DE202023102922U1

DE202023102922U1 - Garvorrichtung zum Garen von Gargut

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Publication number: DE202023102922U1
Application number: DE202023102922.1U
Authority: DE
Original assignee: Surfunction GmbH; Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Surfunction GmbH; Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2023-05-26
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2023-07-17
Anticipated expiration: 2033-05-27

Abstract

Garvorrichtung (11) mit einer Wirkoberfläche (10) zum Garen von Gargut, wobei die Wirkoberfläche (10) der Garvorrichtung (11) mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung (13) mittels mindestens eines Laserstrahls (14, 15) strukturiert ist,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der mindestens eine Laserstrahl (14, 15) zumindest zeitweise Pulsdauern von höchstens 500 ns aufweist und
wobei insbesondere durch die Strukturierung (12) auf der Wirkoberfläche (10) ein Profil (16) mit mindestens einer Vertiefung (17) erzeugt ist,
wobei ein Schmiermittel (18) auf die strukturierte Wirkoberfläche (10) aufgebracht ist und
wobei die strukturierte Wirkoberfläche (10) mit dem Schmiermittel (18) bei einer Temperatur zwischen 50°C und 700°C unter Erhalt der behandelten Wirkoberfläche (10) thermisch behandelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Garvorrichtung mit einer Wirkoberfläche zum Garen von Gargut.
Aus dem Stand der Technik sind Garvorrichtungen beispielsweise als Edelstahltöpfe beispielsweise zum Kochen von Gargut bekannt, wobei die Wirkoberfläche des Edelstahltopfes durch eine im Zuge seiner Herstellung durchgeführte Polierung glatt ausgestaltet ist. Nach längerer Benutzung wird die Wirkoberfläche durch Kratzer und Schmutzflecken mit Unebenheiten versehen, so dass Nahrungsreste des Garguts an der Wirkoberfläche des Edelstahltopfes haften bleiben und diese nur schwer gereinigt werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Ausgestaltungen bekannt, um die Antihaft-Eigenschaften von Garvorrichtungen zu verbessern. Die EP 0 365 458 sieht hierzu eine aufgeraute Wirkoberfläche vor, auf die ein keramisches Material, beispielsweise ein Aluminiumoxid-Titanoxid-Pulvergemisch, thermisch aufgesprüht wird. Die EP 1 048 751 sieht die Beschichtung einer Wirkoberfläche mit Diamantkristallen vor, um eine harte und gut wärmeleitende Beschichtung zu erhalten. Weiterhin sind Beschichtungen von Wirkoberflächen bekannt, die per- und polyfluorierte Alkylverbindungen aufweisen, die auch als „PFAS“ bezeichnet werden („per- and polyfluoroalkyl substances“). Diese Komponenten verbessern zwar die Antihaft-Eigenschaften der Wirkoberfläche, sind jedoch in hohem Maße gesundheits- und umweltschädlich.
Die bekannten Garvorrichtungen aus dem Stand der Technik weisen aufgrund der vergleichsweise makroskopischen Herstellungsverfahren zur Erzeugung von Vertiefungen auf der Wirkoberfläche der Garvorrichtungen Vertiefungen mit einer weitgehend unkontrollierten Verteilung von Abmessungen auf. Die Abmessungen der Vertiefungen sind stark statistisch verteilt und großen Schwankungen unterworfen. Weiterhin sind die bekannten Beschichtungen der Wirkoberflächen weder nachhaltig noch dauerhaft. In den meisten Fällen kommt es mit zunehmender Nutzungsdauer der bekannten Garvorrichtungen zur Ablösung oder Verschleiß der Antihaft-Oberfläche und/oder der Wirkoberfläche der Garvorrichtung selbst, so dass die Antihaft-Eigenschaften der bekannten Garvorrichtungen bei einer längeren Nutzungsdauer stark beeinträchtigt sind.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Garvorrichtung mit verbesserten Antihaft-Eigenschaften zu entwickeln, um insbesondere eine längere Nutzungsdauer der Garvorrichtung mit einer geringeren Belastung für die Umwelt zu erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Garvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser sieht eine Garvorrichtung mit einer Wirkoberfläche zum Garen von Gargut vor, wobei die Wirkoberfläche der Garvorrichtung mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung mittels mindestens eines Laserstrahls strukturiert ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der mindestens eine Laserstrahl zumindest zeitweise Pulsdauern von höchstens 500 ns aufweist und wobei insbesondere durch die Strukturierung auf der Wirkoberfläche ein Profil mit mindestens einer Vertiefung erzeugt ist, wobei ein Schmiermittel auf die strukturierte Wirkoberfläche aufgebracht ist und wobei die strukturierte Wirkoberfläche mit dem Schmiermittel bei einer Temperatur zwischen 50°C und 700°C unter Erhalt der behandelten Wirkoberfläche thermisch behandelt ist.
Durch die erfindungsgemäß strukturierte Wirkoberfläche der Garvorrichtung mittels des mindestens einen Laserstrahls innerhalb der Laserbearbeitungsvorrichtung wird sichergestellt, dass die mindestens eine Vertiefung, insbesondere sämtliche der ausgestalteten Vertiefungen, mit einer innerhalb der Fertigungstoleranz befindlichen identischen Abmessung ausgebildet sind. Die Ausbildung der mindestens einen Vertiefung des Profils ist daher reproduzierbar, insbesondere hinsichtlich mehrerer Vertiefungen des gleichen Profils und/oder hinsichtlich mehrerer, nacheinander erfindungsgemäß strukturierter Garvorrichtungen.
