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1. (WO2017001102) PROCÉDÉ PERMETTANT DE GÉNÉRER DES MODIFICATIONS DANS OU SUR UNE PIÈCE TRANSPARENTE POLYPHASÉE AU MOYEN D'UN USINAGE LASER, ET MATÉRIAU COMPOSITE POLYPHASÉ
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Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung von Modifikationen in oder an einem transparenten Werkstück (2) mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung (1) ,

wobei eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1) verwendet wird, die einen Kurzpuls- oder Ultrakurzpulslaser (10), der eine Laserstrahlung (12) mit einer

Wellenlänge im Transparenzbereich des Werkstücks (2) ausstrahlt, und eine Strahlformungsoptik (11) zur Strahlformung, insbesondere zur Fokussierung der Laserstrahlung aufweist,

und wobei ein transparentes Werkstück (2) verwendet wird, das aus einem Material besteht, welches mehrere Phasen aufweist, von denen zumindest zwei Phasen unterschiedliche Dielektrizitätszahlen besitzen, von denen wiederum die eine Phase eine in Form von Partikeln eingeschlossene Phase ist, die von der anderen Phase im Wesentlichen umgeben ist, und wobei das Produkt aus dem in Kubiknanometern

angegebenen Volumen der Partikel und dem Verhältnis des Betrages der Differenz der zwei unterschiedlichen Dielektrizitätszahlen zu der Dielektrizitätszahl der umgebenden Phase größer als 500, vorzugsweise größer als 1000, besonders bevorzugt größer als 2000 ist.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei entlang einer Linie (20) nebeneinander aufgereihte linienhafte

Modifikationen (14) in dem transparenten Werkstück (2) erzeugt werden,

indem die Laserstrahlung (12) relativ bezüglich des Werkstücks (2) entlang der Linie (20) bewegt wird und zeitlich nacheinander Laserpulse entweder als

Einzelpulse oder in Form von Bursts abgegeben werden, wobei jeder dieser Einzelpulse oder Bursts zur

Erzeugung jeweils einer der linienhaften

Modifikationen (14) dient.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der linienhaften Modifikation (14) über die Höhe der Pulsenergie eingestellt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die linienhafte Modifikation durch Strahlformung mit Ausbildung eines Linienfokus bzw. durch Strahlformung mit Ausbildung einer für eine Modifikation ausreichend hohen Intensität entlang der optischen Achse erzeugt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass eine Optik zur

Fokussierung der Laserstrahlung verwendet wird, welche den Fokus in Ausbreitungsrichtung räumlich so

verlängert, dass die Maximalintensität der

Laserstrahlung kleiner ist als 150 %, vorzugsweise 130 % des Schwellwertes der Intensität, ab welchem das Material modifiziert wird.

Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung so fokussiert wird, dass das Verhältnis des

Längenbereichs, entlang welchem die Intensität

mindestens 110% des Schwellwerts der Modifikation ist, zum Längenbereich, entlang welchem die Intensität mindestens 10% des Schwellwerts ist, mindestens 0,4, vorzugsweise mindestens 0,5, besonders bevorzugt mindestens 0,7 beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die linienhafte

Modifikation durch eine Strahlformung mit grad- oder krummliniger hoher Intensitätsverteilung erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

gekennzeichnet durch ein Bereitstellen eines

Werkstücktisches (3) und einer Verschiebeeinrichtung zur Ausrichtung der Strahlformungsoptik (11) auf das Werkstück (2) zur Herstellung der linienhaften

Modifikation (14) im Werkstück (2) und danach zur schrittweisen Relativverschiebung zwischen

Strahlformungsoptik (11) und Werkstücktisch (3) gemäß der Linie (20) .

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die linienhaften Modifikationen in einer vorgegebenen Richtung in das Werkstück eingebracht werden, wobei diese Richtung in Bezug auf die lokale Flächennormale des Werkstücks und im

Abstand zum Werkstück geregelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die linienhafte Modifikationen (14) jeweils aus mehreren entlang eines Kanals

angeordneten Defekten gebildet werden, wobei die

Längen der Defekte mit zunehmendem Abstand von einer Oberfläche des Werkstücks (2) zunehmen.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei Modifikationen an der Oberfläche des transparenten Werkstücks (2) erzeugt werden, indem mittels der Laserstrahlung (12) Material von der Oberfläche abgetragen wird.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei Modifikationen im Inneren des transparenten Werkstücks (2) erzeugt werden, indem die Parameter des Kurzpuls- oder

Ultrakurzpulslasers so eingestellt werden, dass

Beschädigungen an der Oberfläche des transparenten Werkstücks (2) vermieden werden.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeschlossene Phase aus mindestens einem Partikel gebildet ist.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Material um Glaskeramik oder einen Kompositwerkstoff handelt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material verwendet wird, dessen Partikel einen Median der Partikelgrößen von 6 nm oder mehr aufweisen.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines optischen Elements das Laserlicht umgelenkt und der Auftreffort des Laserstrahls sukzessive geändert wird.

Kompositwerkstoff, insbesondere Glaskeramik oder

Polymerwerkstoff, enthaltend Bereiche einer ersten Phase mit einer Dielektrizitätszahl sri, Bereiche wenigstens einer zweiten Phase mit einer

Dielektrizitätszahl εΓ2, welche Dielektrizitätszahlen Sri und εΓ2 voneinander abweichen,

wobei das Produkt aus dem in Kubiknanometern

angegebenen Volumen eines Bereichs der wenigstens einen zweiten Phase und dem um eins verminderten

Verhältnis der Dielektrizitätszahlen der ersten Phase und der wenigstens einen zweiten Phase größer als fünfhundert, vorzugsweise größer als eintausend, besonders bevorzugt größer als zweitausend ist, wobei die Dielektrizitätszahl der ersten Phase εΓι größer gleich der Dielektrizitätszahl der wenigstens einen zweiten Phase εΓ2 ist, und wobei wenigstens eine aus Defekten gebildete linienhafte Modifikation, die einen mindestens 500 Mikrometer langen Kanal von Defekten darstellt, im Inneren des Kompositwerkstoffs verläuft.

Kompositwerkstoff nach Anspruch 17, dadurch

gekennzeichnet, dass die Bereiche der ersten Phase die Bereiche der wenigstens einen zweiten Phase zumindest teilweise umgeben.

Kompositwerkstoff nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der wenigstens einen zweiten Phase von der ersten Phase eingeschlossen sind.

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der wenigstens einen zweiten Phase voneinander . beabstandet vorliegen.

Kompos.itwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zweite Phase im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist .

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der wenigstens einen linienhaften Modifikation bzw. Gesamtdefektlänge 100 bis 10000 Mikrometer, vorzugsweise 1000 bis 10000 Mikrometer, besonders bevorzugt 3000 bis 10000

Mikrometer beträgt.

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der ersten und zweiten Dielektrizitätszahl (εΓι/εΓ2) größer gleich 1, 1 ist .

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine aus Defekten gebildete linienhafte Modifikation aus mehreren entlang eines Kanals angeordneten Defekten gebildet ist, wobei die Längen der Defekte mit

zunehmenden Abstand von einer Oberfläche des

Kompositwerkstoffs zunehmen.

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine linienhafte Modifikation eine mittlere Breite

aufweist, welche im Bereich von 1 bis 5 μπι liegt, insbesondere im Bereich von 2 bis 3 \im liegt.

Kompositwerkstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine linienhafte Modifikation zumindest teilweise offene Bereiche, insbesondere porenförmige oder blasenförmig Bereiche aufweist.