ES3030307T3

ES3030307T3 - Laser processing device having an optical arrangement which comprises a beam splitter

Info

Publication number: ES3030307T3
Application number: ES20734492T
Authority: ES
Inventors: Tobias Dyck
Original assignee: 4JET Microtech GmbH
Current assignee: 4JET Microtech GmbH
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2025-06-27
Anticipated expiration: 2040-06-19
Also published as: AU2020317998B2; JP2022540980A; DE102019119790A1; EP4557003A2; EP4003634C0; JP7616774B2; KR102798510B1; CA3144721A1; KR20220037467A; WO2021013447A1; US20220258280A1; EP4003634A1; JP2025060868A; EP4003634B1; EP4557003A3; CN119187850A; AU2020317998A1; BR112022001173A2; CN114144276A; CN114144276B

Abstract

Esta solicitud se refiere a un dispositivo de procesamiento láser que comprende lo siguiente: un dispositivo óptico; dicho dispositivo comprende una entrada para recibir un haz láser; dicho dispositivo comprende un divisor de haz que divide el haz láser en al menos dos haces parciales; dicho dispositivo recombina los haces parciales para formar un punto láser y generar un patrón de interferencia en dicho punto; un primer estado del haz láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del haz láser genera un segundo patrón de interferencia; dicho primer estado y dicho segundo estado difieren en al menos uno de los siguientes aspectos: (i) la posición del haz láser en la entrada y (ii) el ángulo de incidencia del haz láser con respecto a la entrada; y dicho dispositivo está configurado de modo que el segundo patrón de interferencia continúa en fase al primero. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de mecanizado por láser con una disposición óptica que presenta un divisor de rayos

Campo técnico

Los objetos descritos en el presente documento se refieren al campo de los dispositivos y procedimientos de mecanizado por láser, en particular a los dispositivos de mecanizado por láser de acuerdo con las reivindicaciones 1, 11 y 12, al procedimiento para la estructuración por interferencia de una superficie de acuerdo con la reivindicación 9, a la aplicación de acuerdo con la reivindicación 10 y a los objetos de acuerdo con las reivindicaciones 13 y 15. Antecedentes

El mecanizado de superficies y componentes mediante radiación láser tiene múltiples aplicaciones, por ejemplo, la estructuración de superficies. Por ejemplo, el documento WO 2018/197555 A1 describe un procedimiento y un dispositivo para fabricar riblets (es decir, nervaduras), en donde los riblets se introducen en una superficie, en particular en una superficie ya pintada y endurecida, mediante estructuración por interferencia láser (DLIP, Direct Laser Interference Patterning). Un componente con las nervaduras fabricadas de esta manera permite operar aviones, barcos y aerogeneradores con una menor resistencia al flujo.

El documento JP 2006 110587 A describe un proceso de interferencia láser y un dispositivo para procesar o modificar un material de trabajo utilizando un láser de pulso ultracorto. Mediante el uso de luz solo en una zona central de una región de coherencia, es posible reducir la irregularidad de la profundidad de procesamiento.

El documento US 2008/311531A1 proporciona un procedimiento y un dispositivo para generar patrones periódicos mediante litografía por interferencia paso a paso, moviendo gradualmente los subestados o los rayos de luz para formar una zona estructurada con una gran superficie sobre el sustrato.

El documento US 2017/261847 A1 describe la disposición de una pluralidad de regiones de irradiación de luz de interferencia en exposiciones sucesivas para que se superpongan en el sustrato en una dirección de transporte del sustrato sin que se superpongan las regiones de irradiación de luz interferente cuando el sustrato se expone mientras se transporta paso a paso.

El documento DE 19623352 A1 se refiere a un procedimiento para fabricar cilindros de impresión o estampado con una superficie con un patrón espacial mediante un procedimiento litográfico y propone, para evitar la falta de nitidez, que el rayo proyectado o representado sobre la superficie del cilindro se mueva de forma sincronizada con el movimiento de la superficie del cilindro durante la rotación, lo que se consigue ventajosamente moviendo el elemento formador del rayo para generar el movimiento del rayo reproducido o proyectado de forma sincronizada con el movimiento de la superficie del cilindro.

