DE2016093A1

DE2016093A1 - Verfahren und Vorrichtung zur thermi sehen Matenalbehandlung

Info

Publication number: DE2016093A1
Application number: DE19702016093
Authority: DE
Inventors: Joachim Grote Karl Hein rieh von Dipl Phys Dr 8000 München Schwefel Klaus Dipl Phys 8232 Grafel fing MP Geissler
Original assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Current assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority date: 1970-04-03
Filing date: 1970-04-03
Publication date: 1972-02-10
Also published as: NL7104456A; FR2089139A5

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Materialbehandlung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur thermischen Materialbehandlung. Sie bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der thermischen Behandlung bzw. Bearbeitung von Werkstücken wird im allgemeinen vorbestimmten Stellen eines Werkstücks Wärmeenergie aus geeigneten Energiequellen zugeführt, deren Leistungsfähigkeit zur Er ielung des gewünschten Bearbeitungsergebnisses bei vorgegebener Bearbeitungszeit ausreichend hoch bemessen sein muß, oder man erzeugt die erforderlich nohe Wärme am oder im Werkstück in der Weise, daß man geeignete nichtthermische Energieträger auf das Werkstück mit dem Ziele der Umsetzung der zugeführten Energie in Wärme einwirken läßt. Derartige Prozesse werden stets nach Maßgabe des angestrebten Be-

— 2 -

109887/0693

ORIGINAL INSPECTED

JL "*- ■■"

arbeitungsergebnisses sowie unter genauer Berücksichtigung der jeweiligen Werkstoffeigenschaften, insbesondere des Absorptionsvermögens, der spezifischen Schmelz- und Verdampfungswärme, der Wärmeleitzahl und dergleichen durchgeführt.

Es sind bereits Werkstoffbearbeitungsverfahren bekannt", bei denen mit Vorteil Ladungsträgerstrahlen, wie Elektronen- oder Ionenstrahlen, als thermische Energiequellen, verwendet werden. Mit Hilfe derartiger Energiestrahlen können beispielsweise Schweißungen, formverändernde Bearbeitungen oder auch Oberflächenbehandlungen von Werkstücken in wirkungsvoller Weise vorgenommen werden.

Die Vorteile z*B. eines Elektronenstrahls als thermisches Werkzeug für die Behandlung und Bearbeitung von Werkstücken sind in erster Linie darin zu erblicken, daß der Elektronenstrahl trägheitslos steuerbar ist und daß sich mit ihm extrem hohe Leistungsdichten erzielen lassen,

QP

welche in der Größenordnung von etwa 10 ///cm liegen können. '

Weiterhin hat es sich beispielsweise gezeigt, daß mit Hilfe von Elektronenstrahl-Einzeiimpul'sen feinste Bohrungen in Metall- oder auch Kunststoff-Folien hergestellt werden . können. Bei den meisten. Werkstoffen kann hierbei ein Verhältnis

Bohrlochdurchmesser

Bohrlochtiefe (= Dicke der Folie) von 1:10 ohne weiteres erzielt werden.

Gleichfalls konnten bereits plätten- oder folienförmige Werkstücke durch Bearbeitung mittels zeitlich sehr kurzen Elektronenstrahl-Einzelimpulsen mit einer Vielzahl von Perforationsbohrungen pro Flächeneinheit versehen werden.

■-■■" ■ - ~⁵ -

109887/0693

Derartige thermische, formveründernde Bearbeitungen gelangten bisher lediglich an Einzel-Z/erkstücken oder bestenfalls an Serien mit sehr begrenzten Stücksanien zur Durchführung.

Häufig besteht jedoch die Forderung, beispielsweise eine große Anzahl von gleichen Werkstücken in jeweils gleicher Weise zu behandeln bzw. zu bearbeiten, wobei vor allem die erforderliche Gesamt-Bearbeitunp-szeit eine wesentliche Rolle spielt, da diese Bearbeitungszeit naturgemäß aus Kostengründen möglichst gering gehalten werden soll. Um beim Beispiel der Herstellung von Perforationsbohrungen in platten- oder folienförmigen Werkstücken zu bleiben, so ist gerade bei einem solchen Bearbeitungsverfahren die Erzielung einer sehr hohen Perforationsrate, d.h. die HersteLlung einer sehr hohen Anzahl von Löchern pro Zeiteinheit, sehr erwünscht. Eine Steigerung dieser Perforationsrate kann jedoch bei Anwendung der bisnerigen Methoden nicht beliebig vorgenommen werden, da der Abtragvorgang pro einzelnes Bohrloch einmal von der Art und den besonderen Eigenschaften des jeweiligen Werkstoffs und zum anderen auch von der Platten- bzw. Folienstärke in beträchtlichem Maße abnärigig ist. Infolgedessen stößt die Absicht, beispielweise die Herstellung von mittels impulsförmig zur Einwirkung kommenden fcnerglestranlen perforierten fol lonförmlgen .Verks tacken, insbesondere von endlosen .Verkijtoffbarmen, In einer \rt Serienfertigung oder Massenproduktion auf zu;; l?iririri and üierbei die Bearbeitungszeit dur-wu i'.rzieLurig einer -lijni¹ no hen Perforationsrate entsprechend kurz zu hai^v.on, auf rocht erheblich;) Schwierigkeiten,

Uu; el üj3er Ta b'snoao Le rau a ins^b die dor vorliegenden Erfind'im·; y,a>.?riuu\κ 1 l-■;_·=:ade \ufgabe, welche ganz allgemein Karin 'U 3·:>::\ί·.:ι ϊ::>ΐ _t :·1:ΐ neues /erfahren zur thormischen ..Ia t,:T· i al beu·'.-:! 1.uii.-τ -ui 'u^e^sii^ das aich in besonderem Maße für -■ rbuMi^i.i ^ Wi'..y^: _;:di!;ag£_:a bzw. Bearbeitungen der ver··

103887/0893

BAD ORIGINAL

schiedensten Arten eignet und bei dessen Anwendung sich eine relativ kurze Gesamt-Behandlungsdauer pro Behandlungsserie einhalten läßt.

Gemäß der Erfindung wird ein zu behandelndes Werkstück der zum thermischen Behandeln dienenden Energie ^lediglich durch freie Öffnungen.,"'die in mindestens einem vorbearbeiteten, in unmittelbarer Nähe des Werkstücks anzuordnenden Hilf-swerkstück enthalten sind, zugänglich gemacht und zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer öffnungen des Hilfswerkstücks wird die Energie über einen entsprechend ausgedehnten Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt.

Das erf^ndungsgemäße Verfahren erlaubt somit in einfacher und wirkungpypller Weise die thermische Behandlung eines Werkstücks an mehreren und erforderlichenfalls an beliebig vielen Stelen des Wertstücks gleichzeitig. Das Verfahren erweist sich Sbnit vor allem in solchen Fällen als äußerst vorteilhaft * in denen z.B. an einer Vielzahl von Beziandlungs- bzw. Bearbeitiingsstellen eines Werkstücks jeweils das gleiche BehandlungB- bzw.' Bearbeitungsergebnis erzielt oder wenn eine große Anzahl derartiger Werkstücke serienmäßig behandelt bzw. bearbe itet werden soll.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann es beispielsweise' genügen, wenn die zur Materialbehandlung dienende Energie über wenigstens einen im wesentlichen eindimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird. Hierdurch werden dann die in diesem Oberflächenbereich befindlichen, also beispielsweise in einer "Linie" aufeinanderfolgenden Öffnungen des Hilfswerkstücks erfaßt und die Energie kann an den durch diese Öffnungen definierten -Behandlungspunkten des Werkstücks auf dieses zur Einwirkung gebracht werden.

