DE10393157T5

DE10393157T5 - Spritzen verhindernde Beschichtung bei Laserbearbeitungen

Info

Publication number: DE10393157T5
Application number: DE2003193157
Authority: DE
Inventors: Christoph Hamann; Michael J. Kelley
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2023-09-06
Also published as: US6811888B2; US20030180569A1; DE10393157B4; WO2004022279A1

Abstract

Metallische Platte, die Folgendes umfasst:
Eine erste und eine zweite Oberfläche der metallischen Platte, die einen Abstand von etwa 50 bis 500 μm voneinander haben; und
mindestens ein Loch, das sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt, wobei das mindestens eine Loch hergestellt wird durch:
Bilden einer carbonisierbaren Polyimidbeschichtung auf einer der Oberflächen, d.h. auf der ersten oder zweiten Oberfläche;
Bohren des Lochs durch die Beschichtung und die erste und zweite Oberfläche derart, dass die Konusbildung bei mindestens einem Loch geringer als etwa 10% und die Ellipsenbildung bei jedem Lochs geringer als etwa 10% ist, wobei die Konusform die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Eintrittsdurchmesser und dem durchschnittlichen Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks, multipliziert mit 100 ist und die Ellipsenform die Differenz zwischen der großen und der kleinen Ellipsenlängsachse, multipliziert mit zwei, und das Ergebnis dividiert durch die Summe der großen und der...

Description

Diese Anmeldung ist in Teilen eine Fortsetzung der US-Patentanmeldung S.N. 10/235 503 mit dem Titel „Anti-Spatter Coating for Laser Machining", die am 06. September 2002 eingereicht wurde, wobei diese Anmeldung in ihrer Gesamtheit als Referenz hierin einbezogen wird.
Hintergrund der Erfindung
Eine übliche Methode, Löcher herzustellen, ist das Stanzen. Man kann davon ausgehen, dass kleinere Löcher ohne Einbuße an Produktivität durch den Einsatz der Laserbearbeitung hergestellt werden können. Bei zumindest zwei Techniken kann man davon ausgehen, dass sie für die Herstellung von Löchern durch Laserbearbeitung nützlich sind. Bei der einen handelt es sich um Hohlbuohren oder Bohren mit einem Spiralbohrer, bei der anderen um Schlagbohren. Schlagbohren erscheint angesichts der weniger kontrollierbaren Erwärmung des Metalls und der Austreibung, die die Gefahr der Entstehung von nichtzylinderförmigen oder nichtkreisförmigen Löchern erhöht, weniger wünschenswert zu sein. Hohlbohren scheint andererseits präziser zu sein, da vor dem Herstellen des Lochs eine Zentrierbohrung vorgesehen werden muss. Beim Bohren mit einem Spiralbohrer liegen die Dinge ähnlich, allerdings ist hierbei eine vorherige Zentrierbohrung nicht erforderlich. Man geht jedoch davon aus, dass weder das Hohlbohren noch das Schlagbohren die gewünschte Bildung der Eintritts- und Austrittsgeometrie in den Löchern liefern können.
Beim Laserbearbeiten können sich auf der Eintritts- und auch auf der Austrittsseite des Lochs Rückstände (Guss- oder Schmelzmaterial und Ruß von der Bearbeitung) sowohl direkt am Umfang des Lochs als auch auf der Oberfläche in einem gewissen Abstand davon bilden. Das führt zu einem Loch, bei dem der Durchmesser sowie die Eintritts- oder Austrittsgeometrie dimensionsmäßig nicht gleichförmig sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung sorgt für den Schutz eines Werkstücks während der lasergestützten Herstellung einer Öffnung durch ein Werkstück, so dass die Oberfläche des Werkstücks und die das Loch umgebenden Bereiche im Wesentlichen frei von Rückständen sind, wie sie bei der Laserbearbeitung entstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine dünne metallische Platte vorgesehen. Die metallische Platte umfasst erste und zweite Oberflächen der metallischen Platte, die einen Abstand von 50 bis 300 μm voneinander haben. Die metallische Platte enthält mindestens ein Loch, das sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt. Das mindestens eine Loch wird zum Teil durch eine karbonisierbare Polyimidbeschichtung auf der ersten oder der zweiten Oberfläche gebildet; es wird zu einem weiteren Teil dadurch gebildet, dass die Löcher durch die Beschichtung und