Beispielsweise ist die Strukturierung der Wirkoberfläche mittels eines einzigen Laserstrahls erfolgt, was insbesondere auch als „Direct Laser Writing“ bezeichnet ist. Zur Strukturierung der Wirkoberfläche kann der Laserstrahl zur Erhöhung der Energie- und Leistungsdichte auf die Position der Bearbeitung der Wirkoberfläche fokussiert sein. Die Strukturierung der Wirkoberfläche kann vorsehen, dass der Laserstrahl relativ zu der Wirkoberfläche bewegt ist, was auch als „Rastern“ bezeichnet wird. Dies kann beispielsweise mittels eines Laserscanners erfolgen, insbesondere mittels eines Spiegelscanners, der als Galvo-Scanner und/oder als Polygonscanner ausgebildet sein kann. Der Laserscanner ist vorzugsweise zur ein- oder zur zweidimensionalen Auslenkung des mindestens einen Laserstrahls ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Wirkoberfläche der Garvorrichtung translatorisch - relativ zu dem mindestens einen, insbesondere raumfesten Laserstrahl - bewegt sein, beispielsweise mittels mindestens eines Servomotors. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der mindestens eine Laserstrahl und die Garvorrichtung ein- und/oder zweidimensional beweglich, um eine besonders schnelle Strukturierung der Wirkoberfläche vornehmen zu können.
Zur Erhöhung der Prozesseffizienz können auch mindestens zwei Laserstrahlen im Sinne des vorstehend beschriebenen „Direct Laser Writing“ benutzt sein, um die Wirkoberfläche zu strukturieren. In einer Weiterbildung dieses Merkmals können zur Erzeugung der mindestens zwei Laserstrahlen mehrere, parallel zueinander geschaltete Laserquellen der Laserbearbeitungsvorrichtung genutzt sein, um die Wirkoberfläche zu strukturieren. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Laserstrahlen der Anzahl der Laserquellen der Laserbearbeitungsvorrichtung. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Laserquelle auf, deren Strahl, der auch als „Seed-Strahl“ bezeichnet wird, in mindestens zwei Teilstrahlen aufgeteilt ist, beispielsweise durch die Verwendung von diffraktiven optischen Elementen. Die insofern auf der Grundlage des ursprünglichen Laserstrahls der Laserstrahlquelle erhaltenen Teilstrahlen können zur Strukturierung der Wirkoberfläche genutzt sein, wobei vorgesehen sein kann, dass mindestens einer der Teilstrahlen, insbesondere mehrere Teilstrahlen unabhängig voneinander fokussiert ist bzw. sind. Die mindestens zwei Laserstrahlen der Laserbearbeitungsvorrichtung können in einer bestimmten räumlichen Relation zueinander stehen, insbesondere bei der bereits beschriebenen Verwendung von diffraktiven optischen Elementen.
Es kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Pulsdauer des mindestens einen Laserstrahls höchstens 15 ps beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass thermische Effekte bei der Erzeugung des Profils möglichst unterbunden sind, was die Fertigungsqualität der Vertiefungen verbessert. Außerdem wird die Entstehung von Schmelzen und thermisch induzierten Materialschäden, insbesondere Spannungsrissen, verhindert. Es ist bekannt, dass bei kürzeren Pulsdauern thermische Effekte zunehmend vernachlässigt werden, so dass die Wirkoberfläche der Garvorrichtung zunehmend mechanisch bearbeitet wird. Dieser Effekt wird daher auch als kalte Ablation bezeichnet. Unter diesem Gesichtspunkt kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Pulsdauer der Laserstrahlen höchstens 10 ps beträgt, so dass noch weniger thermische Effekte auftreten. Daneben wird die Genauigkeit der Strukturierung verbessert.
Aus dem gleichen Grund kann vorgesehen sein, dass die zeitliche Pulsdauer der Laserstrahlung höchstens 1 ps beträgt, wodurch eine noch bessere Oberflächenqualität der Wirkoberfläche erhalten werden kann. Vorzugsweise ist eine zeitliche Pulsdauer zwischen 100 fs und 15 ps, insbesondere zwischen 100 fs und 1 ps vorgesehen.
Weiterhin kann die Leistung der Laserstrahlung zwischen 1 W und 5 kW, insbesondere zwischen 1 W und 500 W, betragen und/oder die Energie der Pulse der Laserstrahlung kann zwischen 10 µJ und 200 mJ, insbesondere zwischen 10 µJ und 100 mJ, betragen. Der mindestens eine Laserstrahl kann bei der Strukturierung der Wirkoberfläche, insbesondere im Bereich der Wirkoberfläche, einen Strahldurchmesser zwischen 2 µm und 6 µm aufweisen. Bei der erfindungsgemäßen Erzeugung der Strukturierung können zwischen 2 bis 1000 Einzelpulse in einem räumlichen Bereich überlagert sein, um hohe Struktur-Aspektverhältnisse durch einen entsprechend hohen Materialabtrag zu erhalten.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wirkoberfläche der Garvorrichtung mittels der Laserbearbeitungsvorrichtung mittels genau zweier miteinander interferierender Laserstrahlen strukturiert ist. Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass die Wirkoberfläche mittels dreier miteinander interferierender Laserstrahlen strukturiert ist, wodurch beispielsweise eine Strukturierung der Wirkoberfläche mit Vertiefungen in einem hexagonalen Muster erzeugbar ist. Die Strukturierung weist in diesem Fall drei Achsen entlang der Oberfläche auf, entlang derer die Vertiefungen jeweils in einer lateralen Periode angeordnet sind, wobei im Sinne der Erfindung bei dem hexagonalen Muster die lateralen Perioden für die drei Achsen jeweils identisch sind. Daneben kann vorgehen sein, dass die Wirkoberfläche mittels vierer miteinander interferierender Laserstrahlen strukturiert ist, um ein quadratisches Muster der Vertiefungen bei der Strukturierung der Wirkoberfläche zu erzeugen. Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Wirkoberfläche mittels höchstens neun miteinander interferierender Laserstrahlen strukturiert ist.