-..-.■■- 5-1 098Bl/OB93 bad original

Andererseits kann die zur Materialbehandlung dienende Energie aber auch über mindestens einen zweidimensional en Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt werden, was in manchen Anwendungsfällen von Vorteil ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise dadurch rekennzeichnet, daß mindestens ein scnablonenartig ausgebildetes Hilfswerkstück vorgesehen ist, das eine vorgegebene Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen aufweist, deren Orr'ßen und Formen dem beabsichtigten Behandlungs- bzw. Bearbeitungsergebnis an einem zu behandelnden Werkstück entsprechend ausgeführt sind und die für die zum Behandeln dieses Werkstücks dienende Energie voll durchlässig sind, während das Hilfswerkstück selbst durch diese Energie nicht beeinflußbar ist; ferner ist diese Vorrichtung auch noch dadurch gekennzeichnet, daß das schablonenartige Hilfswerkstück gegenüber der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks angeordnet ist und daß sicn auf der dem vVerkjtück abgewendeten oeite des liilfswerkstücks mindestens eine Energiequelle befindet, deren Energie innerhalb eines wenigstens eindimensional ausgedehnten Bereichs durcn Ausnehmungen des liilfswerkstücks hindurch auf das vVerkstück einwirken kann.

JJas erfindungsgemäße Verfahren eröffnet im übrigen eine Keihe von Möglichkeiten der thermischen Benandlung bzw. Bearbeitung von Werkstücken, da man die zur Materialbearbeitung dienende Energie auf verschiedene //eisen durch die öffnungen des Hilfswerkstücks hindurch auf das vVerkstück einwirken lassen kann. Eine Möglichkeit besteht darin, daß die Energie über den bzw. die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks gleichmäßig verteilt wird. Weiterhin kann die Energieverteilung über den bzw. die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks während des Behandlungsvorgangs in zeitlicher Abhängigkeit variiert werden.

109887/0693

BAD ORIGINAL

Mehrere verschiedene vorbes'timmte Oberflächenbereiche des 'Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks können gleichzeitig mit"Energie behandelt werden. In bestimmten Fällen kann es aber auch günstig sein, wenn mehrere verschiedene vorbestimmte Oberfläcnenbereiche des Hilfswerkstueks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks nacheinander mit Energie behandelt werden.

Weiterhin können mehrere verschiedene vorbestimmte- Oberflächenberei.che des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks mit jeweils unterschiedlichen Energiedichten behandelt werden. Derartige Verfahrensvarianten kommen beispielsweise bei reinen Oberflächenbehandlungen bzw» -bearbeitungen des Werkstücks vorteilhaft zur Geltung. ■_._-'

Die Dauer der Einwirkung der zur Materialbehandlung dienenden Energie auf das Werkstück wird nach einer Weiterbildung der" Erfindung sowohl unter Berücksichtigung der Art des Materials, aus dem das Werkstück besteht, und des gewünschten Behandlungsergebnisses als- aucn unter Berücksichtigung der relativ geringen Dichte der auf den bzw. auf die vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit

i
auf das Werkstück-einwirkenden Energie bemessen. Da jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren sbets mehrere Behandlungsstellen des Werkstücks.,..in der Regel eine Vielzahl solcher Stellen gleichzeitig behandelt bzw. bearbeitet werden, kann auf jeden Fall eine relativ kurze Gesamt-Behandlungsdauer pro Behandlungsserie garantiert werden.

Der VerfaJärensablauf kann in vielen Fällen nun noch dadurch, erheblich vereinfacht, und verbessert, vor allem aber auch beschleunigt werden, daß das Werkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur Behandlung dienenden Energie bewegt wird. Hierbei kann es günstig sein, wenn das

- 7 109887/0813 _ßAD original

Werkstück gleichzeitig mit dem Hilfswerkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur Benandlung dienenden Energie bewegt wird.

Zweckmäßigerweise werden bei vorgegebener räumlicn fester Lage des Einwirkbereichs der zur Behandlung dienenden Energie Hilfswerkstück und vVerkstück kontinuierlich durch diesen Einwirkbereicn hindurchgeführt. Vorzugsweise erfolgt diese Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.

Die Bewegungsgeschwindigkeit von Werkstück und Hilfswerkstück wird vorteilhafterweise na cn Maßgabe der über der Werkstückoberfläche vorhandenen Dichte der zur Behandlung dienenden Energie, der erforderlichen Einwirkdauer dieser Energie und der jeweiligen Durchmesser der im Hilfswerkstück enthaltenen freien öffnungen, durch welche die Energie auf die 'Werkstücksoberfläche einwirkt, vorausbestimmt und dementsprechend eingestellt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren lassen sicn die verschiedensten Energiearten bzw. Energieträger zur thermischen Materialbehandlung bzw. -bearbeitung anwenden:

a) Heiße strömende Gase;

b) Eine strömende Flüssigkeit (z.B. eine öäure);

c) Elektromagnetische Strahlung, wie insbesondere Infrarotoder Laser-Strahlung;

d) Ultraschallwellen;

e) Ladungsträgerstrahlen, wie z.B. Elektronenstrahlen.

Das nach der Erfindung arbeitende Verfahren selbst kann mit großem Vorteil insbesondere verwendet werden:

BAD ORIGINAL

109887/0693

I. Zur abtragenden Materialbearbeitung;

II. Zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zum Gravieren; *

III. Zum Perforieren, vorzugsweise von Werkstücken in Platten- oder IFolienform, z.B. von dünnen Eunststoff-Folien;

IV. Zur Herstellung von Kunstleder, das mindestens eine mit Perforationslöchern sehr noher Lochdichte zu versehende Kunststoffscnicht aufweist.

In einem solchen Anwendungsfalle wird man vorzugsweise mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere Elektronen strahlen.als Energiequellen arbeiten! Eine für diese Bearbeitungsmöglichkeit dienende Vorrichtung wird wei ter unten noch im Rahmen eines Ausführungsbeispiels behandelt. -·"■_..

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil zur thermischen Behandlung solcher Werkstücke einsetzen, die eine flächenmäßig größere Ausdehnung besitzen.

Ein Beispiel .Hierfür ist das Perforieren von endlosen, folienförmigen Werkstoffbahnen, die,etwa aus laufender Produktion kommen. Es wird Hierbei vorzugsweise von der. bereits weiter oben erwännteh Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, die Werkstoffbahn allein oder gleichzeitig mit dem sciiiiblonenartigen Hilfswerkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur thermischen Bearbeitung dienenden Energie zu bewegen. Insbesondere kann vorgesehen sein, die Werkstoffbann kontinuierlich und mit konstanter Vor-3cnubf;oocnwindigkeit durch diesen Bearbeitungsbereich hindurcnzubewegen. Bei einer zur Durchführung des erfindungs- ^emjjßen Verfanrens dienenden Vorrichtung können daher beispielsweise unter der Voraussetzung, daß das schablonen-

109887/0693

- 9 -ORIGINAL

artig ausgebildete Hilfswerkstück feststehend angeordnet ist und daß auch der Energiequelle eine räumlich feste Lage zukommt, Mittel zur kontinuierlichen Bewegung der Werkstoffbahn durch den Einwirkbereich der zur thermischen Behandlung dienenden Energie vorgesehen sein.