Síntesis

En vista de la situación descrita con anterioridad, existe la necesidad de una técnica que permita estructurar superficies con características mejoradas.

Esta necesidad se satisface con los objetos de las reivindicaciones independientes. Las formas de realización ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.

La invención reivindicada se define en las reivindicaciones independientes 1, 9, 10, 11, 12, 13 y 15 y se basa en las formas de realización de los objetos aquí descritos.

En las reivindicaciones dependientes se definen otras formas de realización especiales.

De acuerdo con un primer aspecto de los objetos aquí descritos, se revela un dispositivo de mecanizado por láser según la reivindicación 1. De acuerdo con las formas de realización del primer aspecto, se revela un

dispositivo de mecanizado por láser que comprende: una disposición óptica; en donde la disposición óptica tiene una entrada para recibir un rayo láser; y en donde la disposición óptica tiene un divisor de rayos que divide el rayo láser en al menos dos rayos parciales; y en donde el dispositivo óptico vuelve a unir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser; en donde un cambio en la posición del rayo láser en la entrada y/o un cambio en el ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada provoca al menos uno de los siguientes: (i) un cambio de distancia DP de una distancia entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, (ii) un cambio de posición DS de una posición del centro del punto láser; estando la disposición óptica configurada de tal manera que se cumpla una condición

(Ecuación 1)

para un cambio de posición continuo DS, y en donde n es un número natural; donde L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes del patrón de interferencia en la dirección predeterminada, incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia y una segunda distancia; y en donde cada una de la primera distancia y la segunda distancia se define en la dirección predeterminada.

De acuerdo con un segundo aspecto de los objetos aquí descritos, se describe un procedimiento para la estructuración por interferencia de una superficie, véase la reivindicación 9.

De acuerdo con las formas de realización del segundo aspecto, se describe un procedimiento para la estructuración por interferencia de una superficie, que presenta: la generación de un primer patrón de interferencia en la superficie; la generación de un segundo patrón de interferencia en la superficie; en donde la generación del primer patrón de interferencia y del segundo patrón de interferencia se realiza mediante una única disposición óptica que tiene una entrada; en donde el primer patrón de interferencia y el segundo patrón de interferencia se generan mediante la disposición óptica, modificando una posición del rayo láser en la entrada y/o un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada y, de este modo, (i) se produce una modificación de la distancia DP entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, y/o (ii) se produce una modificación de la posición DS de una posición del centro del punto láser; estando configurada la disposición óptica de tal manera que se cumple una condición

(Ecuación 1)

para un cambio continuo de la posición DS; y en donde n es un número natural; L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes del primer patrón de interferencia, incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia y una segunda distancia; y en donde cada una de la primera distancia y la segunda distancia se define en la dirección predeterminada.

De acuerdo con una forma de realización de un tercer aspecto, se divulga un uso de acuerdo con la reivindicación 10.

De acuerdo con formas de realización del tercer aspecto, se divulga: Un uso de una disposición óptica para generar un primer patrón de interferencia y un segundo patrón de interferencia cambiando una posición del rayo láser en la entrada y/o cambiando un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada y, de este modo producción de al menos uno de los siguientes: (i) un cambio de distancia DP de una distancia entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, (ii) un cambio DS en la posición del centro del punto láser; estando la disposición óptica configurada de tal manera que se cumpla una condición

(Ecuación 1)

para un cambio de posición continuo DS; y en donde n es un número natural; L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes del patrón de interferencia, incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia y una segunda distancia; y donde cada una de la primera distancia y la segunda distancia se define en la dirección predeterminada. De acuerdo con un cuarto aspecto de los objetos aquí descritos, se describe un dispositivo de mecanizado por láser.

