DE4225680A1 - Verfahren und Anlage zum Schneiden von Filterscheiben - Google Patents

Verfahren und Anlage zum Schneiden von Filterscheiben

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DE4225680A1
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben in Form von Rundfiltern oder Zuschnitten für Oberflächenfilter, Tiefenfilter oder Vorfilter zur Herstellung von Filterelementen oder -systemen für die Medizin- und Labortechnik aus bahn- oder bogenförmigen Filtergewebe oder -membran, insbesondere zur Verwendung in Steril-Einmal-Filterhaltern für die Feinfiltration, Mikrofiltration und die Ultrafiltration oder zur Verwendung für die Elektrophorese oder für die Chromatographie. Desweiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Anlage zum Schneiden von Filterscheiben in einem derartigen Verfahren.
Derartige Filtergewebe und Filtermembrane werden in Form von Filtrierpapieren für die Feinfiltration aus Edel- Zellstoffen und Linters, aus Kunstharz-imprägnierten Papieren, aus Faservlies und Glasfaserpapieren, in Form von Membranfiltern aus Zelluloseacetat, Zellulosenitrat, Polytetrafluoretylen auf Polyester-Vlies und aus Poly­ carbonat, für Schichtenfilter aus einem hochporösen Zellulosenitratfilm auf einem Kartonträger, für Vorfilter aus Zellulose- oder Mikroglasfasern, für die Elektro­ phorese aus Edelzellstoffen und Linters oder aus Zellulose­ acetat und für die Chromatographie aus Edelzellstoffen und Linters gefertigt.
Die Rundfilter und Zuschnitte sind dabei aus Papier- oder Folienbögen oder Bahnen in entsprechender Form zu schneiden oder zu stanzen. Die Produktion erfolgt dabei in Großserien, wobei eine möglichst wirtschaftliche Produktion dieser komplexen, anspruchsvollen Produkte erfolgen muß. Diese spanenden mechanischen Bearbeitungs­ verfahren sind aber zur Verarbeitung des Matrixmaterials in den Filterscheiben und der weiteren Bestandteilen wie Zelluloseestern, Polymeren, Edelzellstoffen mit Stärke, Faservliese und Glasfaserpapiere im Gegensatz zu duoplastischen Fertigteilen insofern nachteilig, als die geringe Wärmeleitfähigkeit dieser Stoffe zur Folge hat, daß die beim Zerspanen entstehende Wärme nicht in den Werkstoff abfließt.
An der Schnittstelle kann ein Wärmestau entstehen, der zu einer unerwünschten Erwärmung des Schneidwerkzeuges bei höherer Schneidgeschwindigkeit, zu einer thermischen Schädigung der Randschichten sowie zu einem Erweichen des Werkstoffes führen kann. Durch Kühlung ist nicht immer Abhilfe zu schaffen, da einige Werkstoffe bei der Verwendung flüssiger Kühlmittel Feuchtigkeit aufnehmen und ein Kühlen der Schnittstelle mit Druckluft oft nicht ausreicht.
Bei dem mechanischen Bearbeitungsverfahren können sich dabei kurze Späne bilden, wobei kein bart- und spanfreier Schnitt gegeben ist, ferner entsteht Staub, der Haut­ reizungen verursachen kann.
Insbesondere für medizinische und labortechnische Filter­ systeme muß dabei ein äußerst genauer Schnitt der Filter­ scheiben und -zuschnitte gegeben sein, wobei Maßtoleranzen von 0,02-0,05 mm nicht überschritten werden dürfen. Eine derartige Maßgenauigkeit ist durch spanende Bearbeitungs­ verfahren aber nur schwer zu erzielen. Diese Maßungenauig­ keiten und ein nicht bart- und gratfreier Schnitt verur­ sachen insbesondere bei Steril-Einmalfilterhalter, in welchen die Filterscheiben oder -zuschnitte bypassdicht zwischen dem Filterober- und Filterunterteil anzuordnen sind, einen höheren Ausschuß.
Diese Ausfallquoten sind dabei durch Nacharbeiten zu verringern, wobei z. B. eine anschließende Weiterver­ arbeitung durch Einschluß in zu verschweißende Filter­ halter im aufwendigen Verfahrensgang über Mikroprozessor gesteuerter Ultraschallschweißanlagen mit einer Energie- oder Wegüberwachung mit automatischer Fehlermeldung erfolgt.
Insbesondere die Herstellung von Filterscheiben und -zuschnitten stellt dabei eine kritische Stufe bei der Herstellung medizintechnischer Teile dar, für welche neben strengen Vorschriften über sterile Fertigung und Ver­ packung auch hohe Forderungen in Bezug auf die Maßhaltig­ keit der Teile einzuhalten sind. Von der Präzision der Kunststoffteile und der permanenten Qualitätsüberwachung können dabei die Gesundheit vom Patienten bzw. der Erfolg einer Theraphie abhängen.
Es besteht daher die Aufgabe ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von Filterscheiben und -zuschnitten in der Labor- und Medizintechnik zu schaffen, bei welchen aus bandförmigen oder bogenförmigen Filter­ material Filterscheiben oder -zuschnitte in geeigneter Form, z. B. kreisförmig schneidbar sind, wobei bart- und gratfreie Schnittkanten hoher Güte mit einer hohen Schneidgeschwindigkeit und einem exakten Konturenschnitt und Schneidflanken in einem staubfreien Schneidverfahren herstellbar sind.
Zur Vermeidung von Verschmutzungen bei der Weiterver­ arbeitung soll der Schnitt der Filterscheiben dabei möglichst berührungslos erfolgen, wobei diese damit möglichst fertigbearbeitete sein sollen. Insofern soll an den Schnittkanten kein thermisch abgebautes Material zurückbleiben, das vor einer Weiterverarbeitung durch Abziehen mit einer Ziehklinge bzw. durch Abschleifen entfernt werden müßte.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Ausbildung des Ver­ fahrens der eingangs genannten Art gemäß kennzeichnendem Teil des Hauptanspruches vorgesehen.
Insofern erfolgt ein berührungsloses Schneiden des Materials der Filterscheiben ohne Verbrennung durch Laserstrahlschmelzschneiden oder durch Sublimierschneiden. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Voraussetzungen für Laserstrahlschmelzschneiden oder Laser-Sublimierschneiden insofern gegeben sind, als die verwendeten Filter­ materialien nur geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, so daß das Filtermaterial durch Sublimierschneiden unmittel­ bar verdampft werden kann oder auch die Voraussetzungen für das Laserstrahlschmelzschneiden gegeben sind, nämlich daß der zutrennende Werkstoff die Strahlung zumindest teilweise absorbiert und die zugeführte Leistung in die Wärmeeinbringzone größer ist als die durch Wärmeleitung, Konvektion und Abstrahlung abgeführte. Die Filter­ materialien in Form von Zelluloseestern und anderen Polymeren besitzen dabei insbesondere bei der von CO2- Lasern emittierten Wellenlänge von 10 600 nm ein ausge­ prägtes Absorptionsmaximum. Der Absorbtionsgrad steigt dabei bei Erreichen der Schmelztemperatur sprunghaft an, so daß vorzugsweise zunächst ein Schneiden unter großer Absorption und bei ausreichend hohen Leistungsdichten erfolgt, bei denen der Werkstoff zunächst nur an der Oberfläche aufgeschmolzen wird.
Es ist dabei eine genügend große Energiezufuhr bei Beginn der Bearbeitung möglich, um eine örtliche Temperaturer­ höhung zu bewirken, so daß ein auf einen Brennfleck mit etwa 0,2 mm Durchmesser fokussierte CO2-Laserstrahl eine hohe Strahlungsdichte besitzt. Da bei CO2-Laserstrahlung die Absorption bei der Bearbeitung der Filterscheiben­ materialien hoch ist, ist die Eindringtiefe dieser Strahlung gering, so daß eine Oberflächenabsorption bei geringerer Laserleistung und hohen Schneidgeschwindig­ keiten vorliegt und somit ein Laserschnitt optimal über eine bloße Oberflächenenergieeinkopplung möglich ist.
Da Excimerlaser lediglich mit einer Repetitionsfrequenz von etwa 100 Hz im gepulsten Zustand betreibbar sind, ist mit einer derartigen Laserstrahlung nur eine geringere Schnittgeschwindigkeit erzielbar als bei CO2-Gaslasern oder Festkörperlasern (Nd: YAG-Laser oder Nd: Glas-Laser), werden diese nur zum Schneiden kleinerer Teile verwendet.
Dagegen ist mit einem derartigen Laser aber eine noch höhere Schnittkantengüte zu erzielen, da dessen Strahlung auf einen äußerst kleinen Brennfleck aufgrund seiner kurzen Wellenlänge fokusierbar ist und kein thermischer Materialabbau eintritt.
Zur Erreichung einer hohen Qualität der Schnittergebnisse ist dabei vorgesehen, daß eine Steuerung und Kontrolle über Verfahrensparameter, wie der Laserleistung, der Schneidgeschwindigkeit, dem Gasdruck und der Energiever­ teilung im Laserstrahl erfolgt. Vorzugsweise wird dabei eine Energieverteilung im Laserstrahl entsprechend einer gaußförmigen Verteilung mit einem einzigen Leistungs­ dichtemaximum gewählt (Betriebszustand "Single-mode- Betrieb" oder TEMx). Desweiteren erfolgt vorzugsweise eine Ausrichtung der Polarisationsebene des Laserstrahls und der Schnittrichtung in eine gemeinsame Richtung, so daß die Erzielung einer maximalen Schneidgeschwindigkeit möglich ist.
Vorteilhafte Ausführung des Verfahrens zum Schneiden von Filterscheiben und der dabei zur verwendenden Anlage ergeben aus den Patentansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dieses Schneidverfahrens und der dabei zu verwendenden Anlage.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 In einer schematischen Darstellung den Aufbau der Anlage zum Schneiden von Filterscheiben durch eine Laserschneidanlage, bei welcher durch eine Bearbeitungsoptik durch Laserstrahlschmelzen aus einem über Walzen geführten Membranband die Filterscheiben ausschneidbar sind und über ein unteres seitlich auslaufendes Transportband zu ihrer Verpackungsstation transportiert werden;
Fig. 2 Eine Querschnittsdarstellung des Schneidkopfes der Bearbeitungsoptik unter Darstellung der Strahlfokussierung, der Zuführung eines inerten, reaktionsträgen Schutzgases und der sich bildenden Schnittstelle;
Fig. 3 Eine schematische Darstellung der verwendeten Fokussier- und Bearbeitungsoptik, wobei über die Verwendung eines Spiegelsystems mit drehbaren Umlenkspiegeln die Wegsteuerung des Laserstrahls zum Ausschneiden der Filterscheibe erfolgt.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zum Schneiden von Filterscheiben (2) in Form von Rundfiltern oder Filter- Zuschnitten weist eine Laseranlage (1) bestehend aus einer Spannungsversorgung (3) einer Laserstrahlquelle (4), einen Laserschneidkopf (5) und eine dort angeordnete Fokusier- und Bearbeitungsoptik (6, 7) gemäß Fig. 2 oder 3, sowie eine Koordinatenschneidmaschine (8) auf, be­ stehend aus einer Lineareinheit (9) zum Verfahren des Schneidkopfes (5) und einem integrierten Transportsystem (10) zum Nachschub der Filtermembranbahn (11).
Die Filtermembranbahn (11) wird dabei von einer Vorrats­ walze auf die Ebene eines Schneidtisches (12) diskontinuier­ lich mit einem Vorschub entsprechend dem Filterscheiben­ durchmesser vorwärts bewegt, sobald über die Breite der Materialbahn in einer Reihe nebeneinander die Filter­ scheiben (2) ausgeschnitten sind.
Der Rest dieser Materialbahn mit den ausgeschnittenen Öffnungen wird dabei als Abfallband (13) auf eine Trans­ portwalze (14) aufgerollt.
Die Führung der Materialbahn (11) erfolgt dabei auf dem Schneidtisch (12) derart, daß durch eine Öffnung in diesem oder einen seitlich sich erstreckenden Spalt die ausge­ schnittenen Filterscheiben (2) aus der Materialbahn (11) herausfallen und insofern aufgesammelt und zu einer Verpackungsstation (15) abtransportiert werden können.
Der Transport der ausgeschnittenen Filterscheiben (2) erfolgt dabei zu der Verpackungsstation (15) durch ein unterhalb der Materialbahn (11) angeordnetes endlos umlaufendes Transportband (16), auf welches die Filter­ scheiben (2) nach ihrem Ausschneiden aus der Materialbahn (11) fallen. Eine dazu angelegte, sich längs des Schneid­ tisches (12) erstreckende Öffnung wird dabei durch eine seitlich zum Schneidtisch vorgelagerte Umlenkwalze (17) gebildet.
Der Abtransport der geschnittenen Filterscheiben kann somit in einfachster Weise durch den oberen in Richtung der Verpackungsstation (15) verlaufenden Teil des Endlosbandes (16) erfolgen.
Als Laserstrahlquelle (4) wird dabei ein CO2-Gas-Laser verwendet, welcher eine maximale Ausgangsleistung von 100 Watt aufweist. Es handelt sich dabei um einen kontinuier­ lich im Dauerstrich betriebenen Laser, wobei alternativ auch der CO2-Gas-Laser quasi-kontinuierlich betrieben werden kann. Die Spannungsversorgung (3) des CO2-Gas- Lasers enthält dabei gleichzeitig eine Einheit zur Kon­ trolle und Steuerung der aufgewandten Streckenenergie beim Laserstrahlschmelzschneiden, wobei also das Verhältnis zwischen Laserausgangsleistung P und der Schneidge­ schwindigkeit v ermittelt und geregelt wird. Desweiteren sind in dieser Einheit (3) Kontroll- und Steuereinrich­ tungen zur Einhaltung und Kontrolle des exakt definierten Schnittweges des Schneidkopfes (5) angelegt. Über ein automatisches Sensorsystem wird dabei der Abstand der Fokussier- bzw. Bearbeitungsoptik (6, 7) zum Schnittpunkt in der Filtermembran automatisch abgetastet und über eine kapazitiv arbeitende Höhenverstellung des Schneidkopfes (5) automatisch eingestellt und konstant gehalten.
Mit der Anlage ist es dabei möglich, mit einer Schneidge­ schwindigkeit bis 100 m/min Filterscheiben (2) in Form von Rundfiltern oder anders geformten Filterzuschnitten entsprechend einer durch den Prozeßrechner der Steuerein­ heit der Bearbeitungsoptik vorgegebenen Kontur auszu­ schneiden.
Aufgrund der hohen Prozeßgeschwindigkeit ist dabei die Fokussier- und Bearbeitungsoptik (6, 7) in einer Konstruk­ tion gemäß Fig. 3 ausgeführt, bei welcher die Führung des Laserstrahls über ein Scan-Verfahren erfolgt. Dabei wird der aus dem CO2-Gas-Laser (4) austretende Laserstrahl (18) zur Wegsteuerung über ein Spiegelsystem mit unabhängig voneinander drehbaren und kippbaren Ablenkspiegeln (19, 20) auf die zu schneidende Filtermembran abgebildet. Die Anordnung der Ablenkspiegel erfolgt dabei vorzugsweise in zueinander senkrecht Drehebenen, um die Strahlführung entsprechend den im Prozeßrechner abgespeicherten Bahn­ koordinaten zu vereinfachen. Durch die Veränderung des Anstellwinkels (α) des zweiten Ablenkspiegels (20) ist es dabei möglich, über die Strahlführung des Laserstrahls unterschiedliche Membrangrößen zu schneiden.
Die Anordnung des Spiegelsystems (19, 20) der Bearbeitungs­ optik (7) muß dabei beim Laserstrahlschmelzschneiden inner­ halb des Schneidkopfes (5) erfolgen. Alternativ wird daher der Schneidkopf selbst verfahrbar als fliegende Infrarot- Optik angelegt.
Die vorliegende Laseranlage arbeitet insofern sowohl mit einer bewegten Membranbahn als auch mit einer bewegten Optik. Aufgrund der Führung der Bearbeitungsoptik (7) entlang der Lineareinheit (9) und der Lagerung der verfahrbaren Filtermembran auf dem Schneidtisch (12) ist dabei eine vibrationsarme und exakte Führung der Laser­ optik und der Membranbahn möglich.
Gemäß Fig. 3 erfolgt dabei eine Kontrolle der Schnitt­ kantengüte zur Erzielung eines grat- und bartfreien Schnittes der Filterscheiben dadurch, daß neben einer Aussteuerung der Strahlparameter und der Schneidge­ schwindigkeit im Strahlengang des Lasers ein halbdurch­ lässiger Spiegel angeordnet ist, über welchen eine Ausblendung des an einer unregelmäßigen Schnittkante reflektierten Strahlungsanteiles möglich ist. Über einen Diskriminator wird dabei bei Überschreiten eines Schwellen­ wertes der reflektierten Strahlung die Bearbeitungsoptik zur Wiederholung des Ausschnittes der Filterscheibe ausgesteuert oder ein Fehlersignal zum Aussondern der fehlerhaften Filterscheibe gegeben.
Die Ausführung des Schneidkopfes (5) zur Durchführung des Laserstrahlschmelzschneidens der Filtermembranbahn in Filterscheiben (2) besteht dabei aus einer rohrförmigen Applikationsvorrichtung, welche sich nach vorne verjüngt und dort in eine Auslaßöffnung (21) für den fokussierten Laserstrahl (18) übergeht. Die Anlage der Bearbeitungs­ optik (7), welche gemäß Fig. 3 aus einem Spiegelsystem (19, 20) besteht, ist dabei in Fig. 2 durch die Linse (22) angedeutet.
Das beim Laserstrahlschmelzschneiden zu verwendende reaktionsträge Schutzgas wird dabei koaxial zum Laser­ strahl durch die Zustromöffnung (23) in dem Schneidkopf und über die Auslaßöffnung (21) auf die zu schneidende Filtermembranbahn geblasen. Die Verwendung dieses Gases, z. B. Argon oder aus Kostengründen Stickstoff, verhindert beim Schneiden der Filtermembranbahn ein Verkohlen und Verfärben der Schnittkante. Gegebenenfalls entstehende Schmelze und Dämpfe werden dabei von dem Gasstrahl weggeblasen, wodurch die Bearbeitungsoptik des Lasers geschützt und der Schneidvorgang unterstützt wird.
Ausgeblasene Schmelze und verdampfter Werkstoff der Filtermembran sind dabei in Fig. 2 unterhalb des dort dargestellten, durch den Laser erzeugten Schnittes (23) angedeutet.
Ein besonderer Vorteil des Laserschnittes an Filterschichten und Filtergewebe mit Glasfasern und Kunststoffasern wie Polyesterfasern ist dabei, daß die Schnittkante dieser Faser gleichzeitig thermisch versiegelt wird.