Bei einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das schablonenartige Hilfswerkstück beispielsweise eine derartige Ausbildung und Anordnung aufweisen, daß es bei räumlich fester Lage der Energiequelle (bzw. der Energiequellen) fortlaufend durcü. den Einwirkbereich der zur //erkstückbehandlung dienenden Energie hindurchbewegbar ist, wobei weiterhin sowohl Mittel vorgesehen sind zur fortlaufenden Bewegung der Werkstoffbahn durch den vorgegebenen Einwirkbereich der Energie als auch Mittel zur entsprechenden, gleichzeitigen und gleichförmigen Bewegung der Schablone.

Vorzugsweise ist nierbei die Schablone als Endlosband ausgebildet, das über entsprechend angeordnete Führungs- und Umlenkrollen geleitet wird.

Die Schablone kann aber auch in Form einer um ihre Mittel-

achse rotierbaren Trommel ausgebildet sein. Im letzteren Falle kann im Inneren der Trommel mindestens eine Energiequelle angeordnet sein, deren Energie durch die im Trommelmantel vorhandenen Ausnehmungen hindurch auf die vorzugsweise tangential an der äußeren Trommelmantelfläche vorbeifünrbare Werkstoffbahn einwirkt.

Im Falle, daß sich gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung innernalb der Trommel mehrere feststehende Energiequellen befinden, können diese so angeordnet sein, daß ihre Einwirkbereiche vorzugsweise in gleichen Winkelabständen voneinander über den Trommelumfang verteilt sind,

- 10 -

109887/0693

BAD ORIGINAL

20160B3 16

wobei an den entsprechenden äußeren Umfangsbereichender Trommelmantelfläche jeweils verschiedene Werkstoffbahnen tangential vorbeiführbar sind. Mit Hilfe einer derartig ausgebildeten¹ Vorrichtung lassen sich also mehrere Werkstoffbahnen gleichzeitig thermisch behandeln.

Es ist im übrigen zweckmäßig, die Durchlaufgeschwindigkeiten des schablonenartigen Hilfswerkstücks und der Werkstoffbahn bzw. der Werkstoffbahnen während des Hindurchbewegens durch den jeweiligen räumlich.festliegenden Bearbeitungsbefeichs aneinander genau anzugleichen. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung kann daher vorzugsweise noch eine zusätzliche Regeleinrichtung zur Synchronisierung von Umlauf geschwindigkeit der trommeiförmigen Schablone und der Vorschubpescüwindigkeit der Werkstof fbahn vorgesehen sein.

l»as erfindungsgemäße Verfahren und seine bereits vorsteaend erwähnten Merkmale und Ausgestaltungen sowie darüber liin-iUü noch eine Reihe weiterer vorteilhafter A.usführungs- :t.*V1 iciikeitcin, insbesondere auch von zur Durchführung des V'fTTnhrena dienenden Vorrichtungen werden nun an Hand der r>;"ciü;unpen noch näher erläutert, in denen lediglich Aus-Γ'.hr in/Tjbeispiele dargestellt sind,

Ks zeigen;

Fi g. 1 ocnematißch eine Anordnung eines thermisch zu bearbeitenden, folienförmigen Werkstücks mit auf dessen Überfläche aufgelegtem schablonenartigem Hilfswerkstüek; . ·

2 eine Draufsicht auf das schablonenartige Hilfswerk-, stück getaäß Fig. Ϊ;

_3 eine weitere AnordhungsmÖgliciikeit zur thermischen ,

■ ■ - 11 - -

1098«7/0693 _

BAD

Bearbeitung von folienförmigen Werkstücken;

Fig. 4 eine weitere Möglichkeit zur thermischen Bearbei- ' tung eines folienfo'rmipen .'/erkatücks mit auf dessen Oberfläche aufgelegter Schablone;

Fig. ^ eine spezielle Ausführungsmöglichkeit eines schablonenartiR-en Hilf swerkstücks , insbesondere für Anwendungen von elektromagnetischer Strahlung als Energieträger für die thermische Materia Ib ehand lung ;

Fig. 6 verschiedene mögliche Vorrichtungen zur Durch- und 7 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Bearbeitung von Werkstoffbahnen;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Stromdichteverteilung über der Oberfläche eines schablonenar tigen Hilfswerkstücks, wenn als Energiequelle ein Elektronenstrahlgenerator verwendet wird;

Fig. 9 verschiedene mögliche Ausführungen von Vorrichtun und 10 gen zur Perforation von,endlosen Folienbahnen mittels Elektronenstrahlen als Energieträger.

Gemäß Fig. 1 soll ein folienfÖrmiges Werkstück 1 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vielzahl von durchgehenden feinen Bohrungen versehen werden. Dies wird dadurcn erreicht, daß unmittelbar auf die Oberfläche des Werkstücks 1 ein schablonenartig ausgebildetes Hilfswerkßtück 2 aufgelegt wird, das eine dem gewünschten Bearbeitungsergebnis entsprechende Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen 3 aufweist, und daß man durch diese Schablonenausnehmungen 3 hindurch gleichzeitig thermische Energie (schematisch, durch Pfeile 4 dargestellt) auf das vVerkstück 1

- 12 -

109887/0693

BAD ORIGINAL

-ir--

einwirken läßt, wodurch das Material an den unterhalb der Schablonenausnehmungen 3 befindlichen Stellen des 'Werk-Stücks 1, von dem vorausgesetzt wird, daß es eine.genügende Energieabsorptionsfähigkeit besitzt, hoch erhitzt wird und schließlich schmilzt und verdampft. Die Schablone 2 selbst besteht aus einem Material, beispielsweise Metall oder keramischem Material, das einen höheren Schmelz- und Siedepunkt besitzt, als das zu bearbeitende Werkstück 1, so daß sie durch die thermisch wirksame Energie praktisch nicht beeinflußbar ..ist, d.h., daß ah der Schablone keine Formveränderungen während der thermischen Bearbeitung des Werkstücks- erzeugt werden'. Gemäß dejn aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist die Schablone 2 als dünne Platte ausgebildet, die eine vorgegebene Anzahl durchgehender zylindrischer Bohrungen 3. jeweils gleichen Durchmessers aufweist.

Die Anzahl der Schablonenbohrungen pro Flächeneinheit ist vorzugsweise innerhalb der Schablone konstante—Je nach Art des gewünschten Bearbeitungsergebnisses kann die Schablone aber auch mit anders ausgeführten Löchern und/oder anderen Lochdichten versehen sein. So kann beispielsweise die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro Flächeneinheit innerhalb der Schablone variieren, d.h. die Lochdichte ungleichmäßig sein. Weiterhin können die Bohrungen innerhalb der Schablone jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Aus der Fig. 2 kann eine Draufsicht auf die Oberfläche der Schablone 2 mit ihren kreiszylindrischen Ausnehmungen 3 ent nommen werden. .In der Praxis wird die Schablone meist eine ■wes'entlxeh größere Anzahl solcher Ausnehmungen besitzen.

Ein unmittelbares, berührungsdichtes Auflegen der Schablone 2; auf die Oberfläche des Werkstücks 1 während der Bearbei-

109887/0693 bad original

ι» ■ . . ■' ■ ■ _-

tung hat unter anderem den Vorteil, daß die Schablone, vor allem dann, wenn sie aus einem sehr gut wärmeleitenden , Material besteht, eine gewisse K nlwirkung auf das Werkstück ausübt, so daß eine unerwünschte Übernitzung des //erkstücks während der Bearbeitung vermieden werden kann.