De acuerdo con las formas de realización del cuarto aspecto, se describe un dispositivo de mecanizado por láser según la reivindicación 11, que comprende: una disposición óptica; en donde la disposición óptica tiene una entrada para recibir un rayo láser; y en donde el dispositivo óptico comprende un divisor de rayos que divide el rayo láser en al menos dos rayos parciales; y en donde el dispositivo óptico vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser; en donde un primer estado del rayo láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser genera un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado se diferencian en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (ii) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada; y en donde la disposición óptica está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia continúa el primer patrón de interferencia en fase.

De acuerdo con un quinto aspecto de los objetos aquí descritos, se describe un dispositivo de mecanizado por láser según la reivindicación 11.

De acuerdo con las formas de realización del sexto aspecto, se describe un dispositivo de mecanizado por láser que presenta: una disposición óptica; en donde la disposición óptica tiene una entrada para recibir un rayo láser; en donde la disposición óptica tiene un divisor de rayos que divide el rayo láser en al menos dos rayos parciales; en donde la disposición óptica vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser; en donde un primer estado del rayo láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser genera un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado difieren en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (ii) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada; en donde un centro del primer patrón de interferencia y un centro del segundo patrón de interferencia presentan una distancia que corresponde al menos al diámetro simple del punto láser, en particular al menos al quíntuplo del diámetro del punto láser, además, en particular, al menos al décuplo del diámetro del punto láser, además, en particular, al menos al vigésimo del diámetro del punto láser; en donde una variación de la longitud del recorrido de uno de los rayos parciales debido al cambio de estado del primer estado al segundo estado es inferior al ± 5 % de la longitud total del recorrido del rayo desde el divisor de rayos hasta el punto láser, en particular inferior al ± 1 % y, además, en particular inferior al ± 0,5 %.

De acuerdo con un sexto aspecto de los objetos aquí descritos, se describe un objeto según la reivindicación 13. De acuerdo con las formas de realización del sexto aspecto, se describe un objeto con una superficie que presenta una estructura superficial periódica, en donde la estructura superficial está delimitada por una línea periférica y en donde la línea periférica tiene, al menos en secciones, en una sección de la línea periférica, una forma que es una repetición periódica de un elemento básico, y en donde una periodicidad de la estructura superficial difiere de una periodicidad de la sección de la línea periférica.

De acuerdo con un séptimo aspecto de los objetos aquí descritos, se describe un objeto según la reivindicación 15. De acuerdo con las formas de realización del séptimo aspecto, se describe un objeto con una superficie donde la superficie presenta una estructura superficial; donde la estructura superficial tiene una extensión máxima en profundidad con respecto a la superficie; una extensión en profundidad de la estructura superficial desde una primera posición en un borde de la estructura superficial hasta una segunda posición aumenta hasta el 80 % de la extensión máxima en profundidad; y una distancia entre la primera posición y la segunda posición es de al menos 100 |jm.

Diversos aspectos y formas de realización de los objetos aquí descritos se basan en la idea de que un patrón de interferencia de un punto láser continúa en fase más allá del punto láser. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante un control adecuado de la fase, por ejemplo, proporcionando una diferencia Dl_AB adecuada entre la diferencia de longitud del recorrido óptico del primer estado y la diferencia de longitud del recorrido óptico del segundo estado. Además, los inventores han descubierto que, contrariamente a la opinión de los expertos en la materia, al menos para determinadas disposiciones ópticas es posible una continuación «automática» y fiel a la fase de un patrón de interferencia más allá de la extensión espacial de un punto láser, condicionada únicamente por la estructura de la disposición óptica. En cualquier caso, en aplicaciones en las que es ventajoso el mecanizado de grandes superficies con patrones periódicos, la continuación en fase permite configurar un dispositivo de mecanizado por láser de forma extremadamente eficiente.

De acuerdo con las formas de realización del primer aspecto, el dispositivo de mecanizado por láser está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

De acuerdo con las formas de realización del segundo aspecto, el procedimiento está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

De acuerdo con las formas de realización del tercer aspecto, el uso está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

De acuerdo con las formas de realización del cuarto aspecto, el dispositivo de mecanizado por láser está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

De acuerdo con las formas de realización del quinto aspecto, el procedimiento está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo.

De acuerdo con las formas de realización del sexto aspecto, el objeto está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercer, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

De acuerdo con las formas de realización del séptimo aspecto, el objeto está diseñado para proporcionar la funcionalidad de una o varias de las formas de realización aquí descritas y/o para proporcionar la funcionalidad necesaria para una o varias de las formas de realización aquí descritas, en particular las formas de realización del primer, segundo, tercero, cuarto, quinto, sexto y/o séptimo aspecto.

Otras ventajas y características de los objetos aquí descritos se desprenden de la siguiente descripción ejemplar de las formas de realización actualmente preferidas, a las que, sin embargo, no se limita la presente divulgación. Las figuras individuales de los dibujos de esta solicitud deben considerarse meramente esquemáticas y no necesariamente a escala.

Breve descripción de los dibujos

Fig. 1 muestra esquemáticamente un principio de funcionamiento de una disposición óptica según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 2 muestra un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 3 muestra una parte de un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 4 muestra una parte de un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 5 muestra un primer patrón de interferencia y un segundo patrón de interferencia, tal como pueden ser generados por un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 6 muestra, en una vista en sección, una parte de una disposición óptica de un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Fig. 7 muestra una parte de un objeto según las formas realización de los objetos aquí desc Fig. 8 muestra una parte de un objeto según las formas realización de los objetos aquí desc Fig. 9 muestra una parte de un objeto según las formas realización de los objetos aquí desc Fig. 10 muestra una vista en sección transversal de una parte de la estructura superficial de la Fig. 9 a lo largo de la línea de corte X-X de la Fig. 9.

Fig. 11 muestra una vista en planta de una parte de una estructura superficial según las formas de realización de los objetos descritos en el presente documento.

Fig. 12 y 13 muestran una vista en sección transversal de la estructura superficial de la Fig. 11 a lo largo de las líneas de corte XII-XII y XNI-XNI de la Fig. 11, respectivamente.

Fig. 14 muestra un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Descripción de ejemplos de realización

A continuación se describen formas de realización de ejemplo de los objetos descritos en el presente documento, haciendo referencia, por ejemplo, a un dispositivo de mecanizado por láser, un procedimiento, una aplicación y un objeto. Cabe destacar que, naturalmente, es posible cualquier combinación de características de diferentes aspectos, formas de realización y ejemplos. En particular, algunas formas de realización se describen en relación con un procedimiento o una aplicación, mientras que otras se describen en relación con un dispositivo, en particular un dispositivo de mecanizado por láser o un objeto. Sin embargo, el experto en la materia comprenderá, a partir de la descripción anterior y posterior, de las reivindicaciones y de los dibujos, que, salvo que se indique lo contrario, las características de diferentes aspectos, formas de realización y ejemplos son combinables y que dichas combinaciones de características deben considerarse reveladas por la presente solicitud. Por ejemplo, incluso una característica que se refiere a un procedimiento o una aplicación puede combinarse con una característica que se refiere a un dispositivo (por ejemplo, un dispositivo de mecanizado por láser o un objeto) y viceversa. Además, una característica de una forma de realización que se refiere a un dispositivo puede combinarse con una característica correspondiente que se refiere a un procedimiento o una aplicación. Con la divulgación de un procedimiento, una forma de realización de un procedimiento o una función, también deben considerarse divulgados uno o varios actuadores, así como una funcionalidad de un dispositivo de control que interactúa con los actuadores, que están diseñados para ejecutar el procedimiento o la función. Además, con la divulgación de una función de un dispositivo, se considerará divulgado un procedimiento correspondiente que defina la función sin características del dispositivo. Además, las características de un patrón de interferencia definen características análogas de una estructura superficial o de un punto de mecanizado (área superficial mecanizada por un punto láser que presenta el patrón de interferencia).

Un procedimiento puede implementarse como código de instrucciones legible por ordenador mediante el uso de cualquier lenguaje de programación adecuado, como, por ejemplo, JAVA, C#, etc., y puede almacenarse en un soporte legible por ordenador (disco extraíble, memoria volátil o no volátil, memoria/procesador integrado, etc.). El código de instrucciones es ejecutable para programar un ordenador o cualquier otro dispositivo procesador programable para realizar las funciones previstas. El código de instrucciones puede estar disponible en una red, por ejemplo, en la World Wide Web, desde donde se puede descargar.

