JP6022038B2 - レーザビームによるワークピースの処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザビームによるワークピースの既知の処理方法および処理装置を始点とする。このような装置および方法は、殊に、材料内の三次元マイクロジオメトリーを除去するために使用される。本発明は例えば、金属表面構造製造時のレーザアブレーション技術に関し、例えばノズル製造時またはセラミックセンサ素子(例えばラムダセンサまたは別の様式のセラミックガスセンサ)の製造時の摩擦特性を改善するためのレーザアブレーション技術に関する。しかしこれは、他の使用例を制限するものではない。このようなレーザアブレーション技術の代わりに、多くの別の用途が考えられる。
レーザビームでワークピースを処理する方法と、レーザビームでワークピースを処理する装置とを提示する。このレーザ処理装置は殊に、本発明の方法を実施するように構成可能であり、この方法は、殊に、提案されたレーザ処理装置を用いて実施される。レーザビームによる処理とは、殊にレーザアブレーションのことである。すなわち、ワークピース材の材料除去が行われる方法であり、これは例えば、ワークピースの材料を蒸発させることによって行われる。レーザ処理装置は、これに相応に、殊に、レーザアブレーション装置として構成可能である。
Claims (13)
- レーザビームによるワークピース(110)の処理方法であって、
少なくとも1つの、可変のビーム成形装置(132)によって変化する少なくとも1つのレーザビーム(130)を提供し、
次に前記レーザビーム(130)は、前記ワークピース(110)の少なくとも1つの処理面(112)に入射し、
前記ビーム成形装置(132)によって、前記処理面(112)の箇所の前記レーザビーム(130)に、少なくとも1つの、所定の調整可能なビームプロファイル(116、118、120)を与え、
前記ビーム成形装置(132)は、前記処理面(112)上に照射領域と非照射領域(122、124)の少なくとも2つの異なるパターンを形成するように構成されており、かつ、前記2つの異なるパターンの切り替え時に、前記照射領域(122)におけるフルエンスが+/−30%の偏差を超えて変化しないように構成されている、
ことを特徴とする、レーザビームによるワークピース(110)の処理方法。 - 前記ビーム成形装置(132)は変調素子(140)のマトリクス(138)を有しており、
前記変調素子(140)は、自身に入射する前記レーザビーム(130)の構成部分の位相、振幅、強度および偏光のうちの少なくとも1つを変調するように構成されている、請求項1記載の方法。 - 前記変調素子(140)は、前記位相を変調するように構成されており、
前記変調素子(140)によって、前記レーザビーム(130)の光軸(134)に対して垂直な面において、位置に依存する位相変調のパターンを形成し、
少なくとも1つの焦点合わせ部材(142)によって、前記位置に依存する位相変調のパターンを、前記処理面(112)上での位置に依存する強度変調のパターンに変換する、請求項2記載の方法。 - 前記変調素子(140)は、前記強度を変調するように構成されており、
前記変調素子(140)によって、前記レーザビーム(130)の光軸に対して垂直な面において、位置に依存する強度変調のパターンを形成し、
少なくとも1つの結像光学系(152)によって、前記位置に依存する強度変調のパターンを、前記処理面(112)上の位置に依存する強度変調のパターンに結像する、請求項2記載の方法。 - 前記ビーム成形装置(132)は少なくとも1つの空間光変調器(136)および/または少なくとも1つのマイクロミラーシステムを含んでいる、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 少なくとも2つの、異なる照射ステップのシーケンスを含んでおり、
当該少なくとも2つの、異なる照射ステップにおいて、前記レーザビーム(130)の異なるビームプロファイル(116、118、120)によって前記ワークピース(110)の前記処理面(112)を照射する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 変調素子(140)によって構成されているマトリクス(138)が前記ビーム成形装置(132)に備えられており、前記変調素子を前記少なくとも2つの、異なる照射ステップにおいて異なって駆動制御する、請求項6記載の方法。
- 前記少なくとも2つの、異なる照射ステップそれぞれにおいて、前記ワークピース(110)の異なる面において、異なる幾何学的形状の孔および/または異なる深さの孔を、前記ワークピース(110)内に設ける、請求項5から7までのいずれか1項記載の方法。
- レーザアブレーションを目的とした、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- レーザビームでワークピース(110)を処理するためのレーザ処理装置(126)であって、
前記レーザ処理装置(126)は、少なくとも1つのレーザビーム(130)を供給する少なくとも1つのレーザ源(128)を有しており、
当該レーザビーム(130)が、前記ワークピース(110)の少なくとも1つの処理面(112)上に入射するように、前記レーザ処理装置(126)は構成されており、
前記レーザ処理装置(126)はさらに、前記レーザビーム(130)に作用する、少なくとも1つのビーム成形装置(132)を有しており、
当該ビーム成形装置(132)は、前記処理面(112)の箇所の前記レーザビーム(130)に、少なくとも1つの、所定の調整可能なビームプロファイル(116、118、120)を与えるように構成されており、
さらに、前記ビーム成形装置(132)は、前記処理面(112)上に照射領域と非照射領域(122、124)の少なくとも2つの異なるパターンを形成するように構成されており、かつ、前記2つの異なるパターンの切り替え時に、前記照射領域(122)におけるフルエンスが+/−30%の偏差を超えて変化しないように構成されている、
ことを特徴とするレーザ処理装置(126)。 - 前記レーザ処理装置(126)は少なくとも1つの制御部(148)を有しており、
当該制御部(148)は、少なくとも2つの、異なる照射ステップのシーケンスを実行するように構成されており、
前記少なくとも2つの、異なる照射ステップにおいて、前記ワークピース(110)の前記処理面(112)は、前記レーザビーム(130)の異なるビームプロファイル(116、118、120)によって照射される、請求項10記載のレーザ処理装置(126)。 - 前記レーザ処理装置(126)は、前記ワークピース(110)を収容する少なくとも1つの保持部を有している、請求項10または11記載のレーザ処理装置(126)。
- 前記レーザ処理装置(126)は、レーザアブレーション装置である、請求項10から12までのいずれか1項記載のレーザ処理装置(126)。
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