In der Fig. 3 ist schema tisch dargestellt, daß man auch menrere, beispielsweise 2 werkstücke 1 und 6, mit jeweils auf ihren Oberflächen unmittelbar aufgelegtem schablonenartigem Hilfswerkstück 2 bzw. 7, übereinander anordnen und in dieser Anordnung mit durchgehenden Löcaern versehen kann, wobei sich auf der dem //erkstück 5 abgewendeten Seite der oberen Schablone 7 eine oder aucu mehrere der Einfaciineit halber nicht dargestellte Energiequellen befinden.

Bei einer zur Herstellung von durcn menrere platten- oder folienförmige .Verkstücke Hindurchgehend en Löchern dienenden beispielsweisen Vorrichtung sind daher Mittel zur menrfachen, mindestens zweifachen übereinanderanordnung von Schablonen in einem gegenseitigen Abstand vorpiesexien, der mindestens gleicn der Dicke eines jeweils unterhalb einer Jenablone anzuordnenden ,/erkstücks ist, wobei Ausbildung und Abmessungen der Schablonen untereinander gleich sind und weiternin sind Mittel zur genauen gegenseitigen Justierung der Schablonenboürungen der einzelnen Schablonen vorgesehen.

Aus der Fig. 3 geht schließlich noch hervor, daß man unmittelbar unterhalb eines zu bearbeitenden Werkstücks 1 ■zusätzlich eine plattenförmige Unterlage 5 anordnen kann, die insbesondere der .'/ürmeableitung wahrend der tnermischen Bearbeitung dient. Vorzugsweise wird diese Unterlage 5 gelcüii] t, was mittels bekannter Maßnahmen erfolgen kann. JeIhstverotundIicn kann eine zusätzliche Unterlage auch dann verwendet; werden, -venn nur ein einzelnes //erkstück

109887/0693 bad original

zu bearbeiten ist« Hat man beispielsweise· dünne Folien zu bearbeiten, so kann es. u.U. zweckmäßig sein, diese gut anliegend zwischen die Unterlage und Schablone einzubringen, damit sieh die Folie bei Wärmeeinwirkung nicht unzulässig ausdehnen kann. .

das erfindungsgemäße Verfahren für materialabtragende Bearbeitungen, insbesondere mittels .Energiestrahlen einge- \setzt, beispielsweise zur Herstellung von durch ein platten oder folienförmiges Werkstück hindurchgehenden Löchern., so kann es; von .-Vorteil'-sein, eine zusätzliche, unmittelbar unterhalb des Werkstücks anzuordnende Unterlage zu verwenden, die aus einem bei Einwirkung der zur Bearbeitung des iVerkstücks dienenden Energie verdampfenden oder gas- bzw. dampfabgebenden Material besteht. Hierdurch kann in vielen Fällen die Abtragwirkung der Energie durch zusätzliche,

geschmolzene Material aus dem Bearbeitungsbereich hinmechanische Kräfte unterstützt werden.

-.als weiteres Ausführungsbeispiel eine auf ei«-" nnm »vorkstück 1 liegonde öcüablone 8, deren Bohrungen 9 Form haben, wobei sich der größte Durchmesser der

auf der der nicht gezeigten Energiequelle zugeon Jeiteder Schablone 8 befindet/Unterhalb des ,'/erkstücks 1 ist wiederum eine Unterlage 5 angeordnet. Die in Ιι'ίίξ-, 4 gezeigte ociiablOnenausbildung int beispielsweise bei Verwendung von elektroinagetiecher ufcranlung-als Energieträger von· Vorteil. "■■-.-'".-■-..■.

Handelt es sich um eine Laser-Straiilenquelle, mittels 4er · Werkstücke thermisch bearbeitet wenden sollen, kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Innenwandungen der konisch geformten Schablonenbonrungen mindestens über einen leil ihrer Höhe verspiegelt sind.

:■■ " i: :"'■■ ^; " -■-.■"■ ^: ■■■■■: '' - : ■■·■ - 15 -

109887/0693 ■_ bad original

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Anordnung zur Perforation eines folienförmigen Werkstücks 10 mittels Laserstrahlung, wobei der Übersichtlichkeit halber lediglich eine einzige Bohrung der Schablone 12: dargestellt ist.

Diese Bohrung weist in ihrem oberen, der in Fig.· 5 nicht eingezeichneten Laser-Energiequelle zugewendeten Bereich eine ringförmige InnenwandverSpiegelung l'i- auf. Vorzugsweise ist hierbei der Öffnungswinkel dieser Schablonenbohrung so gewählt, daß an der Innenvyandverajjiegelung 14 Totalreflexion auftritt. i/iieiternin ist es vorteilhaft, wenn die Innenwandverspiegelung IA- und der öffnungswinkel der konischen Schablonenbohrung so gewählt und aufeinander abgestimmt sind, daß an der unteren, unmittelbar dem Werkstück 10 zugewendeten Öffnung der Schablone 12 eine Energiekonzentration in einem kreisringförmigen Bereich mit dem Durchmesser des dem Werkstück 10 zugekehrten Endes der ochablonenbohrung erfolgt. Bei einer solchen Schablonenausbildung werden nämlich die Randstrahlen a, a¹ eines Laser-Stranlenbündels 13 am oberen, verspiegelten Bereich 14 der Scnablonenbohrung total reflektiert und verstärken hierdurch die Strahlen b, b¹ beim Auftreffen auf die Oberfläche der Folie 10, so daß die erwähnte kreisringförmige Energiekonzentration zustandekommt. Diese bewirkt ihrerseits ein Aufschmelzen des Materials in einem entsprechenden ringförmigen /iferkstückbereich, was praktisch einem Ausstanzen gleichkommt. Wenn darüber üinaus unmittelbar unterhalb des «Verkstücks 10 zusätzlich eine Unterlage 11 angeordnet ist, so ist es auch noch möglich, daß diese Unterlage 11 an denjenigen Stellen, die den jeweiligen Schablonenbohrungen direkt gegenüberliegen, jeweils konkav geformte Vertiefungen 15 aufweist, welche ihrerseits oberflächlich verspiegelt sind. Insbesondere können diese Vertiefungen 15 als kleine Parabolspiegelcnen ausgebildet sein. Hierdurch läßt sich ebenfalls eine zusätzliche Energiekonzentration

- 16 -

109887/0693

BAD ORIGINAL

im Werkstück bewirken, sobald ein ringförmiger .Verkstücksbereich durch die Laserstranlung durchbohrt ist.

\ . Die fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrich-"# tung zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken, die eine

f flächenmäßig größere Ausdehnung aufweisen, z.B. von endlosen

f Werkstoffbahnen, unter Anwendung des Verfahrens gemäß der

ι ι Erfindung. Eine derartige Vorrichtung soll sich vorzugsweise zur Herstellung einer Vielzanl von Perfor"tionsbohrungen pro Flächeneinheit innerhalb einer folienförmigen viierkstoffbahn eignen, wobei gleichzeitig eine sehr tone Bearbeitungs-

f geschwindigkeit gewährleistet werden soll. Bei der gezeigten

Vorrichtung wird daher eine in Form einer Trommel 16 ausge-

f bildete Schablone verwendet, deren Mantelfläche eine sehr

hohe Anzahl von-durchgenenden Ausnenmungen aufweist. Durch-' messer und Formen dieser Ausnehmungen sind entsprechend den f ' 'beabsiciitigten Bearbeitungsergebnissen ausgefünrt. Die ■Trommel 16 ist so angeordnet, daß sie um ihre Zentralachse rotierbar ist, wobei der -Antrieb mit BiIfe von in der Zeichnung nicht gezeigten Organen erfolgt. Im Trommelinneren be-. finden sich insgesamt M- feststehende Energiequellen 17 bis . 20, die in der vVeise angeordnet sind, daß inre jeweils durcn Blenden 25 bis 28 begrenzten Einvvirkbereiche in vVinkelabständen von jeweils 90° voneinander über entsprechende . Umfangsbereiche der Schablonentrommel 16 verteilt sind. An den durch die Energie-Einwirkbereiche bestimmten äußeren Umfanp;sbereicnen der Trommelmant el fläche werden jeweils zu perforierende vVerkst off bahnen 21 bis 24 tangential vorbeigeleitet, wobei mit Hilfe einer nicht gezeigten Regeleinrichtung bzw. Regeleinrichtungen die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 16 mit den jeweiligen Vorschubgeschwindigkeiten der. einzelnen Werkst off bahnen 21 bis 24- synchronisiert viLTU. .Die Bewegungsrichtungen der Trommel 16 und der Bannen 21 bis 24- sind jeweils an Hand der in der Fig. 6 einre^oicnneten pfeile erkennbar. · . '

109887/0693

- 17 BAD ORIGINAL

Im Falle der .Verkstoffbahn 21 oind tuch die zugehörigen Führungs- und Vorschubrollen 2> bis 32 eingezeichnet.

Eine weitere Ausführungsmcglichkeit einer Vorrichtung zum Perforieren endloser Folienbahnen lf'£t sich aus der Fig. 7 entnehmen. Bei dieser Anordnung sind z.vei ro tier-bare Trommeln 33 und 34- gleichen iJurcnmessers in geringem gegenseitigen Abstand nebeneinander angeordnet, wobei ihre Rotationsachsen parallel zueinander gerichtet sind. Die Mittel zum Antrieb dieser Trommeln zu einem gegensinnigen, jedoch synchronen Umlauf sind der Einf^cnheit halber in Fig. 7 nicht dargestellt worden. Beide Trommeln 33 und 34 weisen in ihren Mantelflächen jev/eils eine vorgegebene, senr none Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen auf, z.B. zylindrische Bohrungen jeweils gleichen Durchmessers, her Abstand zwischen den Mantelfläcnen der Trommeln 33 und 3^ ist nun so groß gehalten, daß er im wesentlichen der gemeinsamen Dicke zweier parallel und unmittelbar neben- bzw. aufeinanderliegend geführter Folienbannen 39 und -'+O entspricht, die beide gleicnzeitig durcn den Zwischenraum zwischen den Trommelmantelfläcnen kontinuierlich nindurchbewegt .verden können. Die Führungs- bzw. Umlenkrollen für die Folienbannen 39 und 40 sind mit 41 und '±2 bzw. 43 und 44 bezeichnet.

Im Innern der Trommeln 33 und y-\ ist je eine Energiequelle 35 bzw. 36 fest angeordnet und die von diesen Quellen erzeugte Energie, z.B. gerichtete Ladungsträgerstrahlung kann jeweils durch die Öffnungen eines Trommelmantels nindurcn auf die tangential an der zugehörigen äußeren Trommelmantelfläche vorbeigeleiteten Folienbahn 39 bzw. 40 einwirken. Gegenüber der Innenseite eines jeden Trommelmantels sind noch Blender^, 37 und 38 angeordnet, die den jeweiligen Energieeinwirkbereich begrenzen.

- 18 -

109887/0693 BAD original

Im Falle der Verwendung eines gerichteten, steuerbaren Korpuskularstrahls, insbesondere eines Elektronenstrahls, bei einem nach der vorliegenden Erfindung arbeitenden Materialbearbeitungsverfahren, beispielsweise zum Perforieren von Kunststoff-Folien, insbesondere für die Kunstlederher-, stellung, ist dafür Sorge-_; zu tragen, daß der Elektronenstrahl mit der erforderlichen Leistungsdichteverteilung im Strahlquerschnitt auf die Oberfläche des schablonenartigen Hilfswerkstücks auftrifft. Diesem Erfordernis kann durch entsprechende Strahlausbildung Rechnung getragen werden, indem beispielsweise Mittel zur Erzeugung eines'Elektronenstrahls mit brausenförmiger oder auch ]inienförmiger otrahlausbildung vorgesehen werden.

Die Möglichkeit einer brausenförmigen Strahlausbildung ist ' in der Fig. 8 schematisch dargestellt. Von einem als Dauerstrahler ausgebildeten Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 103 wird ein im Vertikalschnitt gezeigter Elektronenstrahl 10'! abgegeben, dessen Brennpunkt 105 nicht, wie üblich, .auf einer »/erkstücksoberf lache liegt', sondern mittels nicht UnV(V₁Cr.:te] 1 ter, an sich bekannter elektronenoptischer Mittel r> -l/i t.i ν -.veit über die Oberfläche einer vorperforierten Schablcii'-]0;::· relegt ist, so d-iß es von diesem Brennpunkt 105 nu^r.'.'-u&ncl zu einer kegelformirren oder brnuscnförrnigen Auf-,ve"i tun;" "und Aufspreiz-unp; des Elektronenstrahls kommt. Diese mit. Ι·,/*· bezeichnete br-ausenförmige Strahlausbildung bewirkt eine Verteilung der zur Bearbeitung eines Werkstücks 101 dionenuen Energie über einen entsprechend ausgedehnten, flfiGiioninften Bereich der ochablonenoberflache. Die zugehörige, grafisch dargestellte Stromdichteverteilung imBtrahlqüerschnitt über der Gohablonenoberfläche ist. mit 106 bezeichnet. Die Stromdichte- des auf das Werkstück 101 durch die Terror^ tionslöcher der Schablone 102 Hindurch, einwirkenden Elektronenstrahls ist relativ niedrig und liegt vorzugsweise unter einem Ampere/cm . Auch die Beschleunigungsspannungiür die Elektronen wird vorteilhafterweise relativ

109887/0693 _β

BAD ORIGINAL

gering gehalten und liegt etwa im Bereich zwischen 10 kV und 30 kV. Dementsprechend beträgt die Dauer der Einwirkung des Elektronenstrahls auf das werkstück 101 einige Millisekunden, z.B. 5 ms, wenn men davon ausgeht, daß das //erkstück aus einer etwa 1,2 mm dicken Kunststoff-Folie besteht.

Vorrichtungen zum Perforieren fortlaufender, folienförmiger Werkstoffbahnen mittels eines Elektronenstrahls in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens s.ind in den Fig. 9 und 10 im Rahmen von Ausfährun^sbeispielen schematisch dargestellt.

Die in Fig. 9 gezeigte Ferforationsvorricntung weist eine um ihre Mittelachse 63 rotierbare Trommel 4-6 auf, deren Mantelfläche 61 über den gesamten Trοmmelumfang gleichmäßig mit einer sehr hohen Anzahl von vorgefertigten Perforationsbohrungen versehen ist und in deren Inneren sich eine Elektronenstrahl quelle 4-7 für linienförmige Stranlausbildung befindet. Da diese Elektronenstrahlquelle 4-7 aus konstruktiven Gründen so angeordnet ist, daß die Elektronen zunächst nicht in einer bezüglich des Tromrnelmittelpunkts radialen Richtung abgestranlt werden, ist im Trommel inneren noch eine ein magnetisches Umlenkfeld für 90^ö-UmIenkung erzeugende Umlenkeinrichtung 48 vorgesehen, nach deren Durchlaufen der Elektronenstrahl 62 zu einer vorbestimmten Bearbeitungsstelle 58 gerichtet ist, wobei sein linienförmiger Strahlquerschnifct beibehalten wird.