Los objetos aquí descritos pueden realizarse mediante un elemento de programa o software. Sin embargo, los objetos aquí descritos también pueden realizarse mediante uno o varios circuitos electrónicos específicos o hardware. Además, los objetos aquí descritos también pueden realizarse en forma híbrida, es decir en una combinación de módulos de software y módulos de hardware.

Salvo que se indique lo contrario, los valores numéricos deben entenderse incluyendo una ventana de ±5 %, es decir, por ejemplo, una indicación de una longitud de 10 mm comprende, según una forma de realización, una longitud dentro de un intervalo de (10 mm ± 5 %) = [9,95 mm; 10,05 mm] y un porcentaje del 50 % incluye, según una forma de realización, un porcentaje dentro de un intervalo de 50 % ± 5 % = [47,5 %; 52,5 %]. De acuerdo con otra forma de realización, los valores numéricos deben entenderse incluyendo una ventana de ±10 %.

De acuerdo con una forma de realización, se describe un dispositivo. De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo es un dispositivo de mecanizado por láser. De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo presenta una disposición óptica, en donde la disposición óptica presenta una entrada para recibir un rayo láser. De acuerdo con otra forma de realización, la disposición óptica presenta un divisor de rayos que divide el rayo láser en dos o más rayos parciales, y la disposición óptica vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser. De acuerdo con otra forma de realización, un cambio en la posición del rayo láser en la entrada y/o un cambio en el ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada provoca al menos uno de los siguientes efectos: (i) un cambio de distancia DP entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, (ii) un cambio de posición DS de una posición del centro del punto láser. De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica está configurada de tal manera que la condición de la siguiente ecuación 1

(Ecuación 1)

se cumple para un cambio de posición continuo DS, siendo n un número natural. L es aquí una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes del patrón de interferencia en la dirección predeterminada, incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %. En otras palabras, según una forma de realización, la condición no tiene que cumplirse exactamente, sino que también se toleran desviaciones del orden del ± 5 % del valor exacto n*L, es decir, la condición también se considera cumplida para desviaciones que se encuentran dentro del rango de tolerancia. En general, según otra forma de realización, el rango de tolerancia es ± 3 % o, según otra forma de realización, ± 1 %. De acuerdo con otra forma de realización, la ecuación 1 se cumple exactamente (rango de tolerancia 0 %). Además, la variación de distancia DP se define como la diferencia entre una primera distancia y una segunda distancia, estando cada una de la primera distancia y la segunda distancia definidas en la dirección predeterminada. Por lo tanto, la primera distancia y la segunda distancia indican la distancia entre el centro del punto láser en cuestión y el máximo de interferencia más cercano en la dirección predeterminada del patrón de interferencia del punto láser en cuestión. | | es aquí la conocida función de magnitud, es decir |x| = x para x > 0 y |x| = - x para x < 0.

En consecuencia, según una forma de realización, un procedimiento presenta una o varias de las siguientes formas de realización. De acuerdo con una forma de realización, un procedimiento para la estructuración por interferencia de una superficie presenta una o varias de las siguientes características: generación de un primer patrón de interferencia en la superficie; generación de un segundo patrón de interferencia en la superficie; en donde la generación del primer patrón de interferencia y del segundo patrón de interferencia se realiza mediante una única disposición óptica que tiene una entrada. De acuerdo con una forma de realización, el primer patrón de interferencia y el segundo patrón de interferencia se generan mediante la disposición óptica, modificando una posición del rayo láser en la entrada y/o un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada y, de este modo, (i) se produce una modificación DP de una distancia entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, y/o (ii) se produce una modificación DS de una posición del centro del punto láser.

