用于对工件进行材料去除的激光加工的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对工件(10)进行材料去除的激光加工的方法，所述工件包括由合成材料制成的、具有表面(16)的承载元件(14)和在激光加工的准备阶段中施加到表面(16)上的金属化层(18)，其中，所述金属化层(18)能够在所述表面(16)的大面积区域中从具有三维延伸部的工件(10)被去除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对工件进行材料去除的激光加工的方法
本专利技术涉及一种用于对工件进行材料去除的激光加工的方法，工件包括由合成材料制成的、具有表面的承载元件和在激光加工的准备阶段中施加到表面上的金属化层。激光加工借助于激光加工设备来实施，激光加工设备包括激光单元和用于操控激光单元的控制单元。方法包括：-将工件布置在处在激光单元的工作区域中的加工位置中；-生成针对运行参数的值，所述运行参数用于运行激光单元；-通过激光单元根据所生成的针对运行参数的值来产生并发出激光束；-布置在加工位置中的工件在工件的设有金属化层的表面的区域内在加工点中被加载所发出的激光束，使得在所述加工点中局部地去除金属化层的材料；-使激光束以及由此也使加工点根据针对所述运行参数所生成的值通过激光单元相对于工件沿着工作轨迹在工件的设有金属化层的表面的区域中运动，从而沿着工作轨迹去除金属化层的材料。此外，本专利技术涉及一种根据权利要求11前序部分所述的激光加工设备和一种根据权利要求16前序部分所述的计算机程序。
技术介绍
承载元件的合成材料可以是透明的。此外，它应该是耐激光的(没有反射)。对工件进行材料去除的激光加工也称为激光烧蚀或激光蒸发。在此，通过以脉冲激光辐射照射用材料覆层的表面从表面去除材料。在此情况下所使用的激光辐射具有高的功率密度并导致材料的快速加热和等离子体在表面上的形成。在纳秒范围内的激光脉冲的情况下，激光器的能量导致表面在激光脉冲期间加热(在原子热运动的意义上)。因为热传导仅能够实现到体积中的缓慢能量传输，所以射入的能量集中到非常薄的层上(在10ns脉冲长度的情况下大约1μm)，因此利用激光器被辐射的材料达到非常高的温度，并且出现材料的突然蒸发。通过电离(热力地，通过激光或电子撞击)，在激光器的高功率密度的情况下产生来自被去除材料的电子和离子的等离子体。在本专利技术的范围内，工件(材料应从该工件去除)包括由合成材料制成的、具有表面的承载元件和在激光加工的准备阶段中被施加到表面上的金属化层。承载元件的合成材料优选是透明的。工件例如是用于机动车照明装置的装饰元件或装饰罩。前照灯的内部空间例如衬有这样的装饰罩(例如围绕PES模块的投影透镜或围绕反射模块的反射器边缘)，以便通过透明的遮盖板屏蔽前照灯的位于其后的、通常不美观的机械装置和电气装置免于从外部看到。出于各种原因，例如出于设计方面，可能期望的是，至少在所选择的区域中又建立承载元件的透明度。因此例如可以考虑，在装饰罩的透明区段的后面布置一机动车灯，它于是透过装饰罩的透明区段发出光以实现照明功能。也可以简单地考虑，在装饰罩后面定位一光源，它照亮装饰罩后面的区域，使得为了实现照明装置的特殊夜间设计，装饰罩的透明区段照明。US5,817,243已经公开了一种方法，用于在不同类型的工件(例如金属、塑料或皮革)上去除材料，并由此将尽可能对比度高的设计或图案置入到合成材料件的表面中。如果工件是被覆层的工件并且在激光去除的范围中去除了覆层的一部分，则这仅仅结合被覆层的金属件来描述。如果工件是透明的工件(例如摩托车前照灯的遮盖板)，则仅描述的是，借助于激光器可以将图案置入到工件的透明材料中。此外，在不同的部位处描述了，该方法应在工件上产生特别细节化的、精细的图案。因此，该方法不适合从设有金属化层的透明合成材料件的较大表面去除金属化层的材料。此外，所述方法不适用于具有复杂的三维形状的合成材料件。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，如下地设计和改进开头所述类型的方法，使得即使在复杂的三维合成材料件的情况下也可以去除金属化层的大面积材料。为了解决该任务，本专利技术提出一种具有权利要求1特征的方法。