Die strukturierte Wirkoberfläche ist aufgrund der mindestens einen Vertiefung vergrößert und erlaubt eine bessere Benetzung der Wirkoberfläche durch das Schmiermittel. Nach Kenntnis der Anmelderin wird das Schmiermittel im Falle der erfindungsgemäß strukturierten Wirkoberfläche mittels im Mikrostrukturbereich auftretender Kapillarkräfte in die Vertiefungen „hineingezogen“ und bleibt dort zumindest vorübergehend gespeichert. Dies verbessert die Antihaft-Eigenschaften gegenüber der bekannten Garvorrichtung.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist, dass durch die thermische Behandlung des insbesondere in die erfindungsgemäß strukturierte Wirkoberfläche eingebrachten Schmiermittels Polymerisationen sowie Oxidationen und Hydrolysen ablaufen können. Dadurch werden Reaktionsprodukte in die mindestens eine Vertiefung des Profils der Wirkoberfläche eingelagert und haften aufgrund der bereits genannten Oberflächenvergrößerung besonders gut an der Wirkoberfläche, so dass das aufgebrachte Schmiermittel einen Schmierfilm ausbildet, der auch als Tribofilm bezeichnet wird. Durch die erfindungsgemäß strukturierte Wirkoberfläche sind diese Eigenschaften besonders langlebig und schützen die Topografie der Wirkoberfläche möglichst lange vor mechanischem Verschleiß. Die Erfindung ermöglicht somit den Erhalt einer umweltfreundlichen und langlebigen Garvorrichtung mit auch bei längerem Gebrauch stabilen Antihaft-Eigenschaften. Daneben sind keine weiteren Reinigungsschritte mehr erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Garvorrichtung nach dem Ende des Verfahrens unmittelbar einsatzfähig ist („ready to use“) .
Vorzugsweise ist die Wirkoberfläche der Garvorrichtung mittels der Laserbearbeitungsvorrichtung mittels Interferenz von mindestens zwei Laserstrahlen strukturiert. Durch die mindestens zwei miteinander interferierenden Laserstrahlen zur Strukturierung der Wirkoberfläche kann ein großer Bereich der Wirkoberfläche in vergleichsweise kurzer Zeit bearbeitet werden, so dass im Ergebnis auch die Prozesseffizienz der Oberflächenstrukturierung verbessert ist. Insbesondere kann die Wirkoberfläche der Garvorrichtung in einer kurzen Bearbeitungszeit mit einer vollflächigen Oberflächenstrukturierung im Mikro- und/oder Nanometerskalenbereich versehen sein, was zu einer deutlich höheren Prozesseffizienz und damit niedrigeren Herstellungskosten führt.
Im Sinne der Erfindung umfasst die Garvorrichtung sämtliche Utensilien zum Garen von Lebensmitteln, wie beispielsweise Brat-, Koch-, Grill-, Back-, Röst- und Schmorutensilien. Die Wirkoberfläche bezeichnet jene Oberfläche der Garvorrichtung, die im Zuge des Garvorgangs Kontakt mit dem zu bratenden Lebensmittel, also des Garguts, hat. Im Sinne der Erfindung umfasst Garen einerseits feuchte Gartechniken, bei denen das Gargut mit Hilfe von Trinkwasser gegart wird, beispielsweise Kochen oder Dünsten. Daneben umfasst Garen auch trockene Gartechniken, bei denen das Gargut ohne Zusatz von Trinkwasser gegart wird, beispielsweise Braten, Backen oder Grillen.
Vorzugsweise weist der mindestens eine Laserstrahl, insbesondere die mindestens zwei miteinander interferierenden Laserstrahlen, zumindest zeitweise Pulsdauern zwischen 1 ns und 20 ns auf, um eine größere Bearbeitungsgeschwindigkeit bei der Strukturierung der Wirkoberfläche zu erhalten. Die Verwendung von Pulsdauern zwischen 1 ns und 20 ns ermöglicht darüber hinaus die Strukturierung der Wirkoberfläche mit einer höheren Tiefenschärfe, also einer größeren Flexibilität bei der Strukturierung der Wirkoberfläche entlang der Tiefe.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine Vertiefung der Wirkoberfläche eine Abmessung, insbesondere eine Tiefe gegenüber einem unstrukturierten Bereich der Wirkoberfläche, zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, aufweist. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abmessung der Vertiefung deren Länge in x- und/oder y-Richtung entspricht, wobei im Sinne der Erfindung bei mehreren Vertiefungen die y-Richtung der Versatzrichtung der Vertiefungen entspricht, während die x-Richtung senkrecht hierzu angeordnet ist. Die x- und die y-Richtungen stehen jeweils senkrecht zur Normalen der Wirkoberfläche und erstrecken sich damit jeweils entlang der Wirkoberfläche. Als Abmessung kann im Sinne der Erfindung auch eine Richtung als Kombination der x- und der y-Richtung bezeichnen, die insofern einer allgemein lateralen Richtung entspricht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest zwei Vertiefungen mit im Wesentlichen identischen Abmessungen, insbesondere mit im Wesentlichen identischen Tiefen erzeugt. Im Sinne der Erfindung weisen zwei Abmessungen im Wesentlichen identische Abmessungen auf, wenn deren Abweichungen nicht über die in vergleichbaren Verfahren übliche Bearbeitungstoleranz hinausgehen. Mindestens zwei benachbarte Vertiefungen können in einem Abstand von 10 nm bis 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm bis 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, angeordnet sein. Durch die insofern strukturierte Wirkoberfläche lassen sich auf der Garvorrichtung Strukturgeometrien in der Größenordnung zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, in einer industriell relevanten Prozessgeschwindigkeit bei gleichzeitig gewährleisteter Reproduzierbarkeit realisieren.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine Gruppe von Vertiefungen in einem periodischen Muster auf der Wirkoberfläche erzeugt sind, da diese Struktur insbesondere besonders einfach mittels der miteinander interferierenden Laserstrahlen erzeugbar ist. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Periode den Abstand zwischen zwei identischen Strukturmerkmalen unterschiedlicher Vertiefungen des periodischen Musters, also beispielsweise den Abstand zwischen dem Beginn einer ersten Vertiefung des periodischen Musters und dem Beginn der zu dieser Vertiefung benachbarten Vertiefung des gleichen periodischen Musters. Alternativ oder zusätzlich kann die Periode im Sinne der Erfindung den Abstand zwischen einem Mittelpunkt der ersten Vertiefung des periodischen Musters zu dem Mittelpunkt der zu dieser Vertiefung benachbarten Vertiefung des gleichen periodischen Musters bezeichnen. Da die Vertiefungen des periodischen Musters lateral versetzt sind, wird im Sinne der Erfindung auch von der lateralen Periode gesprochen, die wie bereits gesagt den Abstand wiederkehrender Strukturmerkmale benachbarter Vertiefungen des periodischen Musters bezeichnet.
Vorzugsweise ist die Gruppe von Vertiefungen in dem periodischen Muster auf der Wirkoberfläche mit einer lateralen Periode zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, in mindestens einer Richtung entlang der Wirkoberfläche erzeugt. Eine periodische Strukturierung der Wirkoberfläche mit einer lateralen Periode in dieser Größenordnung ermöglicht die Ausbildung der eingangs erwähnten, vorteilhaften Oberflächenfunktionalitäten, mit der die Garvorrichtung versehen werden soll. Die Gruppe von Vertiefungen in dem periodischen Muster kann darüber hinaus in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Perioden aufweisen, beispielsweise dann, wenn die Wirkoberfläche mittels dreier, vierer oder mehrerer miteinander interferierenden Laserstrahlen strukturiert ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Gruppe von Vertiefungen in dem periodischen Muster in zwei verschiedenen Richtungen identische Perioden auf. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Gruppe von Vertiefungen in dem periodischen Muster in drei unterschiedliche Richtungen identische Perioden aufweist, was beispielsweise einer hexagonalen Anordnung der Vertiefungen entspricht. Die Gruppe von Vertiefungen ist beispielsweise als sinusförmige Linienstruktur ausgebildet, bei der Vertiefungen und Erhebungen jeweils in der gleichen lateralen Periode hintereinander angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Gruppe von Vertiefungen auf der Wirkoberfläche der Garvorrichtung mit einem linearen Verlauf und/oder mit einer rechteckigen, bevorzugt quadratischen, Grundform und/oder mit einer kreisförmigen Grundform erzeugt ist. Die Grundform der Vertiefungen kann polygonal, insbesondere hexagonal ausgestaltet sein. Als Spezialfall können die Vertiefungen als Linien ausgestaltet sein, die insbesondere senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung versetzt und/oder in einer definierten lateralen Periode angeordnet sein können.
Vorzugsweise weisen die Vertiefungen, insbesondere die Gruppe von Vertiefungen, eine laterale Ausdehnung, insbesondere in einer Richtung parallel zu der Richtung der lateralen Periode, zwischen 10 nm bis 49 µm auf, insbesondere zwischen 10 nm bis 10 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, um besonders vorteilhafte Antihaft-Eigenschaften der Garvorrichtung zu erhalten. Besonders vorzugsweise weisen sämtliche Vertiefungen jeweils eine laterale Ausdehnung von im Wesentlichen 10 nm bis 49 µm, insbesondere zwischen 10 nm bis 10 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, auf.
Vorzugsweise weisen die Vertiefungen, insbesondere die Gruppe von Vertiefungen, ein Aspektverhältnis zwischen 0,01 und 5, insbesondere zwischen 0,01 und 1, auf, wobei das Aspektverhältnis im Sinne der Erfindung dem Verhältnis von der Tiefe der Vertiefung zu einer lateralen Ausdehnung der Vertiefung entspricht.
Vorzugsweise ist die Strukturierung der Wirkoberfläche in einem einzigen Arbeitsschritt erzeugt, um die Effizienz der Herstellung zu verbessern.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei erste Vertiefungen, insbesondere eine erste Gruppe von Vertiefungen, mit einer ersten lateralen Periode zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, erzeugt sind und zumindest zwei zweite Vertiefungen, insbesondere eine zweite Gruppe von Vertiefungen, mit einer zweiten lateralen Periode erzeugt sind, wobei insbesondere die zweite laterale Periode kleiner ist als die erste laterale Periode. Die erste laterale Periode kann zwischen 100 nm und 999 µm betragen. Die zweite laterale Periode kann aber auch größer als oder identisch zur ersten lateralen Periode sein. Die zweite Gruppe von Vertiefungen kann im mathematischen Sinne ähnlich zur ersten Gruppe von Vertiefungen ausgestaltet sein, so dass die zweite Gruppe von Vertiefungen mittels mindestens einer mathematischen Ähnlichkeitstransformation, beispielsweise Verschiebung, Rotation, Streckung und/oder Skalierung, aus der ersten Gruppe von Vertiefungen resultiert. Vorzugsweise entspricht die zweite Gruppe von Vertiefungen einer Rotation der ersten Gruppe von Vertiefungen um eine Achse senkrecht zur Werkzeugoberfläche von 90°.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei erste Vertiefungen, insbesondere eine erste Gruppe von Vertiefungen, mit einer ersten Abmessung zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, erzeugt sind und zumindest zwei zweite Vertiefungen, insbesondere eine zweite Gruppe von Vertiefungen, mit einer zweiten Abmessung erzeugt sind, wobei die zweite Abmessung insbesondere kleiner ist als die erste Abmessung. Wie bereits gesagt kann die Abmessung der Vertiefung im Sinne der Erfindung deren Tiefe entsprechen.
Daneben kann vorgesehen sein, dass, zusätzlich zu den zweiten Vertiefungen, mindestens zwei dritte Vertiefungen, insbesondere eine dritte Gruppe von Vertiefungen, mit einer dritten lateralen Periode und/oder einer dritten Abmessung erzeugt sind, wobei die dritte laterale Periode und/oder die dritte Abmessung insbesondere kleiner sind als die zweite laterale Periode und/oder die zweite Abmessung. In Weiterentwicklungen können bis zu zehn Gruppen von Vertiefungen mit jeweils einer lateralen Periode und/oder einer Abmessung erzeugt sein, wobei insbesondere die laterale Periode und/oder die Abmessung einer Gruppe stets kleiner sind als die laterale Periode und/oder die Abmessungen der vorigen Gruppen.