die erste und zweite Oberfläche so gebohrt werden, dass eine Konusbildung des mindestens einen Lochs weniger als 10% und eine Ellipsenbildung weniger als 10% aller Löcher ausmacht, sowie dadurch, dass die Beschichtung entfernt wird. Die Konusform ist als Differenz zwischen dem mittleren Eintrittsdurchmesser und dem mittleren Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks und multipliziert mit 100, definiert, und die Ellipsenform ist als Differenz zwischen der großen und der kleinen Ellipsenachsenlänge, multipliziert mit 2, und das Ergebnis durch die Summe der großen und der kleinen Ellipsenachsenlänge dividiert, multipliziert mit 100, definiert.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Bildung eines Lochs in einem dünnen metallischen Werkstück unter Anwendung der Lasertechnik bereit. Das Verfahren umfasst zum Teil die Bildung einer carbonisierbaren Polymerbeschichtung auf mindestens einer Oberfläche des Werkstücks sowie die Herstellung mindestens eines Lochs zwischen der mindestens einen Oberfläche und einer anderen Oberfläche des Werkstücks mittels Laser derart, dass beim Entfernen des Polymers die Konusbildung des mindestens einen Lochs weniger als 10% ausmacht und die Ellipsenbildung aller Lacher weniger als 10% ausmacht, wobei die Konusform die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Eintrittsdurchmesser und dem durchschnittlichen Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks, multipliziert mit 100, ist, und die Ellipsenform die Differenz zwischen der großen und der kleinen Ellipsenachsenlänge, multipliziert mit zwei, und das Ergebnis dividiert durch die Summe des großen und des kleinen Ellipsendurchmessers, ist, sowie das Entfernen des carbonisierbaren Polymers vom Werkstück.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die begleitenden Zeichnungen, die hierin inbegriffen sind und einen Teil dieser Spezifikation darstellen, veranschaulichen derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen obigen und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale der Erfindung zu erklären.
1 veranschaulicht ein als Beispiel dienendes unbehandeltes Werkstück.
2 veranschaulicht das beispielhafte Werkstück mit einer im Wesentlichen flüssigen Beschichtung, die auf dem Werkstück aufgebracht wurde.
3 veranschaulicht das beispielhafte Werkstück mit einer im Wesentlichen festen Beschichtung, die sich auf dem Werkstück gebildet hat.
4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Werkstücks mit einer Feststoffbeschichtung.
5 veranschaulicht einen Vorgang der Laserbearbeitung, der an dem Werkstück von 3 ausgeführt wird.
6 veranschaulicht eine andere Materialbehandlung an dem beispielhaften Werkstück.
7 veranschaulicht das Werkstück nach dem Entfernen der Beschichtung von dem Werkstück.
8 veranschaulicht ein Werkstück mit der Polymerbeschichtung vor dem Entfernen der Beschichtung und nach dem Vorgang der Herstellung eines Lochs in einem Werkstück mittels Laser.
9 veranschaulicht ein unbeschichtetes Werkstück mit einem durch Laserbearbeitung hergestellten Loch.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 bis 8 veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen des Werkstücks 10 und Verfahren bezüglich der Bearbeitung des Werkstücks 10. Zu Beginn wird ein unbehandeltes Werkstück 10 so in einer Umgebung angeordnet, dass es gereinigt werden kann; hierbei sollte es sich vorzugsweise um eine Umgebung mit Raumtemperatur handeln. Das Werkstück wird mit einem chemischen Lösungsmittel oder einem Fettlöser gereinigt und mit einer im Wesentlichen flüssigen Polymervorstufensubstanz 12 beschichtet, wie es in 1 gezeigt wird. Das Werkstück 10 kann aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen und Abmessungen bzw. eine Form haben, die es für eine Laserbearbeitung geeignet machen, z.B. eine dünne metallische Platte. Das Werkstück 10 besteht vorzugsweise aus Edelstahl und hat eine im Allgemeinen ebene Form mit einer ersten Oberfläche 10a, die sich von einer zweiten Oberfläche parallel in einem Abstand (d.h. eine Dicke „d") von etwa 50 bis 600 μm und insbesondere von etwa 300 μm befindet, siehe 4.
Als Polymervorstufensubstanz 12 kommen geeignete thermofixierte Polymervorstufensubstanzen in Frage, z.B. Epoxidharze, Polycarbonate, Polyacrylamide oder Polyimide. Die Polymervorstufensubstanz 12 kann mittels Transferpressen, Gießen, Sprühen, Aufspritzen oder durch Aufbürsten auf das Werkstück 10 aufgebracht werden. Die Polymervorstufensubstanz 12 wird vorzugsweise durch ein Transferpressen-Element (nicht gezeigt) aufgebracht. Das Transferpressen-Element wird in Polyamidsäure eingetaucht und auf das Werkstück aufgepresst oder aufgedrückt, so dass sich eine Schicht von Polyamidsäure auf mindestens einer der beiden Oberflächen des Werkstücks, d.h. der ersten oder der zweiten Oberfläche 10a bzw. 10b, verteilt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Polymervorstufensubstanz 12 in einer normalen Umgebungsatmosphäre getrocknet. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform lässt man das mit der Polymervorstufensubstanz beschichtete Werkstück 10 in einer abgeschlossenen Kammer (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt) trocknen, die eine Edelgasmischung bei Umgebungsraumtemperatur enthält. Unabhängig von dem Verfahren für das Trocknen kann das Werkstück in eine Kammer gelegt werden, sobald die Vorstufensubstanz trocken ist; bei dieser Kammer kann es sich z.B. um einen thermostatisch geregelten Ofen handeln. Die Temperatur der Kammer wird vorzugsweise durch Erhitzen der Kammer linear von der Umgebungstemperatur auf eine erste Temperatur gebracht. Alternativ dazu kann die Temperatur auch von der Umgebungstemperatur auf eine erste Temperatur gebracht werden, indem die Erwärmung über eine bestimmte Zeit schrittweise erfolgt. In dem Maße wie die Temperatur in der Kammer ansteigt, durchläuft die Polymervorstufensubstanz 12 einen Thermofixierungsprozess. Um zu verhindern, dass Oberflächenspannungen auftreten, wenn die Polymervorstufensubstanz 12 allgemein in thermofixiertes Polymer, das die Polymerbeschichtung 14 des Werkstücks 10 in 3 bildet, umgewandelt wird, kann die Temperatur der Kammer wieder schrittweise auf die Raumtemperatur zurückgeführt werden.
Die Polymervorstufensubstanz ist vorzugsweise eine Polyimidvorstufensubstanz 12 in flüssiger Form. Die Polyimidvorstufensubstanz 12 kann durch chemische oder thermische Konversion der Vorstufensubstanz 12 in eine steife Polyimidbeschichtung, die Imide und Carbonylgruppen enthält, entweder in ein aromatisches oder ein lineares Polyimid umgewandelt werden. Vorzugsweise ist die Polyimidvorstufensubstanz 12 eine Polyamidsäurenbeschichtung, welche gelöste Säuren und Lösungsmittel enthalten kann, jedoch keinerlei Tenside enthält. Ebenfalls bevorzugt hat die Polyamidsäurebeschichtung 12 vor der Polymerisation eine Dicke von etwa 50 bis 500 μm, wobei die Polymerisation bei einer Temperatur von etwa 150 °C und während einer Dauer abläuft, die ausreicht, dass das Polyimid auf einer ersten Stufe, die allgemein frei von carbonisierten Polymeren ist, in einer im Wesentlichen aus einer Edelgasmischung bestehenden Atmosphäre, z.B. Argon oder Stickstoff, polymerisiert. Vorzugsweise liegt bei einer im Wesentlichen aus Argon bestehenden Mischung die Dauer zwischen etwa 10 und 30 Minuten. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat die polymerisierte Schicht 16 eine Dicke „t" von etwa 50 bis 500 μm.
Das polymerbeschichtete Werkstück 10 in 2 kann nun mit einem Laser 18 bearbeitet werden, der schematisch in 5 gezeigt ist, wobei es sich bei dem Laser beispielsweise um einen CO₂-, einen Kupferdampf-, einen Excimer- oder einen Nd:YAG-Laser handeln kann. Alternativ können an diesem Punkt anstelle der Laserbearbeitung weitere thermische Behandlungen am Werkstück 10 erfolgen. Vorzugsweise wird die Polymerbeschichtung 14 in derselben Kammer auf eine zweite Temperatur erhitzt, die höher als die erste Temperatur ist, und dies während einer zweiten Dauer, die ausreicht, um einen Teil des Polymers 14 in eine carbonisierte Form von Polyimid-Polymer 16 umzuwandeln (d.h. eine polymerische Substanz mit inneren Strukturen, die denen von Graphit sehr ähnlich sind), siehe 3. Das Polymer 16 wird auf eine zweite Stufe umgewandelt, die eine allgemein carbonisierte Schicht aufweist, welche ausreicht, den während der langen Dauer (d.h. eine Millisekunde oder mehr) der lasergestützten Herstellung der Löcher auftretenden hohen Temperaturen zu widerstehen. Ein weiterer Nutzen der Aushärtung bei der zweiten Temperatur besteht darin, dass die carbonisierte Polymerschicht und das Polymer nach der Laserbearbeitung in einem Stück entfernt werden können. Die zweite Temperatur liegt vorzugsweise bei etwa 400 °C, und die Dauer reicht aus, dass das Polymer eine allgemein carbonisierte Polymerschicht bildet.
Wie in 5 zu sehen ist, bearbeitet der Laser 18 das Werkstück 10 durch Materialumwandlung, Schweißen oder Materialabtragen, insbesondere durch Bohren in das Werkstück 10. In Abhängigkeit von der Leistung des Lasers kann das Loch 20 durch einen einzigen Impuls hoher Leistung oder durch mehrere Impulse geringerer Leistung während einer oder mehrerer Zeitlängen gebildet werden, die ausreichen, das Werkstück zu durchdringen. Die Dauer der Laserbearbeitung kann gegebenenfalls nur den Bruchteil einer Millisekunde, dreißig Sekunden oder ein Vielfaches dieser Zeitlängen betragen. Vorzugsweise ist die Laseranlage so konfiguriert, dass sie kreisrunde Löcher 20, die sich mit einem Durchmesser von etwa 20 μm bis 300 μm durch das Werkstück 10 erstrecken, und insbesondere ein oder mehrere Löcher von etwa 160 μm Durchmesser mit Impulsen der Länge eines Bruchteils einer Millisekunde bzw. mindestens einer Millisekunde oder mit mehreren Impulsen von einer Länge von etwa 30 Sekunden in das Werkstück 10 bohrt.
Nach der Laserbearbeitung kann das Polymer vom Werkstück 10 mechanisch oder chemisch entfernt werden. Beim mechanischen Entfernen kann das Polymer oder die carbonisierte Polymerschicht durch physische Bewegungen, z.B. durch Ultraschallvibrationen, durch Walken oder Biegen des Werkstücks, gemäß 7 entfernt werden. Darüber hinaus kann ein mechanisches Entfernen durch einen physischen Kontakt mit anderen Strukturen, z.B. mit einer Klinge, einem Hammer oder einem Vibrationswerkzeug, erfolgen. Das chemische Entfernen kann durch Waschen oder Eintauchen des Werkstücks in ein Lösungsmittel wie z.B. Wasser oder Aceton ausgeführt werden. Es können auch chemische und mechanische Entfernungsmethoden kombiniert werden, z.B. die Behandlung des in Wasser eingetauchten Werkstücks mit Ultraschallschwingungen. Vorzugsweise wird die Beschichtung in der zweiten Stufe in einem Wasserbad mit Ultraschall entfernt.
Anstatt beim Entfernen direkt von 5 zu 7 zu gehen (als gestrichelte Linie 22 gezeigt), kann die polymerisierte Schicht in der Kammer während einer dritten Dauer auf eine dritte Temperatur erhitzt werden (als durchgehende Linie 24 gezeigt), ausreichend, um das Polymer in 5 in eine dritte Stufe umzuwandeln, die im Wesentlichen oder fast ausschließlich carbonisiertes Polymer gemäß den 6 und 8 enthält. Das carbonisierte Polymer 16 in der dritten Stufe neigt über seine gesamte Dicke zur Sprödigkeit, was das mechanische Entfernen begünstigt. Der Ausdruck „allgemein" carbonisiert, wie er hier verwendet wird, bezeichnet einen Bereich von 10% bis 50% carbonisierter Polymerschicht 14, und der Ausdruck „im Wesentlichen" carbonisiert bezeichnet einen Bereich zwischen 50% und 100% carbonisierter Polymerschicht 14.
Ein Beispiel eines Werkstücks ohne Beschichtung vor und nach dem Laserbohren ist in 9 gezeigt. Es sind nach der Laserbearbeitung des Werkstücks 10 um das Loch herum insbesondere Ruß und geschmolzene Rückstände zu sehen. Die unerwünschten Rückstände können der Qualität des Lochs während und nach der Laserbearbeitung abträglich sein. Im Gegensatz dazu ist das beispielhafte Zwischenprodukt in 8 (das der Carbonisierung, dem Bohren und weiterer Carbonisierung, und zwar vor dem Entfernen des Polymers, unterzogen wurde, wie in den 1 bis 6 gezeigt wird) ein Werkstück, das nach relativ langer Bearbeitung mit dem Laser auf der Werkstückoberfläche sowie rund um das Loch wenige oder gar keine Rückstände, Ruß oder Schmelzteile aufweist.
Im Verlauf von Testläufen wurde entdeckt, dass bei den luftgetrockneten Mustern einer bevorzugten Ausführungsform der Polymerbeschichtung die Konusbildung bei den durch die Laserbearbeitung entstandenen Löchern durch die Werkstücke etwa 10% oder weniger und die Ellipsenbildung der Löcher gleichfalls etwa 10% oder weniger ausmachte. Bei Mustern der bevorzugten Ausführungsformen, die auf etwa 150 °C erhitzt wurden, konnten bei der Konusbildung als Folge der Laserbohrung durch die Werkstücke während der Tests Schwankungen zwischen etwa 3% und etwa 6% und bei der Ellipsenbildung der Löcher Schwankungen zwischen etwa 3% und etwa 5% beobachtet werden. Bei Mustern der bevorzugten Ausführungsform, die auf etwa 400 °C erhitzt wurden, konnten bei der Konusbildung Schwankungen zwischen etwa 5% und etwa 7% und bei der Ellipsenbildung der Löcher Schwankungen zwischen etwa 3% und etwa 5% beobachtet werden. In dem hier verwendeten Sinn ist die Konusform des Lochs in Prozent als Differenz zwischen dem mittleren Eintrittsdurchmesser und dem mittleren Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks und multipliziert mit 100, definiert. Ebenfalls in dem hier verwendeten Sinn ist die Ellipsenform als die mit dem Faktor 2 multiplizierte Differenz zwischen dem großen und dem kleinen Ellipsendurchmesser, das Ergebnis durch die Summe aus der großen und dem kleinen Ellipsenlängsachse dividiert und mit 100 multipliziert, definiert.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, zahlreiche Modifikationen und Änderungen können jedoch an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne das Gebiet und den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, so wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist. Infolgedessen ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern ihren vollen Umfang durch Ausführungen der folgenden Ansprüche und gleichwertiger Ausführungen erhält.
Zusammenfassung
Ein Werkstück ist mit einem karbonisierten Polymer bestückt, um eine Bohrung durch das Werkstück mittels Laserbearbeitung herzustellen. Das Werkstück ist durch dieses Polymer während der Laserbearbeitung geschützt, so dass die Oberfläche des Werkstücks und die Gebiete um die Öffnung herum im wesentlichen frei von Verunreinigungen bleiben, die durch den Laserbearbeitungsprozess gebildet werden. Nach der Laserbearbeitung wird der karbonisierte Polymer entfernt. Ein Verfahren zum Formen einer Öffnung in einer dünnen metallischen Platte durch einen Laser ist ausserdem offenbart.

Claims

Metallische Platte, die Folgendes umfasst: Eine erste und eine zweite Oberfläche der metallischen Platte, die einen Abstand von etwa 50 bis 500 μm voneinander haben; und mindestens ein Loch, das sich zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche erstreckt, wobei das mindestens eine Loch hergestellt wird durch: Bilden einer carbonisierbaren Polyimidbeschichtung auf einer der Oberflächen, d.h. auf der ersten oder zweiten Oberfläche; Bohren des Lochs durch die Beschichtung und die erste und zweite Oberfläche derart, dass die Konusbildung bei mindestens einem Loch geringer als etwa 10% und die Ellipsenbildung bei jedem Lochs geringer als etwa 10% ist, wobei die Konusform die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Eintrittsdurchmesser und dem durchschnittlichen Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks, multipliziert mit 100 ist und die Ellipsenform die Differenz zwischen der großen und der kleinen Ellipsenlängsachse, multipliziert mit zwei, und das Ergebnis dividiert durch die Summe der großen und der kleinen Ellipsenlängsachse, multipliziert mit 100 ist; und Entfernen der Beschichtung.
Metallische Platte nach Anspruch 1, wobei das Bilden weiterhin das allgemeine Carbonisieren der Polyimidbeschichtung bei einer ersten Temperatur umfasst, so dass die Konusbildung bei mindestens einem Loch zwischen etwa 3% und etwa 7% liegt und die Ellipsenbildung bei mindestens einem Loch zwischen 2% und 5% liegt.