Die Bcarbeitungssteile 58 befindet sich innerhalb einer mittels nicht gezeigter Pumpeinrichtungen evakuierbaren Bearbeitunrsk-unmer 59, in die auch die Trommelmantelflache 61 durcn zugehörige, in einer .Vand der Bearbeitungskammer vorhandene, enge Schlitze 64· und 65 hindurch bei Rotation der Trommel ein- bzw. ausführbar ist. Der die Elektronenstrahl

- 20 109887/0693

BAD ORIGINAL

quelle 47 sowie die zugehörige Umlenkeinrichtung 4-8 jeweils umgebende Teil der rotierbaren Trommel 46. liegt hierbei gänzlich innerhalb der Bearbeitungskammer 59· ^An einer der Stirnseiten der Bearbeitungskammer 59 ist eine sich in Pfeilrichtung drehende Vorratsrolle 45 angeordnet, von der eine zu perforierende, folienförmige 'Werkstoffbahn 54 kontinuierlich abwickelbar ist und mittels einer Anzahl beiderseits der Bahn 54 befindlicher Führungs- und Vorschubrollen 57 in, die Bearbeitungskammer 59 hineingeführt und durch diese hindurchgeleitet werden kann. Das, Hineinführen der Werkstoff bahn in die evakuierte Bearbeitungskanmier erfolgt hierbei durch ein dieser Kammer vorgeschaltetes, zweistufiges Druckstufensystem 55» dessen prinzipielle Funktionsweise von üblichen, im Vakuum arbeitenden Elektro_ nenstrahl-Werkzeugmaschinen her dem Fachmann b.ekannt .ist, so daß sich nähere Erläuterungen hierzu erübrigen. In ganz entsprechender Weise wird das Herausschleusen der Werkstoffbahn 54 nach Beendigung der Bearbeitung aus der ■ Bearbeitungskammer 59 über ein ausgangsseitig angeordnetes Druckstufensystem 56 vorgenommen, hinter dem sich eine //alze 53 zum Aufwickeln der fertigen A'erks'toffbahn befindet.

Zum fortlaufenden Perforieren der Werkstoffbahn 54 an der Beärbeitungsstelle. 58, wobei also die Elektronenenergie lediglich durch die Ausnehmungen in der Trommelmantelfläche 61 hindurch auf die i/Verkstoffbahn 54 einwirkt, wird sowohl die Mantelfläche 61 der Trommel 46 als auch die tangential an diese Mantelfläche herangeführte .Werkstoffbahn 54 kontinuierlich durch den definierten Einwirkbereich des-El.ektronenstrahls hindurchbewegt., wobei zwischen der Mantelfläche 6l und der Werkstoffbahn 54 ein sehr geringer Abstand besteht»"' ~ ■ ; ·

Mit Hilfe geeigneter, in der Zeichnung nicht dargestellter Einrichtungen werden die durch die Leistungsdichte des ·

109887/0693 ^BÄD

Linienstrahls, die erforderliche ^nergieeinwirkdauer und die Lochdurchmesser in der Tronnnelmantel fläche bestimmte Vorscnubgeschwindigkeit der wcrks bof fbann 5^/(- und die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 46 in der weise syncnronisiert, daß in Bewegungsrichtung der Bann 5^y+ gleichzeitig eine größere Anzahl von Perforationsbohrungen erzeugt werden können,

beispielsweise 500 Bohrungen/cm .

Auf der Oberfläche des Trommel mantels sculagen sich im Verlaufe der Bearbeitung kondensierte IvIaterialteilchen nieder, die laufend mit Hilfe eines Abstreifers 52 von der Trommelmantelfläche 61 abgerakelt und in einen darunter angeordneten Auffangbehälter 51 geleitet werden. La außerdem die Trommel 46 während ihrer Rotation durcn.ein in einer unmittelbar unter der Trommel angebrachten wanne 50 befindliches, zur Aufnahme von »Verkstoffpartikeln geeignetes Lösungsmittelbad 49 gescnwenkt wird, können sämtliche Abtragreste von der Trommelmantelfläche 61 entfernt werden.

Die in Fig. 10 gezeigte Vorrichtung zum fortlaufenden Perforieren einer folienförmigen Merkstoffbann unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung hauptsächlich dadurch, daß nunmehr eine Einrichtung vorgesehen ist, zufolge der die Werkstoffbahn 54 nicht mehr vollständig in eine evakuierbare Bearbeitungskammer eingeschleust zu werden braucht. Zwar befindet sich auch bei der Perforationsvorrichtung gemäß Fig. 10 das Ε1θ^Γοηβη3ΐΓ3η1--Ετζβμ-gungssystem 47, die zugehörige Umlenkeinrichtung 48 und der diese Baugruppen jeweils umgebende Teil der rotierenden Trommel 46 mit ihrer vorperforierten Mantelfläche 61 notwendigerweise innerhalb einer mittels nicht gezeigter Pumpeinrichtungen evakuierten Kammer 59 , die Folienbahn 54 wird jedoch lediglich über eine in der oberen «fand der Kammer 59 befindliche, der B^arbeitungsateile 58 zugeordnete Öffnung mit vakuumdichter Jjruckaufnahme geführt, wobei ein endloses,

— CLC. —

109887/0693

BAD ORIGINAL

über Ζ i/falzen 66 und 67 gespanntes, umlaufendes Stahlband für den erforderlichen Andruck der Folienbahn y\ an die obere Kammerwand sorgt» In dieser ffand sind außerdem in.entsprechend en Öffnungen"kleine Führungsrollen 68 in vakuumdichter Anordnung zum kontinuierlichen Vorschub der Folienbahn 54 an der Bearbeitungsstelle 58 vorbei gelagert. Di6 Vorschubgeschwindigkeit der Folienbahn 5^». die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel" 46 und .die-Laufgeschwindigkeit des Stahlbandes 60 sind mit Hilfe nicht gezeigter-, an sich bekannter Regeleinrichtungen miteinander synchronisiert.

Die übrigen Bestandteile der in Fig. 10 gezeigten Perforationsvorrichtung für folienförmige Werkstoffbahnen stimmen ' mit den bereits an Hand der Fig. 9 erläuterten Teilen überein. Ks ist lediglich.noch zu erwähnen, daß für das Elektron-nnti-anl-Krzeugungssystem 47 noch ein gesonderter Auffänger vl' . ΓU-T etwaige in dieses -3_tystem von der Boarbeitungsstelle jh ίκ i' eindx^inßendes Ah⁴.,rn.ftkondens-Tt vorgesehen ist, das ••(•irj ί*·1ί3*Α'ί:·Ιαο mittels nicxit rezoip:tnr mochnnischer I'umpen UR-:: '-oüfiPidf-rn oder der^leicnon kontinuierlich oder in ■■'eeii^rif-tfm Interval 1 en entfernt wurden kann.