Vorzugsweise überlappt der Bereich der zweiten Vertiefungen, insbesondere der zweiten Gruppe von Vertiefungen, den Bereich der ersten Vertiefungen, insbesondere der ersten Gruppe von Vertiefungen, zumindest teilweise. Entsprechendes gilt für gegebenenfalls erzeugte dritte Vertiefungen, insbesondere die dritte Gruppe von Vertiefungen. Durch eine derartige Überlappung wird es möglich, Strukturen mit verschiedenen lateralen Perioden und/oder Abmessungen miteinander zu kombinieren, insbesondere im mathematischen Sinne aufzumodulieren, und die Wirkoberfläche der Garvorrichtung mit komplexen Oberflächenstrukturen zu versehen, die mit einer einfachen Strukturierung nicht möglich sind. Dadurch werden die Möglichkeiten zur Verbesserung der Antihaft-Eigenschaften der Garvorrichtung erweitert.
Vorzugsweise sind die ersten Vertiefungen, insbesondere die erste Gruppe von Vertiefungen, und die zweiten Vertiefungen, insbesondere die zweite Gruppe von Vertiefungen, in einem einzigen Arbeitsschritt oder in separaten Arbeitsschritten erzeugt. Die Erzeugung der ersten Vertiefungen und der zweiten Vertiefungen in einem einzigen Arbeitsschritt bewirkt eine Steigerung der Prozessgeschwindigkeit. Dagegen beinhaltet die Ausgestaltung der Erzeugung der ersten Vertiefungen und der zweiten Vertiefungen in separaten Arbeitsschritten insbesondere, dass die Wirkoberfläche mit unterschiedlichen Interferenzmustern strukturiert ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Garvorrichtung zwischen zwei aufeinander folgenden Arbeitsschritten bewegt ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Garvorrichtung zwischen zwei Arbeitsschritten rotiert ist, insbesondere um einen Winkel von 90°, so dass besonders einfach Vertiefungen beispielsweise als Kreuz-Strukturmuster und/oder sogenannte Penrose-Strukturmuster ausbildbar sind. Die Vertiefungen der zweiten Gruppe können senkrecht zu den Vertiefungen der ersten Gruppe angeordnet sein, so dass die laterale Periode der zweiten Gruppe von Vertiefungen senkrecht zu der lateralen Periode der ersten Gruppe von Vertiefungen angeordnet ist. Daneben kann die laterale Periode der zweiten Gruppe von Vertiefungen parallel zu der lateralen Periode der ersten Gruppe von Vertiefungen ausgerichtet sein oder einen Winkel zwischen 0° und 180° einschließen.
Vorzugsweise ist die zweite Gruppe von Vertiefungen durch eine in Abhängigkeit von dem zu strukturierenden Material der Wirkoberfläche gewählte Polarisation der Laserstrahlen erzeugt, wodurch sich insbesondere laserinduzierte periodische Oberflächenstrukturierungen, insbesondere in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit der Ausbildung der ersten Gruppe von Vertiefungen, ausbilden lassen. Die laterale Periode der zweiten Gruppe von Vertiefungen entspricht beispielsweise höchstens der verwendeten Wellenlänge der Laserstrahlen. Die Polarisation der Laserstrahlen kann linear ausgerichtet sein, wobei der Polarisationsvektor im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der laserinduzierten periodischen Oberflächenstrukturierungen und/oder parallel zu der den laserinduzierten periodischen Oberflächenstrukturierungen zugeordneten lateralen Periode angeordnet ist. Daneben kann die Richtung des Polarisationsvektors der Laserstrahlen unter einem Winkel zwischen 0° und 180° relativ zu der lateralen Periode der ersten Gruppe von Vertiefungen ausgerichtet sein, so dass durch die Ausrichtung des Polarisationsvektors der Laserstrahlen die Anordnung der zweiten Gruppe von Vertiefungen insbesondere relativ zu der ersten Gruppe von Vertiefungen einstellbar ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die ersten Vertiefungen, insbesondere die erste Gruppe von Vertiefungen, mittels Interferenz der mindestens zwei Laserstrahlen erzeugt sind, wobei die zweiten Vertiefungen, insbesondere die zweite Gruppe von Vertiefungen, mittels Interferenz von mindestens zwei Laserstrahlen und/oder mittels eines einzigen Laserstrahls erzeugt sind. Dies bedeutet, dass die ersten Vertiefungen stets mit den miteinander interferierenden Laserstrahlen erzeugt sind, während dies für die zweiten Vertiefungen nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Die Erzeugung der zweiten Vertiefungen mittels eines einzigen Laserstrahls kann dann sinnvoll sein, wenn die Anzahl der zweiten Vertiefungen verglichen mit der Anzahl der ersten Vertiefungen klein ist und/oder wenn der Bereich der zweiten Vertiefungen verglichen mit dem Bereich der ersten Vertiefungen klein ist. Falls auch die zweiten Vertiefungen mittels miteinander interferierender Laserstrahlen erzeugt sind, kann vorgesehen sein, dass sich die Anzahl der miteinander interferierenden Laserstrahlen im Vergleich mit der Erzeugung der ersten Vertiefungen unterscheidet oder zu diesen identisch ist.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Gruppen von Vertiefungen in jeweils einem periodischen Muster erzeugt, wobei die laterale Periode der ersten Gruppe von Vertiefungen zu der lateralen Periode der zweiten Gruppe von Vertiefungen unter einem Winkel ungleich 0° angeordnet ist, insbesondere unter einem Winkel von 90° angeordnet ist.