尤其提出，使加工点沿着多个并排的工作轨迹来回运动，在所述加工点中，激光束落到合成材料件的待加工表面上，其中，相邻的工作轨迹如此紧密地并排，使得激光束在一工作轨迹上的加工点与激光束在相邻工作轨迹上的加工点邻接或者与其部分地叠置，以便去除金属化层的大面积材料。此外，激光单元根据针对运行参数的所生成的值进行运动，以改变加工点的位置，并且在驶过工作轨迹时跟随设有金属化层的表面的三维走向。激光束的加工点沿着多个并排的蜿蜒工作轨迹运动，从而在工件表面上的所希望的区域中可以大面积地去除金属化层的材料。优选地，在激光束的加工点驶过蜿蜒的工作轨迹期间，激光束射到工件表面上的角度保持恒定。在所述表面的全局坐标系中观察三维走向的情况下，由此需要在全局坐标系中不断地适配射束方向。激光束方向的变化可以要么通过以下方式实现，即激光单元具有合适的偏转器件(例如可调节的偏转镜)，从而可以改变激光束从激光单元出来的射出方向。但是也可以考虑，改变整个激光单元的位置和取向，其中，激光束从激光单元出来的射出方向保持恒定。激光单元的位置和取向在此跟随设有金属化层的表面的三维走向，由此激光束始终以恒定的角度射到表面上。在此可以考虑，要么整个激光单元，要么激光单元的仅一部分进行运动。尤其可以考虑，不使激光单元的包括激光介质和谐振器的部分运动。激光单元或其一部分的运动尤其包括在X、Y和/或Z方向上的线性移动。此外，使激光单元或其一部分运动还可以包括绕所述X轴、Y轴和/或Z轴中的一个或多个转动。优选地，整个激光单元在位置和取向上进行运动，并且在此跟随工件表面的复杂三维走向。在此，根据针对用于运行激光单元的运行参数所生成的值来进行激光单元的运动。因此，运行参数例如包括激光单元的位置(X、Y、Z)、取向和调节速度。此外，运行参数尤其能够包括激光束或激光单元的脉冲持续时间、脉冲频率和功率。尤其可以考虑的是，激光单元的脉冲持续时间、脉冲频率和功率在实际的激光加工期间被调整到恒定值上。在此，功率、脉冲持续时间和脉冲频率必须尽可能精确地调整，因此使金属化层以所希望的层厚度尽可能完全地被去除，而不损坏承载层。特别地，承载层的透光特性不应受到入射的激光束的影响。因此，根据本专利技术的方法通过激光单元在驶过蜿蜒工作轨迹时跟随工件的设有金属化层的表面的三维走向，使得能够实现大面积和精确的材料去除。激光单元在驶过并排的工作轨迹时优选这样运动，使得激光束到表面上的入射角保持恒定。以这种方式，激光器在加工点中的功率密度可以被保持在近似恒定的水平上。在本专利技术的有利的改进方案中，激光束的加工点在合成材料件的设有金属化层的表面上借助于执行器进行运动。执行器可以被构造为使激光单元运动或仅使激光单元的一部分运动。优选地，产生激光束的整个激光单元借助于执行器运动。然而，如果为了改变加工点的位置，通过执行器仅使激光单元的一部分运动，可以被证明是有利的。激光单元例如包括合适的偏转器件(例如可调节的偏转镜)，其借助于执行器进行运动，从而可以改变激光束从激光单元出来的射出方向。执行器例如是电磁执行器，所述电磁执行器构成为用于使激光单元或激光单元的一部分在X、Y、Z方向上运动和/或绕所述轴线(X、Y、Z)之一转动。有利地，用于使激光单元或其一部分运动的执行器由控制单元操控。尤其根据针对用于运行激光单元的运行参数所生成的值来进行操控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对工件(10)进行材料去除的激光加工的方法，所述工件(10)包括由合成材料制成的、具有表面(16)的承载元件(14)和在所述激光加工的准备阶段中施加到所述表面(16)上的金属化层(18)，其中，所述激光加工借助于激光加工设备(2)来实施，所述激光加工设备(2)包括激光单元(4)和用于操控所述激光单元(4)的控制单元(6)，所述方法包括：/n-将所述工件(10)布置在处在所述激光单元(4)的工作区域(8)中的加工位置(12)中；/n-生成针对运行参数的值，所述运行参数用于运行所述激光单元(5)；/n-通过所述激光单元(4)根据针对运行参数所生成的值来产生并发出激光束(20)；/n-在设有所述金属化层(18)的所述工件(10)的表面(16)的区域内在加工点(22)中对布置在所述加工位置(12)中的所述工件(10)加载所发出的激光束(20)，使得在所述加工点(22)中局部地去除所述金属化层(18)的材料；/n-使所述激光束