Ι;:; *';brirren wind die m-'glicnen Äusführun^sirton für nach der i'lx'f inauw* nvhoiteüae ierfoi'ationsvorriciitunpjon nicht auf die ia dan Efticxinungön gezüiF^tDn Beispiele beschränkt, sondern Qü"..aind noch eine B'eUm von im lianmen der iirfindung liegenden' Variationen denkbar. 00 könnte beispielsweise bei festsbehendangeordneter Jchablone eine Einrichtung zum periodischen Ablenken des jilektronenstrahls über die ochablonenoberfläche vorgesehen sein» Des weiteren konnte es bei bestimmten Änwendungsfallen günstig sein, wenn bei feststehend angeordneter.3cfjablone eine iiinrieh.tung zur Bewegung der Stpaialquelle vorgesehen ist.; " .'. ■ :

Λ ".-" ■' ^: ,""" ""-■"'.■ - Ansprüche «

BAD ORIGINAL

109887/0693

Claims

Ansprüche

Verfahren zur thermischen Materialbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu benandelndes Werkstück der zum thermischen Behandeln dienenden Energie lediglich durch freie,Öffnungen, die in mindestens einem vorbearbeiteten, in unmittelbarer Nähe des Werkstücke anzuordnenden Hilfswerkstücks enthalten sind, zugänglich gemacht wird und daß zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Öffnungen des Hilfswerkstücks die Energie über einen entsprechend ausgedehnten Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbehandlung dienende Energie über wenigstens einen, im wesentlichen eindimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbehandlung dienende Energie über mindestens einen zweidimensionalen Bereich der Oberfläche des Hilfswerkstücks verteilt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Materialbeliandlung dienende Energie über den bzw. über die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks gleichmäßig verteilt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangexienden Ansprüche, dadurch gekennzeicixnet, daß die Energieverteilung über den bzw. Ub(U¹ die jeweils vorbestimmten Oberflächenbereiche des iii] fswerkstücks während der Behandlung in zeitlicher Ibh.vngigkeit variiert wird.

109887/0693 _{ßAn rt}

BAD ORIGINAL

6. Verfahren nach, einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks gleichzeitig mit Energie . behandelt werden.

7· Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks nacheinander mit Energie behandelt werden*

8. -Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verscniedene, vorbestimmte Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auch des zu behandelnden Werkstücks mit jeweils unterschiedlichen Energiedichten behandelt werden.

9· Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Einwirkung der zur Materialbehandlung dienenden Energie auf das Werkstück sowon! unter Berücksichtigung der Art des Materials, aus dem das Werkstück bestent, und des gewünschten Behandlungsergebnisses als auch unter Berücksichtigung der relativ geringen Dichte der auf den bzw. auf die vorbestimmten Oberflächenbereiche des Hilfswerkstücks und damit auf das Werkstück einwirkenden Energie bemessen wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ferkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich der zur Behandlung dienenden Energie bewegt wird.

11.. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück gleichzeitig mit dem

- 3 109887/0693

■ BAD ORIGINAL

Hilfswerkstück relativ zum vorgegebenen Einwirkbereich, der zur Behandlung dienenden Energie bewegt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurcn gekennzeichnet, daß bei vorgegebener, räum]icn fester Lage des Einwirkbereichs der zur Benandlung dienenden Energie.Hilfswerkstück und /Werkstück kontinuierlicn durch diesen Eiriwirkbereich Hindurch geführt werden.

13· Verfahren nach einem der Ansprüche IO bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bez/egungsgeactLv/indigkeit nach Maßgabe der über der //erkstücksoberflücrie vorhandenen Dichte der zur Behandlung dienenden Energie, der erforder¹ichen Eiriwirkdauer dieser Energie und der jeweiligen Durchmesser der im Hilfswerkstück enthaltenen freien Öffnungen, durch welche die Energie auf die ."/erkstücksoberfläcne einwirkt, vorauabestiramt und dementsprechend eingestellt wird.

15. Verfahren nacn einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger für die zur Materialbehandlung dienenden Energie heiße, strömende Gase vorgesehen sind.

Ιό. Verfahren nacn einem der Ansprüche 1 bis 14₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Energieträger eine strömende i'L'issigkeifc vorgesehen ist.

· VoPfTi₁TOn nacu einem der Ansprüche 1 bis l'i, dadurch ge

kf'nriüe Lcnne fc, daß als Energieträger elektromagnetische ' ■itr-'iulurv vorgesehen ist.

109887/0693

- 4 BAD ORIGINAL

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurcn gekennzeichnet, .daß als Energieträger Infrarot-Strahlung vorgesehen ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Energieträger Laser-Gtr-aiilung vorgesehen ist.

20. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge-.... kennzeichnet, daß als Energieträger Ultraschallwellen \ vorgesehen sind. .

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge-kennzeichnet, daß als Energieträger Ladungsträger-Strahl ; len vorgesehen sind. .

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß'' ^; als JEäiergieträger Elektronenstrahlen vorgesehen sind.

2.5. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur abtragenden Materialbearbeif^ verwendet wird.

r^Ji.. Verfahren nacn einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zum Gravieren, verwendet wird.

i:ⁱy* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Perforieren, vorzugsweise von »V'->rkstücken in Platten- oder Folienform verwendet wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Perforieren von aus Kunststoff bestehenden dünnen Folien verwendet wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeicnnet, daß es zur Herstellung von Kunstleder verwendet wird, das mindestens eine mit Perforationslöchern

109887/0693 bad original

sehr xioiier Lochdichte zu versenende Kunststoff schlicht aufweist.

28. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine unmittelbar unterhalb des zu behandelnden »Verkstücks anzuordnende, insbesondere der Ableitung von jVärme dienende Unterlage verwendet wird.

29· Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die. Unterlage gekühlt wird.

30. Verfahren nach einem der vorangenenden Ansprüche, zur Herstellung von durch ein platten- oder folienförmiges Werkstück hindurchgehenden Löcnern, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter //eise eine zusätzliche, unmittelbar unterhalb des ,Verkstücks anzuordnende Unterlage verwendet wird, die aus einem bei Einwirkung der zur Behandlung des vVerkstücks dienenden Energie verdampfenden oder Gas- bzw. Dampf abgebenden Material besteht.

31. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswerkstück auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks berührungsdicht aufgelegt wird.

32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung von durch platten- oder folienförmigen Werkstücke hindurchgehenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Werkstücke mit Jeweils auf ihre Oberfläche unmittelbar aufgelegtem Hilfswerkstück übereinander angeordnet und in dieser Anordnung in der erforderlichen Weise mit Energie behandelt wer-(] on.

109887/0693 'bad orkhnal

33· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein schablonenartig ausgebildetes Hilfswerkstück vorgesehen ist, das eine vorgegebene Anzahl von durchgehenden Ausnehmungen aufweist, deren Größen und Formen dem beabsichtigten Bearbeitungsergebnik an einem zu behandelnden ferkstück entsprechend;ausgeführt sind und die für die zum Behandeln dieses /Werkstücks dienende Energie voll durchlässig sind, während das Hilfswerkstück selbst durch diese Energie nicht beeinflußbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfswerkstuck . gegenüber der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks -■" angeordnet ist und daß sich auf der dem Werkstück abgewendeten Seite des Hilfswerkstücks mindestens eine Ener-* giequelle befindet, deren^Energie innerhalb eines wenigstens eindimensionalen ausgedehnten Bereichs durch Ausnehmungen des Hilfswerkstücks hindurch auf das Werkstück einwirken kann. .. . ■

54-. Vorrichtung nach Anspruch.33» dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (2; 7) als dünne Platte oder Folie ausgebildet ist, die eine vorgegebene Anzahl durchgehender, zylindrischer Bohrungen (3) jeweils gleichen Durchmessers aufweist.

