DE102007011235A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes Download PDF

Info

Publication number
DE102007011235A1
DE102007011235A1 DE102007011235A DE102007011235A DE102007011235A1 DE 102007011235 A1 DE102007011235 A1 DE 102007011235A1 DE 102007011235 A DE102007011235 A DE 102007011235A DE 102007011235 A DE102007011235 A DE 102007011235A DE 102007011235 A1 DE102007011235 A1 DE 102007011235A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plasma
plasma jet
electromagnetic radiation
area
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007011235A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Buske
Peter FÖRNSEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PLASMA TREAT GmbH
Original Assignee
PLASMA TREAT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PLASMA TREAT GmbH filed Critical PLASMA TREAT GmbH
Priority to DE102007011235A priority Critical patent/DE102007011235A1/de
Priority to US12/042,636 priority patent/US20080257379A1/en
Publication of DE102007011235A1 publication Critical patent/DE102007011235A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/48Generating plasma using an arc
    • H05H1/484Arrangements to provide plasma curtains or plasma showers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes, bei dem die ktromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird und bei dem der mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagte Bereich der Oberfläche gleichzeitig zumindest teilweise mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird. Dieses Verfahren löst das technische Problem, eine verbesserte Vorbehandlung, insbesondere Reinigung einer Oberfläche eines Werkstückes zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes.
  • Bei zahlreichen Prozessen ist es erforderlich eine Oberfläche eines Werkstückes vor einer Weiterbehandlung vorzubehandeln, insbesondere zu reinigen. Reinigen bedeutet dabei, die auf der Oberfläche anhaftenden Substanzen möglichst rückstandsfrei abzulösen, so dass die Oberfläche anschließend weitgehend ohne einen störenden Einfluss durch anhaftende Substanzen weiterbehandelt werden kann. Als Substanzen können beispielsweise Ölreste, Schmiermittel, Beschichtungen oder andere organische oder anorganische Substanzen an der Oberfläche anhaften.
  • Wenn im Folgenden von einem Laserstrahl gesprochen wird, ist dieses nicht beschränkend zu verstehen. Anstelle des Laserstrahls kann jeder beliebige Strahl aus elektromagnetischer Strahlung verwendet werden, der eine ausreichende Energiedichte aufweist, um die Behandlung durchführen zu können.
  • Bei einer Laserstrahlbehandlung wird auf der zu behandelnden bzw. der zu reinigenden Oberfläche der Laserstrahl entlang einer Spur verfahren, wobei die Breite der Spur im Wesentlichen der Breite des Laserstrahls in dem beaufschlagten Bereich entspricht. Die Strahlungsenergie des Laserstrahls wird von den an der Oberfläche anhaftenden Substanzen absorbiert und führt somit zu einem Abdampfen oder Abplatzen der Substanzen von der Oberfläche.
  • Nachteilig bei der Laserbehandlung ist die geringe Spurbreite des Laserstrahls auf der Oberfläche, so dass ein häufiges Hin- und Herbewegen des Laserstrahls notwendig ist, um eine flächige Behandlung durchführen zu können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die von der Oberfläche abgelösten Substanzen sich erneut auf der Oberfläche ablagern, da sie zwar abgelöst worden sind, aber sich nicht durch eine weitere Reaktion miteinander oder mit der Umgebungsluft so umwandeln, dass eine erneute Ablagerung vermieden wird.
  • Bei einer Plasmabehandlung wird dagegen ein atmosphärischer Plasmastrahl zunächst erzeugt und dann auf eine Oberfläche gerichtet. Durch eine Wechselwirkung des Plasmastrahls mit der Oberfläche wird die Plasmabehandlung hervorgerufen.
  • Die Energiezufuhr für die Plasmabehandlung wird bevorzugt mit einer Plasmaquelle bzw. Plasmadüse erzeugt, bei der mittels einer unter Anlegen einer hochfrequenten Hochspannung in einem Düsenrohr zwischen zwei Elektroden mittels einer nicht-thermischen Entladung aus einem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird. Es entsteht eine hochfrequente Folge von Entladungen zwischen den Elektroden der Plasmadüse, wobei kein thermisches Gleichgewicht im Entladungsraum entsteht. Somit kann auch im Dauerbetrieb das Ungleichgewicht zwischen Elektronentemperatur und Zonentemperatur aufrecht gehalten werden. Dabei steht das Arbeitsgas vorzugsweise unter Atmosphärendruck, man spricht daher auch von einem atmosphärischen Plasma.
  • Der Plasmastrahl tritt aus der Düsenöffnung aus, wobei eine der beiden Elektroden im Bereich der Düsenöffnung angeordnet ist. Der nicht-thermische Plasmastrahl weist bevorzugt außerhalb der Plasmadüse bei einer geeignet eingestellten Strömungsrate keine elektrischen Streamer auf, also Entladungskanäle der elektrischen Entladung, so lass nur der energiereiche, aber niedrig temperierte Plasmastrahl auf die Oberfläche gerichtet wird. Ein solcher atmosphärischer Plasmastrahl wird auch als potentialfreier Plasmastrahl bezeichnet. Die Spannungsdifferenz zwischen der Düsenöffnung und dem Werkstück liegt dabei bevorzugt unterhalb von 100 V.
  • Zur Charakterisierung der Gaseigenschaften des Plasmastrahls wird von einer hohen Elektronentemperatur und einer niedrigen Innentemperatur gesprochen. Die hohe Elektronentemperatur bewirkt eine hohe Reaktivität des Plasmagases oder Plasmagasgemisches. Die niedrige Ionentemperatur dagegen bewirkt eine geringe Wärmeenergie, die beim Auftreffen des Plasmastrahls auf der Oberfläche auf diese übertragen wird.
  • Aus dem Stand der Technik der EP 0 761 415 A1 und der EP 1 335 641 A1 sind derartige Plasmaquellen an sich bekannt. Für einen großflächigere Anwendung des Plasmastrahls eignen sich die aus der WO 99/52333 und der WO 01/43512 bekannten Rotationsdüsen.
  • In bevorzugter Weise wird der Plasmastrahl mit Hilfe einer atmosphärischen Entladung in einem Sauerstoff enthaltenden Arbeitsgas erzeugt. Dadurch wird die Reaktivität des Plasmastrahls erhöht. In bevorzugter Weise wird Luft als Arbeitsgas verwendet. Ebenso kann ein Arbeitsgas aus einer Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff eingesetzt werden, ein sogenanntes Formiergas. Als Arbeitsgas kommt auch nur Stickstoff in Frage.
  • Die Effektivität der Plasmabehandlung hängt natürlich von der Wahl des Prozessgases, der Leistung, der Behandlungsdauer und des Anlagenkonzeptes ab und es können je nach Anforderung Anpassungen vorgenommen werden. Insbesondere stellen die Spannungswerte Frequenz und Amplitude sowie die Durchflussrate des Arbeitsgases geeignete Mittel dar, um die Effektivität der Plasmabehandlung zu beeinflussen.
  • Beim Stand der Technik der DE 37 33 492 erfolgt das Erzeugen des atmosphärischen Plasmastrahls mittels einer Koronaentladung durch eine Ionisation eines Arbeitsgases, bspw. Luft. Die Vorrichtung besteht aus einem Keramikrohr, das an der äußeren Wandung mit einer äußeren Elektrode umgeben ist. Mit wenigen Millimetern Abstand zur Innenwandung des Keramikrohres ist eine innere Elektrode als Stab angeordnet. Durch den Spalt zwischen der Innenwandung des Keramikrohres und der inneren Elektrode wird ein ionisierbares Gas wie Luft oder Sauerstoff geleitet. An die beiden Elektroden wird ein hochfrequentes Hochspannungsfeld angelegt, wie es bei einer Koronavorbehandlung von Folien eingesetzt wird. Durch das Wechselfeld wird das durchgeführte Gas ionisiert und tritt am Rohrende aus.
  • Ebenso ist das Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls durch Anwendung eines Wechselspannungsfeldes mit einer Frequenz im Megahertzbereich, beispielsweise eines Mikrowellenfeldes, in einem Arbeitsgas bekannt. Diese Anregungsart kommt ohne das Erzeugen einer Gasentladung aus und ist somit weniger effizient als die zuerst beschriebene Plasmaquelle.
  • Letztlich kommt es aber auf die Art der Anregung des Arbeitsgases zur Plasmaerzeugung nicht an, solange eine ausreichende Intensität eines Plasmastrahls erzeugt werden kann.
  • Der Oberflächenbereich, der vom Plasmastrahl beaufschlagt wird, nimmt die Energie auf und man erreicht dadurch ein Ablösen der anhaftenden Substanzen. Dabei führt die räumliche Ausbreitung des Plasmastrahls zu einer nach dem eigentlichen Ablösen von der Oberfläche stattfindenden Energieaufnahme durch die Substanzen, so dass eine Nachreaktion stattfinden kann. Die so umgewandelten Substanzen eignen sich dann zumindest teilweise nicht mehr dazu, sich auf der Oberfläche erneut anzulagern. Zudem ist der Plasmastrahl mit einer intensiven Gasströmung verbunden, die zu einem Abtransport der abgelösten Substanzen beiträgt.
  • Ein Nachteil der Plasmabehandlung kann jedoch darin bestehen, dass die Energiedichte zu niedrig ist, um in einem einmaligen Beaufschlagen der Oberfläche eine vollständige bzw. eine ausreichende Reinigung zu erlangen. Deshalb muss bei bestimmten Anwendungen eine mehrmalige Beaufschlagung der Oberfläche mit dem Plasmastrahl durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass beispielsweise Öle nicht in einem Behandlungsschritt vollständig abgelöst werden und dass sich der verbleibende Rest des Öls verfestigt, insbesondere verharzt. Daneben tritt auch der Effekt auf, dass verbleibende Reste von Öl aufgrund der geringen Viskosität wieder zusammenfließen und den Reinigungseffekt wieder zunichte machen. Die Effektivität der Plasmabehandlung ist somit verbesserungsfähig.
  • Eine weitere Anwendung der Plasmabehandlung besteht in der Plasmabeschichtung, wie sie aus der WO 01/32949 bekannt ist. Auch hier stellt sich das Problem, das eine einwandfreie Vorbehandlung der Oberfläche notwendig ist.
  • Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Vorbehandlung, insbesondere Reinigung einer Oberfläche eins Werkstückes ermöglichen.
  • Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes wird die zu behandelnde Oberfläche mit einem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt und der mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagte Bereich der Oberfläche wird gleichzeitig zumindest teilweise mit einem Plasmastrahl beaufschlagt.
  • Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Eigenschaften des Strahls aus elektromagnetischer Strahlung, insbesondere des Laserstrahls mit einer ausreichend hohen Energiedichte zum Ablösen der anhaftenden Substanzen und die Eigenschaften des Plasmastrahls mit seinem ausgedehnten Volumen und seiner intensiven Gasströmung die Vorbehandlung und insbesondere die Reinigung einer Oberfläche verbessern. Eine bevorzugte Ausbildung des Plasmastrahls ist ein atmosphärischer Plasmastrahl. Eine mit dem beschriebenen Verfahren gereinigte Oberfläche kann in besonders stabiler Weise weiter behandelt werden, beispielsweise kann ein Verkleben mit einem anderen Werkstück erheblich verbessert werden.
  • Die beiden Reinigungswirkungen des Laserstrahls einerseits und des Plasmastrahls andererseits addieren sich aber nicht nur einfach, sondern die Energiedichten aus beiden Strahlen ergänzen sich in ihren Wirkungen. So findet durch die Laserbehandlung ein intensives Einwirken mit sehr hoher Energiedichte auf einer kleinen Fläche statt, während die Energiedichte des Plasmastrahls niedriger ist und über einen größeren Bereich stattfindet. Somit kommt es durch den Plasmastrahl zu einer Vorreinigung, so dass der Laserstrahl nicht mehr die gesamte Arbeitsleistung der Reinigung übernehmen muss. Deshalb kann der Laserstrahl aufgeweitet bzw. weniger stark fokussiert werden, so dass die vom Laserstrahl erfasste Spurbreite bei mindestens gleich großer Reinigungswirkung verbreitert wird. Darüber hinaus wird durch den Plasmastrahl eine Reaktion der abgelösten Substanzen angeregt, die durch die Wirkung des Laserstrahls alleine nicht bewirkt werden kann. Zudem führt die Blaswirkung des Plasmastrahls zu einem gleichmäßigen Abtransport der durch den Laserstrahl abgelösten Substanzen. Somit gewährleistet der Plasmastrahl neben einer Vorreinigung auch eine effektive Umwandlung und einen kontinuierlichen Abtransport der abgelösten Substanzen bzw. ihrer Reaktionsprodukte.
  • In bevorzugter Weise wird der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich von dem mit dem Laserstrahl beaufschlagten Bereich vollständig umschlossen. Dadurch wird eine vollständige und effektive Behandlung der Oberfläche erreicht.
  • Vorzugsweise wird der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich größer als der mit dem Laserstrahl beaufschlagte Bereich gewählt. Somit wird eine vollständige Beaufschlagung des Volumens um den Laserstrahl herum erreicht und ein erneutes Ablagern der Substanzen in einem größeren Bereich vermieden.
  • Des Weiteren wird bei einem Bewegen des Laserstrahls zusammen mit dem Plasmastrahl erreicht, dass der zu behandelnde Bereich der Oberfläche vor und nach dem Beaufschlagen mit dem Laserstrahl mit einem Teil des Plasmas beaufschlagt wird.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass der Laserstrahl im Wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung des Plasmastrahls ausgerichtet wird. Dadurch wird eine maximale Überlappung der von beiden Strahlen erfassten Bereiche erreicht. Im Wesentlichen parallele Ausrichtung bedeutet dabei, dass die Achse des Laserstrahls parallel oder nur unter einem sehr kleinen Winkel von wenigen Grad zur hauptsächlichen Ausbreitungsrichtung des Plasmastrahls ausgerichtet ist. Denn der Plasmastrahl hat keine ausschließlich in eine Richtung gerichtete Ausbreitung, sondern breitet sich teilweise fächerartig aus. In den meisten Fällen kann eine Rotationssymmetrie des Plasmastrahls angenommen werden, so dass die Richtung des Laserstrahls zur Symmetrieachse des Plasmastrahls ausgerichtet werden kann.
  • Eine besonders effektive Weiterbildung des erläuterten Verfahrens besteht darin, dass der mit dem Laserstrahl und der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich der Oberfläche mit einer Plasmapolymerisation weiterbehandelt wird. Die weitgehende Vorbehandlung durch den Laserstrahl und durch den Plasmastrahl wird dann direkt für eine gut anhaftende Beschichtung mit einer durch eine Plasmapolymerisation erzeugte Beschichtung ausgenutzt.
  • Dabei kann in bevorzugter Weise die Plasmapolymerisation zeitlich versetzt zur oder gleichzeitig mit der Beaufschlagung der Oberfläche mit dem Laserstrahl und dem Plasmastrahl durchgeführt werden.
  • Das oben aufgezeigte technische Problem wird auch durch eine Vorrichtung zum Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes mit Mitteln zum Beaufschlagen der zu behandelnden Oberfläche mit einem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung und mit Mitteln zum zumindest teilweisen Beaufschlagen des mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagten Bereiches der Oberfläche mit einem Plasmastrahl gelöst. Weitere Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Bevor auf die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche mittels eines Laserstrahls und eines Plasmastrahls eingegangen wird, wird zunächst auf die Funktionsweise von bevorzugten Plasmadüsen zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls eingegangen.
  • Die in 1 gezeigte Plasmadüse 10 weist ein Düsenrohr 12 aus Metall auf, das sich konisch zu einer Auslassöffnung 14 verjüngt. Am der Auslassöffnung 14 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 12 einen Einlass 16 für ein Arbeitsgas auf, beispielsweise für Druckluft. Eine Zwischenwand 18 des Düsenrohres 12 weist einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 20 auf und bildet so eine Dralleinrichtung für das Arbeitsgas. Der stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohres wird deshalb von dem Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 22 durchströmt, dessen Kern auf der Langsachse des Düsenrohres verläuft.
  • An der Unterseite der Zwischenwand 18 ist mittig eine Elektrode 24 angeordnet, die koaxial in den verjüngten Abschnitt des Düsenrohres 12 hineinragt. Die Elektrode 24 wird durch einen rotationssymmetrischen, an der Spitze abgerundeten Stift gebildet, beispielsweise aus Kupfer, der durch einen Isolator 26 elektrisch gegenüber der Zwischenwand 18 und den übrigen Teilen des Düsenrohres 12 isoliert ist. Über einen isolierten Schaft 28 wird an die Elektrode 24 eine hochfrequente Wechselspannung angelegt, die von einem Hochfrequenztransformator 30 erzeugt wird.
  • Die Spannung ist variabel regelbar und beträgt beispielsweise 500 V oder mehr, vorzugsweise 2–5 kV, insbesondere mehr als 5 kV. Die Frequenz liegt beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 kHz bis 50 kHz, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 30 kHz, und ist vorzugsweise ebenfalls regelbar. Durch eine gezielte Variation der Frequenz und/oder der Amplitude der Spannung können die Eigenschaften des Plasmas beeinflusst werden.
  • Der Schaft 28 ist mit dem Hochfrequenztransformator 30 über ein flexibles Hochspannungskabel 32 verbunden. Der Einlass 16 ist über einen nicht gezeigten Schlauch mit einer Druckluftquelle mit variablem Durchsatz verbunden, die vorzugsweise mit dem Hochfrequenzgenerator 30 zu einer Versorgungseinheit kombiniert ist. Die Plasmadüse 10 lässt sich so mühelos mit der Hand oder mit Hilfe eines Roboterarms bewegen. Das Düsenrohr 12 und die Zwischenwand 18 sind geerdet. Durch eine gezielte Variation des Durchflusses können ebenfalls die Eigenschaften des Plasmas beeinflusst werden.
  • Durch die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form einer Bogenentladung 34 zwischen der Elektrode 24 und dem Düsenrohr 12 erzeugt. Aufgrund der drallförmigen Strömung des Arbeitsgases wird dieser Lichtbogen jedoch im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 12 kanalisiert, so dass er sich erst im Bereich der Auslassöffnung 14 zur Wand des Düsenrohres 12 verzweigt. Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 34 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Berührung und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt, so dass ein Strahl 36 eines verhältnismäßig kühlen atmosphärischen Plasmas aus der Auslassöffnung 14 der Plasmadüse 10 austritt.
  • 2 zeigt im Unterschied zur 1 eine Plasmadüse, die geeignet ist eine Plasmapolymerisation durchzuführen. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile und Merkmale, wie sie zuvor anhand der 1 beschrieben worden sind.
  • Zusätzlich zur Düsen- und Elektrodenanordnung ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Düsenöffnung eine Lanze 40 vorgesehen, durch die während des Betriebes der Plasmadüse 10 ein Precursor eingelassen wird. Das Precursormaterial wird im Plasmastrahl 36 durch Energiezufuhr angeregt und zur Reaktion gebracht. Mindestens eines der Reaktionsprodukte wird dann auf der Oberfläche als Plasmabeschichtung abgelagert.
  • 3 zeigt eine Plasmadüse, die zur in 1 dargestellten Plasmadüse sehr ähnlich ist, der Unterschied zwischen beiden Figuren besteht im Wesentlichen in der Art der Anordnung und Befestigung eines Lichtleiters.
  • Im Folgenden werden die verschiedenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Werkstückes mittels eines Laserstrahls und mittels eines atmosphärischen Plasmastrahls erläutert.
  • Zunächst ist ein Laser 50 vorgesehen. Des Weiteren weist die Vorrichtung als optisches Mittel einen Lichtleiter in Form einer Faser oder eines Faserbündels 52 zum Leiten des Laserstrahls auf, der aus dem Lichtleiter austritt und auf die Oberfläche 54 des behandelten Werkstückes 56 auftrifft. Anstelle einer Faser oder eines Faserbündels kann auch eine Linsenoptik vorgesehen sein. Jedoch ist der Einsatz einer Faser bzw. eines Faserbündels bevorzugt.
  • Der Lichtleiter 52 ist ausgangsseitig auf den Oberflächenbereich gerichtet, der mit dem Plasma 36 beaufschlagt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass genau der Bereich mit dem Laserstrahl beaufschlagt wird, der gleichzeitig mit der Plasmabehandlung bearbeitet wird. Wie 2 zeigt, kann der Lichtleiter 52 ausgangsseitig mit einer Optik 60 versehen sein, um den austretenden Laserstrahl zu vergrößern. Im dargestellten Beispiel weist die Optik 60 zwei Linsen auf, jedoch ist die Zahl der Linsen der Optik 60 nicht vorgegeben.
  • 1 zeigt, dass der Lichtleiter 52 mit der den Plasmastrahl erzeugenden Plasmadüse 10 über eine Halterung 62 verbunden und somit seitlich an der Plasmadüse 10 befestigt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Laserstrahl immer auf den gleichen Raumwinkel unterhalb der Düsenöffnung 14 wie der Plasmastrahl gerichtet ist. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hält die Halterung 62 die Optik 60.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lichtleiter 52 in einer innerhalb der Plasmadüse 10 angeordneten Führung 64 angeordnet. Die Führung 64 erstreckt sich durch die gesamte Düsenanordnung und besteht in bevorzugter Weise aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise aus Keramik. Die Führung 64 kann auch kürzer ausgebildet sein und beispielsweise innerhalb des Düsenrohres 12 enden.
  • Das Plasma wird um die Halterung 64 herum erzeugt, ohne dass die Intensität des Plasmas dadurch wesentlich eingeschränkt wird. Der besondere Vorteil dieser Anordnung des Lichtleiters 52 ist, dass der Lichtleiter 52 axial auf den Beaufschlagungsbereich des Plasmas 36 auf der Oberfläche 56 gerichtet ist, unabhängig davon in welchem Abstand die Oberfläche von der Plasmadüse angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Laserstrahl auf den gleichen Bereich der Oberfläche wie der Plasmastrahl auftrifft.
  • Die innerhalb der Plasmadüse 10 angeordnete Halterung 64 muss nicht zwingend axial ausgerichtet sein. Wenn es die Anwendung erfordert, kann die Halterung 64 in einer anderen Ausrichtung innerhalb des Düsenrohres 12 angeordnet sein.
  • Zuvor ist anhand von drei Ausführungsbeispielen die Anordnung eines Lichtleiters 52 beschrieben worden. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung von nur einem Lichtleiter 52 beschränkt, denn es können auch mehrere Lichtleiter oder Lichtleiterbündel eingesetzt werden, um den Laserstrahl zu leiten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0761415 A1 [0010]
    • - EP 1335641 A1 [0010]
    • - WO 99/52333 [0010]
    • - WO 01/43512 [0010]
    • - DE 3733492 [0013]
    • - WO 01/32949 [0018]

Claims (15)

  1. Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes, bei dem die zu behandelnde Oberfläche mit einem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagt wird und bei dem der mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagte Bereich der Oberfläche gleichzeitig zumindest teilweise mit einem Plasmastrahl beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich von dem mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagten Bereich vollständig umschlossen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich größer als der mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagte Bereich ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Strahl aus elektromagnetischer Strahlung im Wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung des Plasmastrahls ausgerichtet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung und der mit dem Plasma beaufschlagte Bereich der Oberfläche mit einer Plasmapolymerisation beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Plasmapolymerisation zeitlich versetzt zur Beaufschlagung der Oberfläche mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung und dem Plasmastrahl durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Plasmapolymerisation gleichzeitig mit der Beaufschlagung der Oberfläche mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung und dem Plasmastrahl durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem ein Laserstrahl verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein atmosphärischer Plasmastrahl verwendet wird.
  10. Vorrichtung zum Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes, – mit Mitteln (50) zum Beaufschlagen der zu reinigenden Oberfläche mit einem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung und – mit Mitteln (12) zum zumindest teilweisen Beaufschlagen des mit dem Strahl aus elektromagnetischer Strahlung beaufschlagten Bereiches der Oberfläche mit einem Plasmastrahl.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser (50) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plasmadüse (12) zum Erzeugen des Plasmastrahls vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (52) zum Leiten des Strahls aus elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (52) teilweise innerhalb der Plasmadüse angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmadüse (12) Mittel (40) zum Einleiten eines Precursormaterials in den Arbeitsgasstrom oder in den Plasmasstrahl aufweist.
DE102007011235A 2007-03-06 2007-03-06 Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes Ceased DE102007011235A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007011235A DE102007011235A1 (de) 2007-03-06 2007-03-06 Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes
US12/042,636 US20080257379A1 (en) 2007-03-06 2008-03-05 Method and equipment for the treatment of a surface of a work piece

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007011235A DE102007011235A1 (de) 2007-03-06 2007-03-06 Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007011235A1 true DE102007011235A1 (de) 2008-09-11

Family

ID=39677917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007011235A Ceased DE102007011235A1 (de) 2007-03-06 2007-03-06 Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080257379A1 (de)
DE (1) DE102007011235A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009004968A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-29 Reinhausen Plasma Gmbh Srahlgeneator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
DE102009015510B4 (de) * 2009-04-02 2012-09-27 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren und Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
DE102011075470A1 (de) 2011-05-06 2012-11-08 Tesa Se Klebeband, bevorzugt Selbstklebeband, bestehend aus mindestens zwei direkt aufeinander laminierten Schichten A und B, wobei mindestens eine oder beide Schichten A oder B eine Klebmasse ist
DE102013103693A1 (de) 2013-04-12 2014-10-16 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau einer Struktur auf einem Substrat
DE102016106960A1 (de) * 2016-04-14 2017-10-19 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Laserstrahl und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
DE102018205906A1 (de) * 2018-04-18 2019-10-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung, die zum Laserstrahlschneiden ausgebildet ist und ein Verfahren zum Laserstrahlschneiden
US11731216B2 (en) 2016-04-14 2023-08-22 Plasmatreat Gmbh Device for working a surface of a workpiece by means of a laser beam and method for operating the device

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7629556B2 (en) * 2005-12-16 2009-12-08 Sematech, Inc. Laser nozzle methods and apparatus for surface cleaning
US20110132543A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Brush type plasma surface treatment apparatus
DE102010011643B4 (de) * 2010-03-16 2024-05-29 Christian Buske Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von lebendem Gewebe
US9309619B2 (en) * 2011-06-28 2016-04-12 Mtix Ltd. Method and apparatus for surface treatment of materials utilizing multiple combined energy sources
TWI461113B (zh) * 2011-08-24 2014-11-11 Nat Univ Tsing Hua 常壓電漿噴射裝置
CN103237406A (zh) * 2013-05-14 2013-08-07 哈尔滨工业大学 一种带有保护气体大气等离子体发生装置
CN103237404A (zh) * 2013-05-14 2013-08-07 哈尔滨工业大学 同轴放电模式的大气等离子体发生装置
TW201709775A (zh) * 2015-08-25 2017-03-01 馗鼎奈米科技股份有限公司 電弧式大氣電漿裝置
DE102016204449A1 (de) * 2016-03-17 2017-09-21 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung zur Umformung metallischer Bauteile sowie damit durchgeführtes Verfahren
US20190088451A1 (en) * 2017-05-12 2019-03-21 Ontos Equipment Systems, Inc. Integrated Thermal Management for Surface Treatment with Atmospheric Plasma
DE102022130614A1 (de) * 2022-11-18 2024-05-23 Plasmatreat Gmbh Ortsselektive plasmareduktion

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3733492A1 (de) 1987-10-03 1989-04-13 Ahlbrandt System Gmbh Vorrichtung zur behandlung von oberflaechen mittels eines ionisierten gasstromes
EP0761415A2 (de) 1995-09-01 1997-03-12 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächen-Vorbehandlung von Werkstücken
WO1999052333A1 (de) 1998-04-03 1999-10-14 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Vorrichtung zur plasmabehandlung von oberflächen
WO2001032949A1 (de) 1999-10-30 2001-05-10 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zur plasmabeschichtung von oberflächen
WO2001043512A1 (de) 1999-12-09 2001-06-14 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Plasmadüse
EP1335641A1 (de) 2002-02-09 2003-08-13 Plasma Treat GmbH Plasmadüse

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9423771D0 (en) * 1994-11-24 1995-01-11 Univ Coventry Enhanced laser beam welding
US7297892B2 (en) * 2003-08-14 2007-11-20 Rapt Industries, Inc. Systems and methods for laser-assisted plasma processing
US7075030B2 (en) * 2004-08-30 2006-07-11 Brookhaven Science Associates, Llc Shielded beam delivery apparatus and method
US20060156983A1 (en) * 2005-01-19 2006-07-20 Surfx Technologies Llc Low temperature, atmospheric pressure plasma generation and applications
EP1785198A1 (de) * 2005-11-14 2007-05-16 Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek Verfahren zur Plasmaabscheidung unter atmosphärischem Druck von konjugierten polymeren Beschichtungen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3733492A1 (de) 1987-10-03 1989-04-13 Ahlbrandt System Gmbh Vorrichtung zur behandlung von oberflaechen mittels eines ionisierten gasstromes
EP0761415A2 (de) 1995-09-01 1997-03-12 Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächen-Vorbehandlung von Werkstücken
WO1999052333A1 (de) 1998-04-03 1999-10-14 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Vorrichtung zur plasmabehandlung von oberflächen
WO2001032949A1 (de) 1999-10-30 2001-05-10 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zur plasmabeschichtung von oberflächen
WO2001043512A1 (de) 1999-12-09 2001-06-14 Agrodyn Hochspannungstechnik Gmbh Plasmadüse
EP1335641A1 (de) 2002-02-09 2003-08-13 Plasma Treat GmbH Plasmadüse

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009004968A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-29 Reinhausen Plasma Gmbh Srahlgeneator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
DE102009004968B4 (de) * 2009-01-14 2012-09-06 Reinhausen Plasma Gmbh Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
DE102009015510B4 (de) * 2009-04-02 2012-09-27 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren und Strahlgenerator zur Erzeugung eines gebündelten Plasmastrahls
DE102011075470A1 (de) 2011-05-06 2012-11-08 Tesa Se Klebeband, bevorzugt Selbstklebeband, bestehend aus mindestens zwei direkt aufeinander laminierten Schichten A und B, wobei mindestens eine oder beide Schichten A oder B eine Klebmasse ist
WO2012152712A1 (de) 2011-05-06 2012-11-15 Tesa Se Klebeband, bevorzugt selbstklebeband, bestehend aus mindestens zwei direkt aufeinander laminierten schichten a und b, wobei mindestens eine oder beide schichten a oder b eine klebmasse ist
US9550920B2 (en) 2011-05-06 2017-01-24 Tesa Se Adhesive tape, preferably self-adhesive tape, comprising of at least two layers A and B laminated directly on one another, with at least one or both layers A or B being an adhesive
DE102013103693A1 (de) 2013-04-12 2014-10-16 Reinhausen Plasma Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau einer Struktur auf einem Substrat
WO2014167468A1 (de) 2013-04-12 2014-10-16 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Verfahren und vorrichtung zum aufbau einer struktur auf einem substrat
US9649729B2 (en) 2013-04-12 2017-05-16 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Method and apparatus for forming a structure on a substrate
DE102016106960A1 (de) * 2016-04-14 2017-10-19 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Laserstrahl und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
US11731216B2 (en) 2016-04-14 2023-08-22 Plasmatreat Gmbh Device for working a surface of a workpiece by means of a laser beam and method for operating the device
DE102018205906A1 (de) * 2018-04-18 2019-10-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung, die zum Laserstrahlschneiden ausgebildet ist und ein Verfahren zum Laserstrahlschneiden

Also Published As

Publication number Publication date
US20080257379A1 (en) 2008-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007011235A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche eines Werkstückes
DE102005018926B4 (de) Verfahren und Plasmadüse zum Erzeugen eines mittels hochfrequenter Hochspannung erzeugten atmosphärischen Plasmastrahls umfassend eine Vorrichtung jeweils zur Charakterisierung einer Oberfläche eines Werkstückes
DE19532412C2 (de) Vorrichtung zur Oberflächen-Vorbehandlung von Werkstücken
EP0994637A2 (de) Verfahren zur Plasmabehandlung von stab- oder fadenförmigem Material
DE102015121252A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls und Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines Werkstücks
DE202007018317U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines Plasmastrahls
DE102008051801A1 (de) Vorrichtung zum Behandeln einer inneren Oberfläche eines Werkstücks
DE202007018327U1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas
DE102016106960A1 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks mit einem Laserstrahl und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
DE10116502B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines Plasmastrahls
WO2005117507A2 (de) Verfahren zum entfernen mindestens einer anorganischen schicht von einem bauteil
WO2013144065A1 (de) Verfahren zum passivieren einer metalloberfläche
DE102006001891B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche, insbesondere um diese von Verunreinigungen zu befreien
EP2532214B1 (de) Hohltrichterförmiger plasmagenerator
DE19927557A1 (de) Verfahren zum Vorbehandeln von zu schweißenden oder zu lötenden Werkstücken
WO2003093526A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung der äusseren oberfläche eines metalldrahts, insbesondere als beschichtungsvorbehandlung .
DE102021130466A1 (de) Vorrichtung zur bearbeitung einer oberfläche eines werkstücks mit einem laserstrahl
EP2580784A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontaktieren eines halbleitersubstrates mittels eines strahldruckverfahrens
DE102019128706B3 (de) Verfahren und Messkopf zum plasmagestützten Messen eines Körpers
DE102016204447A1 (de) Metallisches Bauteil mit reibungsvermindernder Oberflächenbeschichtung, Verfahren zur Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3211264A1 (de) Lichtbogen-plasmaquelle und lichtbogenanlage zur plasmabehandlung von werkstueckoberflaechen
WO2005025759A2 (de) Auftragsvorrichtung
DE102021115020A1 (de) Vorrichtung zum erzeugen eines atmosphärischen plasmastrahls zur behandlung einer oberfläche eines werkstücks
DE29624481U1 (de) Vorrichtung zur Oberflächenvorbehandlung von Werkstücken
EP2638974A1 (de) Rotationszerstäuber und Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf einen Gegenstand

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20120110