Es sind dabei Filterscheiben generell für alle Haushalts- und gewerbliche Zwecke schneidbar. Bei der Filtration von fluiden Medien werden diese insbesondere auch zur Filtration von Getränken und chemischen sowie pharmazeutischen Produkten verwendet.

Claims (31)

1. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben in Form von Rundfiltern oder Zuschnitten, insbesondere für Oberflächenfilter, Tiefenfilter oder Vorfilter zur Herstellung von Filterelementen oder -systemen für die Medizin- und Labortechnik aus bahn- oder bogen­ förmigen Filtergewebe oder -membranen zur Verwendung in sterilen Einmal-Filterhaltern für die Fein­ filtration, Mikrofiltration und die Ultra- Filtration, oder zur Verwendung für die Elektrophorese und für die Chromatographie, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden berührungslos ohne Verbrennung durch Laserstrahlschmelzschneiden oder unter Sublimation von Filtergewebe- oder Filtermembran-Material durch Aufbrechen von Atombindungen erfolgt, wobei beim Laserstrahlschmelzschneiden ein reaktionsträges Gas koaxial zum Laserstrahl in dessen Brennfleck auf die Oberfläche des zu schneidenden Filtergewebe- oder Filtermembran-Materials geblasen wird.
2. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzielung eines optimalen Schnittes not­ wendige Streckenenergie (Laserausgangsleistung P /Schneidgeschwindigkeit v) und/oder die Einhaltung eines exakt definierten Schnittweges überwacht wird.
3. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über ein automatisches Sensorsystem der Abstand der Fokussieroptik des Lasers zum Schnittpunkt im Filter­ gewebe oder der -membran automatisch abgetastet und über eine Stellvorrichtung automatisch eingestellt wird.
4. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mit dem Brennfleck auf die Schnitt­ stelle im Filtergewebe bzw. der -membran mit der maximalen Intensität im Fokus seiner Fokussieroptik eingestellt wird.
5. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Laserstrahlen mit einer Wellenlänge von 190-11 000 nm und einer Leistungsdichte entsprechend dem Ober­ flächenabsorptionsbereich des Filtergewebe- oder Filtermembran-Materials hergestellt werden.
6. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung durch einen kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlich betriebenen CO2-Gas-Laser, einen gepulsten Excimer-Laser oder einen Festkörperlaser (Nd: YAG-Laser oder ND: Glas-Laser) hergestellt wird.
7. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein CO2-Gas-Laser mit einer Ausgangsleistung von 50-100 Watt bei einer Schneidgeschwindigkeit von 10-100 m/min eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 µm herstellt und mit hohen Leistungsdichten zum Schneiden eingestrahlt wird.
8. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nd: YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1,2 µm im pulsierenden Betrieb mit einer Schmelzschnittiefe bis zu 1,5 mm betrieben wird, wobei die Wärmeenergie in 0,1-10 msec bei sehr hohen Impulsleistungen in das Filtergewebe- oder -membran-Material auf die Schnittstelle eingebracht wird.
9. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahldiagnostik während des Schnittvorganges erfolgt, wobei Strahlparameter wie Strahlkaustik, Intensitäts- bzw. Energieverteilung im Laserstrahl und Fokus (Moden-Struktur), Laserleistung, Schneid­ geschwindigkeit und Gasdruck ermittelt werden und ganz oder teilweise zum Steuern der Strahlquelle, der Strahlführung und -formung sowie der kontrollierten Energieeinkopplung dient.
10. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fokussierung der Strahlung des CO2-Gas-Lasers oder eines Infrarot-Festkörperlasers mit einer Infrarot-Optik auf einen Brennfleck von etwa 0,13-0,5 mm Durchmesser erfolgt, wobei die Fokussieroptik eine Brennweite von 100-150 mm aufweist.
11. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Scan-Verfahren der aus der Fokusieroptik austretende Laserstrahl über bewegliche Umlenkspiegel auf das zu schneidende Filtergewebe- oder -membran- Material entlang geführt wird, wobei eine Steuerung der drehbaren Umlenkspiegel erfolgt.
12. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegensatz zu einer flexiblen Strahlführung durch bewegliche Spiegelsysteme für CO2-Gas-Laser die Strahlführung bei ND: YAG-Lasern durch Lichtwellen­ leiter LWL oder Glasfaser erfolgt.
13. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden unterschiedlicher Membrangrößen über eine CNC-Strahlführung der Laserstrahlen die Schnitt­ geometrie verändert wird, wobei im Prozeßrechner die abgespeicherten Bahnkoordinaten verändert werden.
14. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einen der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnförmige oder bogenförmige Filtergewebe oder - die Filtermembran mittels Transportvorrichtungen in die Schneidebene kontinuierlich oder diskontinuier­ lich vorwärts bewegt wird.
15. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl oder der Laser und/oder seine Fokussier- und/oder Bearbeitungsoptik für die Wegesteuerung bewegt werden, wobei die Bewegung mechanisch oder elektronisch gesteuert sowie gegebenenfalls zur Korrektur gegengesteuert wird.
16. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben, nach einem der Patentansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl durch eine Fokussieroptik und eine Bearbeitungsoptik in Form eines Spiegelsystems entsprechend der gewünschten Schnittkontur geführt wird, und daß nach Durchführung eines Schnittes über eine motorische Linearführung entsprechend dem Filterscheibendurchmesser oder der Breite des Filterzuschnittes die Fokussier- und Bearbeitungsoptik senkrecht zur Laufrichtung einer Transportvorrichtung für das ungeschnittene Filtergewebe oder die Filter­ membran weiter transportiert wird, wobei der Abtrans­ port der geschnittenen Filterscheiben unterhalb oder seitlich dieser Transportvorrichtung erfolgt.
17. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine gaußförmige Energieverteilung im Laserstrahl mit einem einzigen Leistungsdichtemaximum (TEMoo-Mode) eingestellt wird.
18. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim Laserstrahlschmelzschneiden eine Absaugung des Schnittspaltes von Gasen und sich bildenden Schnitt­ bestandteilen erfolgt.
19. Verfahren zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer maximalen Schneidgeschwindigkeit und einer hohen Schnittkantengüte die Polarisations­ ebene des Laserstrahls und die Schnittrichtung in eine gemeinsame Richtung zeigen.
20. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Laseranlage (1) zur Durchführung des Schneidvorganges mittels Laserstrahlschmelzschneiden oder unter Sublimation des Filtermaterials ohne Ver­ brennung in berührungsloser Form aufweist, ferner bei Laserstrahlschmelzschneiden zur Applikation der Laserstrahlen (18) über eine rohrförmige Appli­ kationsvorrichtung (6, 7) mit einer sich verjüngenden Auslaßöffnung (21) für die Laserstrahlung und ein inertes reaktionsträges, koaxial zum Laserstrahl (18) auf das Filtermaterial (11) geblasenes Gas sowie mit einer Bearbeitungs- und/oder Fokussieroptik (6, 7), welche in der Applikationsvorrichtung im Abstand von der Auslaßöffnung angeordnet ist und wobei vor der Auslaßöffnung (21) eine Zustromöffnung (22) für das reaktionsträge Gas (Argon, Stickstoff) angeordnet ist.
21. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein integriertes Transportsystem (12, 14, 17) zum Wechsel oder Nachschub der Filtermaterialbahn (11) oder der Bögen des Filtermaterials aufweist.
22. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserbearbeitungsanlage eine CO2-Gas-Laser (4) zum kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Betrieb oder einen Festkörperlaser in Form eines Nd: YAG-Lasers oder eines Nd: Glas-Lasers aufweist.
23. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden der Filterscheiben (2) mittels eines kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen CO2- Gas-Lasers (4) dieser eine Wellenlänge von 10,6 µm und eine Dauerstrich-Ausgangsleistung von 60-100 Watt aufweist, wobei über eine Fokussier- und/oder Bearbeitungsoptik (6, 7) ein Ausschneiden der Filterscheiben mit einer Schneidgeschwindigkeit von 103-100 m/min erfolgt.
24. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsoptik des Laserstrahls ein Spiegel­ system (19, 20) aufweist, über welches der fokussierte Laserstrahl (18) über bewegliche, drehbar steuerbare Umlenkspiegel (19, 20) auf das zu schneidende Filter­ materialstück (11) entlang führbar ist.
25. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden von Rundfiltern (2) mit unterschied­ lichen Durchmessern ein System von mindestens zwei unabhängig voneinander dreh- und schwenkbaren Ablenkspiegel vorgesehen ist.
26. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein Handhabungssystem für die Fokussier- und/oder Bearbeitungsoptik (6, 7) aufweist, so daß der Abstand der Fokussieroptik zur Werkstückoberfläche, welcher durch ein Sensorsystem auto­ matisch abtastbar ist, konstant sowie Abweichungen in der Führungsgenauigkeit der Bearbeitungsoptik gering haltbar sind.
27. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Kontrolleinrichtung bezüglich der Schnittkantengüte und der Durchführung eines grat- und bartfreien Schnittes der Filterscheiben aufweist, durch welche die Aussteuerung der Strahlparameter, der Schneid- und der Vorschubgeschwindigkeit der Materialbahn erfolgt.
28. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang der Bearbeitungsoptik ein für die Laserstrahlung und den davon reflektierten Strahlungs­ anteil halbdurchlässiger Spiegel (24) angeordnet ist, über welchen eine Ausblendung der an einer unregelmäßigen nicht bart- oder gratfreien Schnitt­ kante reflektierten Strahlung auf einen Strahlungs­ messer (25) erfolgt.
29. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung des ausgeblendeten rückreflektierten Strahlungsanteils über einen Diskriminator erfolgt, welcher bei Überschreiten eines Schwellenwertes die Bearbeitungsoptik (7) zur Wiederholung des Aus­ schnittes der Filterscheibe ansteuert oder ein Fehlersignal zum Aussondern der fehlerhaften Filter­ scheibe auslöst.
30. Anlage zum Schneiden von Filterscheiben nach einem der Patentansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermaterialzuführung über Vorrats-, Umlenk- und Transportwalzen (14, 17), über einen Schneidtisch (12) mit einem diskontinuierlichen Vorschub ent­ sprechend dem Filterscheibendurchmesser als Filter­ bandmaterial (11) erfolgt, wobei oberhalb des Schneidtisches (12) die Bearbeitungsoptik (7) über eine motorische Linearführung (9) längs der Breite der Bahn des Filterbandmaterials (11) verfahrbar ist, daß die Bearbeitungsoptik (7) nach Durchführung eines Schnittes über die motorische Linearführung (9) entsprechend dem Filterscheibendurchmesser senkrecht zur Vorschubrichtung zum nächsten vorzunehmenden Ausschnitt transportiert wird und daß unterhalb dieses Schnittisches ein bewegtes endloses Trans­ portband (16) angeordnet ist, wobei die ge­ schnittenen Filterscheiben vor einer Umlenkwalze (17), die hinter dem Schnittisch (12) angeordnet ist, auf dieses Transportband (16) fallen und die Filterscheiben in einen am Ende dieses Bandes angeordneten Sammel- und Transportbehälter oder eine Verpackungsstation (15) leitbar sind.
31. Filterscheiben in Form von Rundfiltern oder Zu­ schnitten, insbesondere zur Bildung von Oberflächen­ filter, Tiefenfilter oder Vorfilter in Filter­ elementen oder -systemen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine äußere Laserschnittkante aufweisen, die nach einem der Verfahren gemäß einer der Patentansprüche 1 bis 19 hergestellt ist.
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