Metallische Platte nach Anspruch 2, wobei das Entfernen weiterhin das im Wesentlichen erfolgende Carbonisieren der gesamten Polyimidbeschichtung bei einer zweiten Temperatur umfasst, die höher als die erste Temperatur ist, so dass die Konusbildung bei mindestens einem Loch zwischen etwa 5 % und etwa 7% liegt und die Ellipsenbildung bei mindestens einem Loch zwischen etwa 3% und etwa 5% liegt.
Verfahren des Herstellens eines Lochs in einem dünnen, metallischen Werkstück, das Folgendes umfasst: Umwandeln einer flüssigen Polymervorstufensubstanz auf mindestens einer Oberfläche des Werkstücks in ein festes thermofixiertes Polymer bei einer ersten Temperatur und einer ersten Dauer in einem Edelgasgemisch zu einer ersten Stufe, die im Wesentlichen frei von carbonisiertem Polymer ist; Herstellen von mindestens einem Loch zwischen der mindestens einen und einer anderen Oberfläche des Werkstücks mit einem Laser, so dass beim Entfernen des Polymers eine Konusbildung bei mindestens einem Loch geringer als etwa 10% ist, wobei die Konusform die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Eintrittsdurchmesser und dem durchschnittlichen Austrittsdurchmesser, dividiert durch die Dicke des Werkstücks, multipliziert mit 100, ist, und die Ellipsenform die Differenz zwischen der großen und der kleinen Ellipsenlängsachse, multipliziert mit zwei, und das Ergebnis dividiert durch die Summe der großen und der kleinen Ellipsenlängsachse, ist; und Entfernen des carbonisierbaren Polymers vom Werkstück.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Umwandeln des Weiteren das Carbonisieren des festen thermofixierten Polymers bei einer zweiten Temperatur und Dauer umfasst, die ausreicht, eine zweite Stufe von carbonisiertem Polymer zu erhalten, so dass beim Entfernen des Polymers die Konusbildung des mindestens einen Lochs zwischen etwa 3% und etwa 7% liegt und die Ellipsenbildung des mindestens einen Lochs zwischen etwa 2% und etwa 5% liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem die Polymervorstufensubstanz aus einer Gruppe ausgewählt wird, die als Polyimidvorstufensubstanz, Polyamidsäure oder Epoxidharz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, in dem das Entfernen das Erhitzen des carbonisierten thermofixierten Polymers bei der zweiten Stufe des carbonisierten Polymers auf eine dritte Temperatur und Dauer umfasst, so dass das Polymer auf eine dritte Stufe carbonisiert wird, die im Wesentlichen vollständig carbonisiertes Polymer enthält, so dass beim Entfernen des Polymers die Konusbildung des mindestens einen Lochs zwischen etwa 5% und etwa 7% und die Ellipsenbildung des mindestens einen Lochs zwischen etwa 3% und etwa 5% liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Entfernen das Trennen des im Wesentlichen carbonisierten Polymers vom Werkstück durch Vibrationen oder Walken des Werkstücks oder durch physischen Kontakt des Polymers mit einer physischen Struktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, in dem die physische Struktur einen Kratzer, eine Rasierklinge, einen Vibrationstisch oder einen Hammer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, in dem das Vibrieren das Beaufschlagen des Werkstücks mit Ultraschallschwingungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, in dem das Vibrieren ferner das Eintauchen des Werkstücks in ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Umwandeln Folgendes umfasst: Umwandeln eines im Wesentlichen festen polymerischen Beschichtungsmaterials aus einer flüssigen thermofixierten Polymervorstufensubstanz auf dem Werkstück bei einer ersten Temperatur in einem Edelgas; und Bohren einer kreisförmigen Öffnung durch die Beschichtung und das Werkstück mittels eines Lasers bei einer Dauer von mehr als einer Millisekunde.
Verfahren nach Anspruch 4, in dem das Bearbeiten Folgendes umfasst: Das allgemeine Carbonisieren der polymerischen Beschichtung in einer Edelgasmischung; und Bohren einer kreisförmigen Öffnung durch die Beschichtung und das Werkstück mittels eines Lasers bei einer Dauer von etwa einer Millisekunde.
Verfahren nach Anspruch 13, in dem das Umwandeln Folgendes umfasst: Carbonisieren des polymerischen Beschichtungsmaterials zu einer dritten Stufe bei einer dritten Temperatur und Dauer in der Edelgasmischung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, in dem die Dauer aus einer Gruppe ausgewählt wird, die als Dauer einen Wert zwischen etwa einer und etwa 30 Sekunden oder mehrere Impulse von etwa zehn Sekunden pro Impuls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, in dem die Dauer etwa der Bruchteil einer Millisekunde ist.