(20)以及由此也使所述加工点(22)根据针对所述运行参数所生成的值通过所述激光单元(4)相对于所述工件(10)沿着工作轨迹(24)在设有所述金属化层(18)的所述工件(10)的表面(16)的区域中运动，从而沿着所述工作轨迹(24)去除所述金属化层(18)的材料，/n其特征在于，所述加工点(22)沿着多个相邻布置的工作轨迹(24、24’、24”、24”’)运动，其中，相邻的工作轨迹(24、24’)紧密地相邻布置，使得所述激光束在工作轨迹(24)上的加工点(22)与所述激光束在相邻的工作轨迹(24’)上的加工点(22’)邻接或者与其部分叠置，以便去除所述金属化层(18)的大面积材料，并且所述激光单元(4)根据针对所述运行参数所生成的值进行运动，以便改变所述加工点(22)的位置并在驶过工作轨迹(24、24’、24”、24”’)时跟随设有所述金属化层(18)的表面(16)的三维走向。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170523 DE 102017111211.11.一种用于对工件(10)进行材料去除的激光加工的方法，所述工件(10)包括由合成材料制成的、具有表面(16)的承载元件(14)和在所述激光加工的准备阶段中施加到所述表面(16)上的金属化层(18)，其中，所述激光加工借助于激光加工设备(2)来实施，所述激光加工设备(2)包括激光单元(4)和用于操控所述激光单元(4)的控制单元(6)，所述方法包括：
-将所述工件(10)布置在处在所述激光单元(4)的工作区域(8)中的加工位置(12)中；
-生成针对运行参数的值，所述运行参数用于运行所述激光单元(5)；
-通过所述激光单元(4)根据针对运行参数所生成的值来产生并发出激光束(20)；
-在设有所述金属化层(18)的所述工件(10)的表面(16)的区域内在加工点(22)中对布置在所述加工位置(12)中的所述工件(10)加载所发出的激光束(20)，使得在所述加工点(22)中局部地去除所述金属化层(18)的材料；
-使所述激光束(20)以及由此也使所述加工点(22)根据针对所述运行参数所生成的值通过所述激光单元(4)相对于所述工件(10)沿着工作轨迹(24)在设有所述金属化层(18)的所述工件(10)的表面(16)的区域中运动，从而沿着所述工作轨迹(24)去除所述金属化层(18)的材料，
其特征在于，所述加工点(22)沿着多个相邻布置的工作轨迹(24、24’、24”、24”’)运动，其中，相邻的工作轨迹(24、24’)紧密地相邻布置，使得所述激光束在工作轨迹(24)上的加工点(22)与所述激光束在相邻的工作轨迹(24’)上的加工点(22’)邻接或者与其部分叠置，以便去除所述金属化层(18)的大面积材料，并且所述激光单元(4)根据针对所述运行参数所生成的值进行运动，以便改变所述加工点(22)的位置并在驶过工作轨迹(24、24’、24”、24”’)时跟随设有所述金属化层(18)的表面(16)的三维走向。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对用于运行所述激光单元(5)的所述运行参数的值以如下方式生成，并且所述激光单元(4)根据针对所述运行参数所生成的值以如下方式运动，使得在驶过所述工作轨迹(24、24’、24”、24”’)期间，所述激光束(20)在所述加工点(22)中相对于设有所述金属化层(18)的所述工件(10)的表面(16)的角度保持恒定。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光单元(4)借助于执行器(26)进行运动。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述控制单元(6)来操控所述执行器(26)以使所述激光单元(4)运动。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，直接在所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·拉库尔，
申请(专利权)人：汽车照明罗伊特林根有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE