondere eine Mikrostruktur aufweisen, wobei durch Verwendung des im Burst-Modus betriebenen Lasers 1 wenigstens ein Bereich der Mikrostruktur geglättet wird. Der Körper 1 besitzt damit wenigstens eine Mikrostruktur mit wenigstens einem geglätteten Oberflächenbereich. Der Körper 1 kann aus einem Metall, einem Halbleiter, einer Keramik oder einem Verbundstoff an sich bestehen oder eine Schicht aus einem Metall, einem Halbleiter oder einer Keramik aufweisen.The body 1 can in particular have a microstructure, whereby by using the laser operated in burst mode 1 at least one area of the microstructure is smoothed. The body 1 thus has at least one microstructure with at least one smooth surface area. The body 1 may consist of a metal, a semiconductor, a ceramic or a composite material per se or have a layer made of a metal, a semiconductor or a ceramic.

Claims (10)

Verfahren zum Glätten wenigstens eines Bereichs einer Oberfläche eines Körpers (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Körpers (1) mit Laserstrahlung (3) eines im Burst-Modus betriebenen Lasers (2) so beaufschlagt wird, dass mit dem ersten Puls im Burst ein Plasma (7) erzeugt wird, dass mit den weiteren Pulsen im Burst das Plasma (7) weiter erhitzt und/oder ionisiert wird und ein oberflächlicher Schmelzfilm wenigstens des Bereichs der Oberfläche des Körpers (1) erzeugt wird und dass mit der Dynamik des Schmelzfilms und/oder mit dem auf den Schmelzfilm drückenden Plasma (7) während des Erstarrens des Schmelzfilms die Oberfläche des Bereichs des Körpers (1) geglättet wird.Method for smoothing at least one area of a surface of a body (1), characterized in that the area of the body (1) is exposed to laser radiation (3) from a laser (2) operated in burst mode in such a way that the first pulse im Burst a plasma (7) is generated that with the further pulses in the burst, the plasma (7) is further heated and / or ionized and a superficial melt film at least the area of the surface of the body (1) is generated and that with the dynamics of the Melt film and / or with the plasma (7) pressing on the melt film during the solidification of the melt film, the surface of the area of the body (1) is smoothed. Verwendung des im Burst-Modus betriebenen Lasers (2) zum Glätten wenigstens des Bereichs der Oberfläche des Körpers (1) mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei der Bereich des Körpers (1) mit Laserstrahlung (3) des im Burst-Modus betriebenen Lasers (2) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Puls im Burst erzeugtes Plasma (7), dass mit den weiteren Pulsen im Burst weiter erhitztes und/oder ionisiertes Plasma (7), dass ein daraus resultierender oberflächlicher Schmelzfilm des Bereichs des Körpers (1) und dass die Dynamik des Schmelzfilms und/oder das auf den Schmelzfilm drückende Plasma (7) während des Erstarrens des Schmelzfilms zum Glätten der Oberfläche des Bereichs des Körpers (1) verwendet wird.Use of the laser (2) operated in burst mode for smoothing at least the area of the surface of the body (1) with the method according to Claim 1 , wherein the area of the body (1) is exposed to laser radiation (3) of the laser (2) operated in burst mode, characterized in that a plasma (7) generated with the first pulse in the burst, that with the further pulses in Burst further heated and / or ionized plasma (7), that a resulting superficial melt film of the area of the body (1) and that the dynamics of the melt film and / or the plasma pressing on the melt film (7) during the solidification of the melt film for smoothing the surface of the area of the body (1) is used. Verwendung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung wenigstens einer Oberfläche des Körpers (1) und damit zum Glätten von Oberflächen von Bereichen des Körpers (1) eine Laserstrahlung (3) mit mehreren Bursts in Form von Pulsgruppen verwendet wird.Use after Claim 2 , characterized in that a laser radiation (3) with several bursts in the form of pulse groups is used to act on at least one surface of the body (1) and thus to smooth surfaces of areas of the body (1). Verwendung nach den Patentansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Glätten der Oberfläche des Körpers (1) gepulste Laserstrahlung (3) im GHz-Burst-Modus verwendet wird.Use after the Claims 2 and 3 , characterized in that pulsed laser radiation (3) in the GHz burst mode is used to smooth the surface of the body (1). Verwendung nach den Patentansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Glätten der Oberfläche des Körpers (1) Pulsgruppen mit jeweils einer Pulswiederholfrequenz innerhalb eines Bursts (Pulsgruppe) größer/gleich 1 GHz verwendet werden.Use after the Claims 2 to 4th , characterized in that pulse groups each having a pulse repetition frequency within a burst (pulse group) greater than / equal to 1 GHz are used to smooth the surface of the body (1). Verwendung nach den Patentansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Glätten der Oberfläche des Körpers (1) Pulsgruppen mit jeweils einer Pulsdauer kleiner 1 ns verwendet werden.Use after the Claims 2 to 5 , characterized in that pulse groups with a pulse duration of less than 1 ns each are used to smooth the surface of the body (1). Verwendung nach den Patentansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Glätten der Oberfläche des Körpers (1) mit einem Scanner (4) abgelenkte Laserstrahlung (3) verwendet wird.Use after the Claims 2 to 6th , characterized in that laser radiation (3) deflected with a scanner (4) is used to smooth the surface of the body (1). Verwendung nach den Patentansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Glätten der Oberfläche des Körpers (1) eine Antriebsvorrichtung (5) mit dem Körper (1) verwendet wird, so dass der Körper (1) in wenigstens einer Richtung in einer Ebene bewegbar ist.Use after the Claims 2 to 7th , characterized in that a drive device (5) is used with the body (1) for smoothing the surface of the body (1), so that the body (1) can be moved in at least one direction in a plane. Verwendung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Burst-Modus betriebene Laser (2) zum Glätten wenigstens eines Bereichs des Körpers (1) mit einer Mikrostruktur verwendet wird.Use after Claim 2 , characterized in that the laser (2) operated in burst mode is used for smoothing at least one area of the body (1) with a microstructure. Verwendung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Burst-Modus betriebene Laser (2) zum Glätten wenigstens eines Bereichs des Körpers (1) aus einem Metall, einem Halbleiter, einer Keramik oder einem Verbundstoff an sich oder einer Schicht aus einem Metall, einem Halbleiter oder einer Keramik verwendet wird.Use after Claim 2 , characterized in that the laser (2) operated in burst mode for smoothing at least one area of the body (1) made of a metal, a semiconductor, a ceramic or a composite material per se or a layer made of a metal, a semiconductor or a Ceramic is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021004220A1 (en) 2021-08-12 2023-02-16 Hochschule Mittweida (FH), Körperschaft des öffentlichen Rechts Use of a laser operated in burst mode and method for the superficial formation of an alloy and/or a mixture and/or a doping
EP4331769A1 (en) * 2022-09-05 2024-03-06 Boegli-Gravures SA Method for polishing a surface of an embossing tool comprising micro-structures

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60312826T2 (en) * 2002-02-20 2008-01-24 Alstom Technology Ltd. METHOD FOR TRANSFORMING OR BZW. APPLICATION WELDING BY MEANS OF A LASER FROM A WORKPIECE SURFACE
DE102019103960A1 (en) * 2019-02-18 2020-08-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for polishing and smoothing a workpiece surface

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60312826T2 (en) * 2002-02-20 2008-01-24 Alstom Technology Ltd. METHOD FOR TRANSFORMING OR BZW. APPLICATION WELDING BY MEANS OF A LASER FROM A WORKPIECE SURFACE
DE102019103960A1 (en) * 2019-02-18 2020-08-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for polishing and smoothing a workpiece surface

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021004220A1 (en) 2021-08-12 2023-02-16 Hochschule Mittweida (FH), Körperschaft des öffentlichen Rechts Use of a laser operated in burst mode and method for the superficial formation of an alloy and/or a mixture and/or a doping
DE102021004220B4 (en) 2021-08-12 2023-12-14 Hochschule Mittweida (FH), Körperschaft des öffentlichen Rechts Use of a laser operated in burst mode and method for the surface formation of an alloy and/or a mixture and/or a doping
EP4331769A1 (en) * 2022-09-05 2024-03-06 Boegli-Gravures SA Method for polishing a surface of an embossing tool comprising micro-structures
WO2024052811A1 (en) * 2022-09-05 2024-03-14 Boegli-Gravures Sa Method for polishing a surface of an embossing tool comprising micro-structures

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