De acuerdo con otra forma de realización, un procedimiento presenta una o varias de las siguientes características: proporcionar una disposición óptica con un divisor de rayos que divide un rayo láser en al menos dos rayos parciales, donde la disposición óptica vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser; dirigir un rayo láser hacia una entrada de la disposición óptica; en donde un primer estado del rayo láser en la entrada genera el punto láser en una primera posición P1, en donde el punto láser presenta un primer patrón de interferencia; en donde un segundo estado del rayo láser en la entrada genera el punto láser en una segunda posición P2, en donde el punto láser presenta un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado difieren en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (ii) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada; y en donde la disposición óptica (o, según otra forma de realización, el procedimiento) para el cambio de posición DS = P1 - P2 proporciona una diferencia DI_AB = DI_A - DI_B entre una primera diferencia de longitud del recorrido óptico DI_A y una segunda diferencia de longitud del recorrido óptico D<i>_B, que provoca un cambio de distancia DP entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia más cercano en una dirección predeterminada del patrón de interferencia, de modo que el segundo patrón de interferencia continúa el primer patrón de interferencia en fase.

La disposición óptica está configurada según una forma de realización de modo que se cumple la condición de acuerdo con la ecuación 1 para un cambio de posición continuo DS.

La posición del rayo láser en la entrada y/o el cambio del ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada también se puede describir de forma más general como el estado del rayo láser en la entrada. De acuerdo con una forma de realización, la entrada de la disposición óptica está formada por el divisor de rayos. Por supuesto, esto no excluye que se dispongan elementos ópticos delante del divisor de rayos, que, sin embargo, en este sentido no forman parte de la disposición óptica.

En este sentido, según una forma de realización, un primer estado del rayo láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia en el punto láser (en un primer punto láser, donde el primer punto láser tiene su centro en una primera posición P1) y un segundo estado del rayo láser en la entrada genera un segundo patrón de interferencia en el punto láser (en un segundo punto láser, en donde el segundo punto láser tiene su centro en una segunda posición P2), en donde el primer estado y el segundo estado difieren en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (i) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada.

De acuerdo con lo anterior, según una forma de realización, se utiliza una disposición óptica para generar un primer patrón de interferencia y un segundo patrón de interferencia cambiando una posición del rayo láser en la entrada y/o cambiando un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada y provocando así al menos uno de los siguientes: (i) una modificación de la distancia DP entre un centro del punto láser y un máximo de interferencia del patrón de interferencia más cercano en una dirección predeterminada, (ii) una modificación de la posición DS de una posición del centro del punto láser, estando la disposición óptica configurada de tal manera que se cumple la condición según la ecuación 1.

De acuerdo con otra forma de realización, un dispositivo de mecanizado por láser presenta una o varias de las siguientes características: una disposición óptica; en donde la disposición óptica presenta una entrada para recibir un rayo láser; y en donde la disposición óptica presenta un divisor de rayos que divide el rayo láser en al menos dos rayos parciales; y en donde la disposición óptica vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser; en donde un primer estado del rayo láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser en la entrada genera un segundo patrón de interferencia; y en donde el primer estado y el segundo estado se diferencian en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (ii) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada; y en donde la disposición óptica está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia continúa el primer patrón de interferencia en fase.

El cambio del estado del rayo láser en la entrada y, en particular, el cambio de la posición del rayo láser en la entrada y/o el cambio del ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada no excluye que también se muevan la disposición óptica y la superficie entre sí para estructurar áreas de superficie más grandes. Por ejemplo, en una interferencia de dos rayos (que da lugar a un patrón de interferencia que presenta una pluralidad de líneas paralelas) la disposición óptica se puede mover en una dirección de la extensión longitudinal de las líneas para lograr una estructuración de la superficie de gran superficie, como es deseable, por ejemplo, en una aplicación en donde la estructura de la superficie generada por el patrón de interferencia forma los denominados riblets en un elemento de flujo, por ejemplo, una pieza de un avión.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia continúa en fase con el primer patrón de interferencia.