Vorzugsweise umfasst das Schmiermittel mindestens eine Komponente der folgenden Gruppe: Ölhaltiges Schmiermittel, Öl, Lebensmittelöl, pflanzliches Öl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, lebensmittelverträgliches Kettenöl, Fett, lebensmittelverträgliches Fett, pflanzliches Fett, tierisches Fett, synthetisches Fett, Polyalkylenglykol, Trockenschmiermittel, lebensmittelverträgliches Trockenschmiermittel, Festschmiermittel, kohlenstoffbasiertes Schmiermittel, Graphit. Als lebensmittelverträglich können im Sinne der Erfindung Schmiermittel sein, die der Klassifizierung H1 entsprechen und/oder den Anforderungen der EG-Richtlinie 93/43 EWG genügen. Im Sinne der Erfindung gelten Schmiermittel insbesondere dann als lebensmittelverträglich, wenn ein unbeabsichtigter Kontakt mit Lebensmitteln möglich und menschlich verträglich ist. Lebensmittelverträgliche Schmiermittel können Zusätze aufweisen, die für den menschlichen Verzehr unbedenklich sind und nur in begrenzten Mengen auf die Lebensmittel übertragen werden dürfen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das vorzugsweise fetthaltige Schmiermittel derart auf die strukturierte Wirkoberfläche der Garvorrichtung aufgebracht ist, dass das Schmiermittel eine ebene Oberfläche ausbildet, was die Antihaft-Eigenschaften der Garvorrichtung verbessert.
Vorzugsweise ist die strukturierte Wirkoberfläche für eine zeitliche Dauer von mindestens 1 min thermisch behandelt.
Die erfindungsgemäße Garvorrichtung, insbesondere deren Wirkoberfläche, weist vorzugsweise mindestens eine Komponente aus der folgenden Gruppe auf: Aluminium, Eisen, Gusseisen, Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Karbonstahl, insbesondere versehen mit einer magnetischen Komponente, Keramik, faserverstärkter Werkstoff.
Vorzugsweise weist die Garvorrichtung ein Schichtsystem mit mindestens zwei Schichten auf, wobei insbesondere eine erste Schicht aus Aluminium und eine zweite Schicht aus Edelstahl vorgesehen sind, wobei insbesondere die Wirkoberfläche der zweiten Schicht entspricht.
Vorzugsweise weist die Wirkoberfläche der Garvorrichtung mindestens eine Gruppe von Vertiefungen auf, wobei die Vertiefungen insbesondere
eine laterale Periode zwischen 100 nm und 50 µm und/oder eine laterale Dimension, insbesondere eine laterale Breite zwischen 10 nm und 49 µm, insbesondere zwischen 10 nm und 10 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, und/oder ein Aspektverhältnis zwischen 0,01 und 5, insbesondere zwischen 0,01 und 1, aufweisen, wobei das Aspektverhältnis dem Verhältnis von der Tiefe der Vertiefung zu der lateralen Dimension der Vertiefung entspricht.
Vorzugsweise weist das Schmiermittel auf der Wirkoberfläche nach der thermischen Behandlung eine Schichtdicke zwischen 10 nm bis 500 µm auf.
Vorzugsweise ist die Garvorrichtung mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe sein: Kochvorrichtung, Grillvorrichtung, Bratvorrichtung, Backvorrichtung, Schmorvorrichtung. Vorzugsweise ist die Garvorrichtung ein Mitglied der folgenden Gruppe: Kochtopf, Bräter, Backblech, Pfanne, Grillrost.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigen:

1 schematische Darstellungen a) bis d) von Schritten eines Verfahrens im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Garvorrichtung,
2 eine schematische Darstellung einer strukturierten Wirkoberfläche der erfindungsgemäßen Garvorrichtung,
3 die Wirkoberfläche gemäß 2 in einem schematischen Schnitt,
4 die Wirkoberfläche der 3 nach Aufbringen eines Schmiermittels,
5 einen Kochtopf mit unbehandelter Wirkoberfläche,
6 einen erfindungsgemäßen Kochtopf mit behandelter Wirkoberfläche,
7 ein Backblech mit unbehandelter Wirkoberfläche,
8 ein erfindungsgemäßes Backblech mit behandelter Wirkoberfläche,
9 eine Bratpfanne mit unbehandelter Wirkoberfläche,
10 eine erfindungsgemäße Bratpfanne mit behandelter Wirkoberfläche,
11 ein Grillrost mit unbehandelter Wirkoberfläche,
12 ein erfindungsgemäßes Grillrost mit behandelter Wirkoberfläche,
13 eine erfindungsgemäße Pfanne mit erfindungsgemäße behandelter Wirkoberfläche,
14 eine weitere erfindungsgemäße Pfanne mit behandelter Wirkoberfläche und
15 eine erfindungsgemäße Backform mit erfindungsgemäß behandelter Wirkoberfläche.

1 zeigt in vier Darstellungen a) bis d) den Ablauf einer Ausgestaltung eines Verfahrens zur Oberflächenbehandlung einer Wirkoberfläche 10 einer Garvorrichtung 11, die im gezeigten Ausführungsbeispiel die Oberfläche 10 einer Bratpfanne ist, auf der Lebensmittel als Gargut gebraten werden sollen.
In Darstellung a) der 1 ist die Garvorrichtung 11 mit noch unbehandelter Wirkoberfläche 10 bereitgestellt. In diesem Zustand weist die Wirkoberfläche 10 noch keine Strukturierung 12 auf und ist beispielsweise im Zuge der Herstellung der Garvorrichtung 11 poliert.
Die Bereitstellung der Garvorrichtung 11 erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in einer Laserbearbeitungsvorrichtung 13, die in der Darstellung b) der 1 schematisch gezeigt ist. Mit Hilfe der Laserbearbeitungsvorrichtung 13 wird die Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11 mittels Interferenz von zwei Laserstrahlen 14, 15 strukturiert, die gemäß der Darstellung b) unter einem endlichen Winkel zueinander ausgelenkt sind und jeweils Pulsdauern von etwa 10 ns aufweisen. Mithin handelt es sich um kurze Pulse, die im Bereich der Wirkoberfläche 10 miteinander interferieren, um eine Strukturierung 12 der Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11 vorzunehmen.