35· "Vorrichtung nach Anspruch 34-, dadurch gekennzeichnet, daß die Bonrungen (9) in der Schablone (8) konische Formen haben, wobei sich der größte Durchmesser dieser Bohrungen auf der der Energiequelle zugewendeten.Seite der Schablone befindet.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35» vorzugsweise zur thermischen Behandlung von jVerkstücken mittels Laser-Strahlung als Energieträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen der Bohrungen mindestens über einen Teil ihrer Höhe verspiegelt sind. . ■ . .

1 0 98 87/069 3 bad original

37· Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die VerSpiegelungen (.i-'U eier Tnnenwandungen jeweils im oberen, der Energiequelle zugewendeten Teil der Scnablonenbohrungen vorgesenen sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 oder*- 37* dadurch gekennzeicnnet, daß der Öffnungswinkel der konisch geformten Schablonenbonrungen so gewählt ist, daß an deren verspiegelten Innenwänden Totalreflexion auftritt.

39· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dau die Verspiegelung (14) der Innenwandungen der Schablonenbohrungen und deren öffnungswinkel so gewählt und aufeinander abgestimmt sind, daß an den unteren, unmittelbar dem <Verkstück zugewendeten Öffnungen der Schablone (12) jeweils eine Energiekonzentration in einem ringförmigen Bereich mit dem Durchmesser des dem Werkstück (10) zugekehrten Endes einer Schablonenbohrung erfolgt.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei der unmittelbar unterhalb des Werkstücks zusätzlich eine Unterlage angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (11) an denjenigen Stellen, die den ochablonenbohrungen gegenüber liegen, jeweils konkav geformte Vertiefungen (15) aufweist, die ihrerseits oberflächlicn verspiegelt sind.

41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (15) in der Unterlage als kleine Parabolspiegelchen ausgebildet sind.

42. Vorrichtung nach Anspruch 34 zur Herstellung von durch platten- oder folienförmige Werkstücke Hindurchgehenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur mehr-

109887/0693

BAD ORIG/NAL

fachen, mindestens zweifachen Übereinanderanordnung- von Schablonen in einem gegenseitigen Abstand vorgesehen sind, der mindestens gleicri der .Dicke eines jeweils unterhalb einer Schablone anzuordnenden Werkstücks ist., wobei Ausbildung und Abmessungen der Schablonen untereinander gleich sind, und daß ferner Mittel zur genauen gegenseitigen Justierung der Scheblonenbohrungen der einzelnen Schablonen vorgesehen sind.

4-3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 4-1, für die thermische Behandlung von Werkstücken von flächenmäßig größerer Ausdehnung, beispielsweise von Werkstoffbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehend angeordneter Schablone und "bei räumlich fester Lage der Energiequelle Mittel zur Bewegung des Werkstücks durch den Einwirkbereich der zur Behandlung des Werkstücks dienenden Energie vorgesehen sind. · -

V"

4-4-, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 4-1, für die thermische Behandlung von Werkstücken von flächenmäßig größerer Ausdehnung, beispielsweise von Werkstoffbahnen, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der Schablone, daß sie bei· räumlich fester Lage der Energiequelle fortlaufend durch den Einwirkbereich. der zur Werkstückbehandlung dienenden Energie hindurch bewegbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Mittel vorgesehen sind zur fortlaufenden Bewegung des Werkstücks durch den vorgegebenen Einwirkbereich der Energie als auch Mittel zur entsprechenden, gleichzeitigen Bewegung der Schablone.

4-5. Vorrichtung na cn Anspruch. 44, "dadurch gekennzeichnet, . daß die Schablone als Endlosband ausgebildet ist, welches über entsprechend angeordnete Rollen geführt wird.

- 9

109887/0693

BADORIGiNAL

46. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone in Form einer rotierbaren ,Trommel ausgebildet ist.

47. Forrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Trommel mindestens eine iiriergiequelle fest angeordnet ist, deren Energie durch die im Trommelmantel vorhandenen Ausnehmungen hindurch auf die vorzugsweise tangential an der äußeren Trommelmantelfläche vorbeiführbare tferkstoffbaxxn einwirkt.

48. Vorrichtung nach Ansprucn 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb der Trommel mehrere feststehende Energiequellen befinden, die so angeordnet sind, daß ihre Einwirkbereiche vorzugsweise in gleichen: üVinkelabständen voneinander über den Trommelumfang verteilt sind, wobei an den entsprechenden äußeren Umfangsbereichen der Trommelmantelfläche jeweils verschiedene Werkstoffbahnen tangential vorbeiführbar sind.

49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 48, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Regeleinrichtung zur Synchronisierung der Umlaufgeschwindigkeit der Schablone und der Vorschubgeschwindigkeit der vVerkstoffbahn,

50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 49, dadurch. gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem Material besteht, das einen höheren Schmelz- und Siedepunkt besitzt als das zu behandelnde Werkstück»

51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem gut wärmeleitenden Material besteht,

52. Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone aus einem Metall besteht,

109ß87/0S93

BAD ORJGiNAL

.53.·"- ---Vorrichtung nach Anspruch. 50 oder 51, dadurch gekenn-■ -zeichnet, daß die Schablone aus einem keramischen Material besteht. ^;-

54-* .Forrichtung nach einem der Ansprüche 33. bis. 53» gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der, Schablone, .- daß die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro Flächeneinheit innerhalb der Schablone konstant ist.

55· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 53» gekennzeichnet 'durch eine derartige Ausbildung der Scha- - blone, daß die Anzahl der durchgehenden Bohrungen pro • Flächeneinheit innerhalb.der Schablone variiert, d.h., daß die Dichte der Bohrungen ungleichmäßig ist.

56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33-bis 55» gekenn-. . zeiciinet durch eine derartige Ausbildung der Schablone, daß die Bohrungen innerhalb der Schablone jeweils unter schiedliche Durchmesser aufweisen. -.'■''' '

57· Vorrichtung-nach einem oder mehreren:der Ansprüche 33, 34- und 4-2 bis 4-6, zur Bearbeitung von Werkstücken

- .. . ■ mittels eines'gerichteten und steuerbaren Eorpuskular- ;. Strahls, insbesondere eines■-Elektronenstrahls-^ dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Korpus-

.·■ . kularsträiils mit-brausenförmiger Strahlausbildüng vorgesehen sind.. ■■■■■;-. - -■■.-■■""■■■""

58. Vorrichtung nach-einem*oder mehreren der Ansprüche 33»

3^- und 4-2 bis 56, zur Bearbeitung von Werkstücken :, mittels- eines, gerichteten und steuerbaren Itorpuskular- ;·■'■■■.-8tranls, insbesondere ..eines Ele'ktron'enstrahls , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Korpuskularstranls mit linienförmiger Strahlausbildung vor- -,% -ig es eh en 'sind.. ^;. < ^Λ --. ' ■ ■; ' ^; " ;^;' '■ " '^;'^! ■ ,"T.i-ric-·"■■- -"' " ■' ■ ■ "^: " ■" ■-"·"■■"■ ■ ''-'' ■ ' '"' '. ' '

- 11 -

3 ^ßAD ORIGINAL

59· Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle in an sicn bekannter
Weise als Dauerstrahler ausgebildet ist.

60. Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 581 dadurcn gekennzeichnet, daß bei feststellend anp-eordneter ochablone
eine Einrichtung zum periodiscnen Ablenken des Korpuskularstrahls über die ocuablonenoberflache vorgesehen ist.

61. Vorrichtung nach Anspruch 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, daß bei feststehend angeordneter Schablone
eine Einrichtung zur Bewegung der otranlquelle vorgesehen ist.

BAD ORIGINAL

109887/0693