Im Ausführungsbeispiel der 1 wird ein Profil 16 mit linienförmigen Vertiefungen 17 erzeugt, die senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Das durch die Strukturierung 12 erzeugte Profil 16 der Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11 ist in 2 vergrößert dargestellt. Die Vertiefungen 17 weisen jeweils eine Tiefe von 1 µm, eine Breite von 5 µm und im Querschnitt näherungsweise ein Sinusprofil auf; dieses Profil ist in 3 gezeigt, wobei aus Darstellungsgründen die y-Achse, die normal zur Wirkoberfläche 10 ausgerichtet ist, unterschiedlich zur x-Achse skaliert ist, wobei die x-Achse parallel zur Breite der Vertiefungen 17 ausgerichtet ist. Das Aspektverhältnis der Vertiefungen 17, also das Verhältnis zwischen der Tiefe und der Breite der Vertiefung 17, entspricht im Wesentlichen 0,2. Senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung sind die Vertiefungen 17 in einem Abstand von 5 µm angeordnet, so dass sich eine laterale Periode l des Profils der Wirkoberfläche im Sinne der Erfindung von 5 µm ergibt. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch die strukturierte Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11, aus dem insbesondere der sinusförmige Verlauf der Vertiefungen 17 und deren laterale Periode 1 ersichtlich sind.
Die Strukturierung 12 erfolgt in einem einzigen Arbeitsschritt im Wesentlichen auf der gesamten Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11, führt zu einer Oberflächenaktivierung der Wirkoberfläche 10 aufgrund einer Vergrößerung der Wirkoberfläche 10 und dient damit im Sinne der Erfindung als Oberflächenvorbehandlung.
Nach der Strukturierung der Wirkoberfläche 10 durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 13 wird auf die insofern strukturierte, vorbehandelte Wirkoberfläche 10 ein fetthaltiges Schmiermittel 18 aufgebracht, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel Speiseöl ist. Das Schmiermittel 18 gelangt insbesondere in die Vertiefungen 17 und benetzt die gesamte Wirkoberfläche 10 der Garvorrichtung 11 möglichst gleichmäßig. Das Schmiermittel 18 bildet auf der Garvorrichtung 11 eine näherungsweise ebene Schicht 19 mit einer Dicke von 100 nm aus, die im Sinne der Erfindung dem Abstand von der Spitze 20 einer Vertiefung 17 bis zu der Oberfläche der Schicht 19 des Schmiermittels 18 entspricht.
Dies ist beispielsweise auf Kapillarkräfte zurückzuführen, die sich infolge der Strukturierung 12 der Wirkoberfläche 10 im Mikrostrukturbereich ausbilden und das Schmiermittel 18 in die Vertiefungen hineinziehen. Dort verbleibt das Schmiermittel 18 zumindest vorrübergehend haften. Die insofern geänderte Wirkoberfläche 10 ist in Darstellung c) von 1 gezeigt. Die ebene Schicht 19 des Schmiermittels 18 ist auch in den Schnitt der Wirkoberfläche 10 gemäß 4 schematisch gezeigt.
Anschließend erfolgt gemäß der Darstellung d) von 1 eine thermische Behandlung der Garvorrichtung 11 mit dem Schmiermittel 18 bei 250 °C für eine zeitliche Dauer von 30 min, was im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines von der Garvorrichtung 11 beabstandet angeordneten Heizmittels 20 erfolgt, wobei das Heizmittel 20 schematisch in der Darstellung d) gezeigt ist. Dabei wird die Temperatur derart gewählt, dass sie unterhalb des Rauchpunktes des Schmiermittels 18, hier des Speiseöls liegt, jedoch nach wie vor ausreichend hoch ist, um beispielsweise Polymerisationen, Oxidationen und Hydrolysen des Schmiermittels 18 zu bewirken. Zerfallsprodukte dieser Reaktionen werden dabei in den auch als Mikrokavitäten bezeichneten Vertiefungen 17 der strukturierten Wirkoberfläche 10 eingelagert und haften auf Grund der durch die Strukturierung 12 vergrößerten Oberfläche besonders gut und bilden einen reibungsmindernden Schicht 19 oder Film, der auch als „Tribo-Film“ bezeichnet wird. Diese Schicht 19 bewirkt in Kombination mit der Strukturierung 12 der Wirkoberfläche 10 im Mikrometerbereich eine Verbesserung der Antihaft-Eigenschaften und außerdem eine Verbesserung der Korrosionseigenschaften der erfindungsgemäßen Garvorrichtung 11.
5 zeigt einen Kochtopf 21 mit unbehandelter Wirkoberfläche 10, der auch als Schmortopf bzw. als Bräter verwendet werden kann. Demgegenüber zeigt 6 einen erfindungsgemäßen Kochtopf 21 mit behandelter Wirkoberfläche 10, die insbesondere das Profil 16 mit den Vertiefungen 17 und das darauf aufgebrachte Schmiermittel 18 aufweist. 7 zeigt ein Backblech 22 mit unbehandelter und 8 ein erfindungsgemäßes Backblech 22 mit behandelter Wirkoberfläche 10, das mit dem Profil 16 mit den Vertiefungen 17 versehen und auf das das Schmiermittel 18 aufgebracht ist. 9 zeigt eine Bratpfanne 23 mit unbehandelter Wirkoberfläche 10 und 10 eine erfindungsgemäße Bratpfanne 23 mit behandelter Wirkoberfläche 10.
11 zeigt einen Grillrost 24 mit unbehandelter Wirkoberfläche, die zumindest der Oberseite des Grillrosts 24 entspricht. 12 zeigt einen erfindungsgemäßen Grillrost 24 mit behandelter Wirkoberfläche 10, die in 12 in einem Ausschnitt vergrößert dargestellt ist und das bereits beschriebene Profil 16 mit den Vertiefungen 17 und mit dem Schmiermittel 18 aufweist.
13 zeigt eine fotographische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bratpfanne 23 aus Edelstahl, deren Wirkoberfläche 10 zu einem großen Teil behandelt ist und als solche das Profil 16 mit den Vertiefungen 17 sowie das Schmiermittel 18 aufweist. 14 zeigt eine fotographische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Bratpfanne 23, die jedoch im Gegensatz zur Bratpfanne 23 der 13 aus Kohlenstoffstahl gefertigt ist, der auch als Karbonstahl bezeichnet wird. Die Wirkoberfläche 10 dieser Pfanne 23 ist ebenfalls mit dem Profil 16 mit den Vertiefungen sowie mit dem Schmiermittel 18 versehen. 15 zeigt eine fotographische Darstellung einer erfindungsgemäßen Backform, deren Wirkoberfläche 10 zu einem großen Teil behandelt ist und das Profil 16 mit den Vertiefungen 17 sowie das Schmiermittel 18 aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0365458 [0003]
EP 1048751 [0003]

Claims

Garvorrichtung (11) mit einer Wirkoberfläche (10) zum Garen von Gargut, wobei die Wirkoberfläche (10) der Garvorrichtung (11) mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung (13) mittels mindestens eines Laserstrahls (14, 15) strukturiert ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der mindestens eine Laserstrahl (14, 15) zumindest zeitweise Pulsdauern von höchstens 500 ns aufweist und wobei insbesondere durch die Strukturierung (12) auf der Wirkoberfläche (10) ein Profil (16) mit mindestens einer Vertiefung (17) erzeugt ist, wobei ein Schmiermittel (18) auf die strukturierte Wirkoberfläche (10) aufgebracht ist und wobei die strukturierte Wirkoberfläche (10) mit dem Schmiermittel (18) bei einer Temperatur zwischen 50°C und 700°C unter Erhalt der behandelten Wirkoberfläche (10) thermisch behandelt ist.
Garvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkoberfläche (10) der Garvorrichtung (11) mittels der Laserbearbeitungsvorrichtung (13) mittels Interferenz von mindestens zwei Laserstrahlen (14, 15) strukturiert ist.
Garvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laserstrahl (14, 15), insbesondere die mindestens zwei miteinander interferierenden Laserstrahlen (14, 15), zumindest zeitweise Pulsdauern zwischen 1 ns und 20 ns aufweisen.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (17) der Wirkoberfläche (10) eine Abmessung, insbesondere eine Tiefe gegenüber einem unstrukturierten Bereich der Wirkoberfläche (10), zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, aufweist.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gruppe von Vertiefungen (17) in einem periodischen Muster auf der Wirkoberfläche (10) ausgebildet ist.
Garvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von Vertiefungen (17) in dem periodischen Muster auf der Wirkoberfläche (10) mit einer lateralen Periode (Δd) zwischen 10 nm und 50 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 15 µm oder zwischen 1 pm und 25 µm, in mindestens einer Richtung entlang der Wirkoberfläche (10) ausgebildet ist.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (17), insbesondere die Gruppe von Vertiefungen (17), eine laterale Ausdehnung, insbesondere in einer Richtung parallel zu der Richtung der lateralen Periode, zwischen 10 nm bis 49 µm, insbesondere zwischen 10 nm bis 10 µm aufweisen.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (17), insbesondere die Gruppe von Vertiefungen (17), ein Aspektverhältnis zwischen 0,01 und 5 aufweisen, wobei das Aspektverhältnis dem Verhältnis von der Tiefe der Vertiefung (17) zu einer lateralen Ausdehnung der Vertiefung (17) entspricht.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (12) der Wirkoberfläche (10) in einem einzigen Arbeitsschritt erzeugt ist.
Garvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gruppen von Vertiefungen (17) in jeweils einem periodischen Muster erzeugt sind, wobei die laterale Periode der ersten Gruppe von Vertiefungen (17) zu der lateralen Periode der zweiten Gruppe von Vertiefungen (17) unter einem Winkel ungleich 0° angeordnet ist, insbesondere unter einem Winkel von 90° angeordnet ist.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (18) mindestens eine Komponente der folgenden Gruppe aufweist: Ölhaltiges Schmiermittel, Öl, Lebensmittelöl, pflanzliches Öl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, lebensmittelverträgliches Kettenöl, Fett, lebensmittelverträgliches Fett, pflanzliches Fett, tierisches Fett, synthetisches Fett, Polyalkylenglykol, Trockenschmiermittel, lebensmittelverträgliches Trockenschmiermittel, Festschmiermittel, kohlenstoffbasiertes Schmiermittel, Graphit.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Wirkoberfläche (10) für eine zeitliche Dauer von mindestens 1 min thermisch behandelt ist.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Garvorrichtung (11), insbesondere deren Wirkoberfläche (10), mindestens eine Komponente aus der folgenden Gruppe aufweist: Aluminium, Eisen, Gusseisen, Edelstahl, insbesondere mit einer magnetischen Komponente, Keramik, faserverstärkter Werkstoff.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Garvorrichtung (11) ein Schichtsystem mit mindestens zwei Schichten aufweist, wobei insbesondere eine erste Schicht aus Aluminium und eine zweite Schicht aus Edelstahl vorgesehen sind, insbesondere wobei die Wirkoberfläche (10) der zweiten Schicht entspricht.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkoberfläche (10) der Garvorrichtung (11) mindestens eine Gruppe von Vertiefungen (17) aufweist, wobei die Vertiefungen (17) insbesondere eine laterale Periode zwischen 100 nm und 50 µm aufweisen, und/oder eine laterale Dimension, insbesondere eine laterale Breite zwischen 10 nm und 49 µm, insbesondere zwischen 10 nm und 10 µm oder zwischen 1 µm und 25 µm, aufweisen, und/oder ein Aspektverhältnis zwischen 0,01 und 5, insbesondere zwischen 0,01 und 1, aufweisen, wobei das Aspektverhältnis dem Verhältnis von der Tiefe der Vertiefung (17) zu der lateralen Dimension der Vertiefung (17) entspricht.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (18) auf der Wirkoberfläche (10) insbesondere nach der thermischen Behandlung eine Schichtdicke (d) zwischen 10 nm bis 500 µm aufweist.
Garvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Garvorrichtung (11) mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe ist: Kochvorrichtung (21), Grillvorrichtung (24), Bratvorrichtung (23), Backvorrichtung (22), Schmorvorrichtung (21) .