Por ejemplo, según una forma de realización, la configuración correspondiente de la disposición óptica puede estar activa, por ejemplo, ajustando el cambio de distancia DP mediante una disposición de actuadores adecuada que actúa, por ejemplo, sobre una disposición de espejos o un medio óptico. Para ello se podría utilizar, por ejemplo, un elemento óptico en forma de cuña que se introdujera o se extrajera de uno de los rayos parciales, con lo que se aumentaría o reduciría la longitud del rayo parcial dentro del elemento óptico en forma de cuña y, por lo tanto, se podría modificar la posición de fase (y, con ello, DP). Las señales de control para la disposición del actuador pueden generarse, por ejemplo, a partir de la determinación del estado del rayo láser mediante una tabla de consulta o, por ejemplo, mediante una inteligencia artificial adecuadamente entrenada.

Además, según una forma de realización, la configuración del dispositivo óptico para la continuación en fase del primer patrón de interferencia puede tener una configuración pasiva, por ejemplo, cuando los elementos individuales del dispositivo óptico, así como la interacción de los elementos ópticos individuales, están configurados de tal manera que la continuación en fase del primer patrón de interferencia se produce únicamente debido a la estructura (estática) del dispositivo óptico, en cualquier caso, dentro de un determinado rango de validez, por ejemplo, un rango de validez para el estado del rayo láser (por ejemplo, dentro de un determinado rango de validez para la posición del rayo láser en la entrada y/o el ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada) o un rango de validez para el cambio de posición DS. En general, según una forma de realización, la ecuación 1 se cumple al menos dentro de un ámbito de validez.

De acuerdo con una forma de realización, el primer estado del rayo láser en la entrada define la primera posición P1 del centro del punto láser y el primer patrón de interferencia, y el segundo estado del rayo láser en la entrada define una segunda posición P2 del centro del punto láser y un segundo patrón de interferencia, en donde un par de rayos parciales de los al menos dos rayos parciales en el primer estado presenta una primera diferencia de longitud del recorrido óptico DI_A y el par de rayos parciales en el segundo estado presenta una segunda diferencia de longitud del recorrido óptico DI_B; y en donde la disposición óptica para el cambio de posición correspondiente DS = P1-P2 proporciona una diferencia DI_AB = DI_A - D<i>_B entre la primera diferencia de longitud del recorrido óptico DI_A y la segunda diferencia de longitud del recorrido óptico DI_B, lo que provoca un cambio de distancia DP, de modo que el segundo patrón de interferencia continúa en fase con el primer patrón de interferencia.

De acuerdo con una forma de realización, la dirección predeterminada en donde se definen tanto la primera distancia como la segunda distancia es una dirección que se aleja del centro del punto láser y se dirige hacia el máximo de interferencia más cercano en esa dirección (por ejemplo, del primer patrón de interferencia, es decir, según una forma de realización, el primer patrón de interferencia define la dirección predeterminada). Si, por ejemplo, el patrón de interferencia presenta una pluralidad de líneas de interferencia paralelas (como es el caso, por ejemplo, de la interferencia de dos rayos), según una forma de realización, la dirección predeterminada es una dirección perpendicular a las líneas de interferencia. En este caso, por ejemplo, la dirección predeterminada puede definirse como una dirección perpendicular a las líneas de interferencia y apuntando hacia la derecha desde el centro del punto láser.

Como es sabido por los expertos, en caso de interferencia de tres o más rayos parciales, por ejemplo, en caso de tres rayos parciales (interferencia de tres rayos), el patrón de interferencia es, por ejemplo, un patrón de puntos. De acuerdo con una forma de realización, existen dos direcciones predeterminadas linealmente independientes entre sí, a lo largo de las cuales el patrón de interferencia puede continuar en fase, lo que es especialmente ventajoso en caso de interferencia de tres rayos.

Se entiende que, aunque en algunas formas de realización solo se hace referencia a distancias individuales diferentes, por ejemplo, una primera distancia y una segunda distancia, las formas de realización correspondientes se aplican a todas las distancias, siempre que se cumpla la condición indicada en la ecuación 1.

De acuerdo con una forma de realización, la condición indicada en la ecuación 1 es válida en un rango de validez predeterminado (por ejemplo, un rango de validez definido por la disposición óptica). De acuerdo con una forma de realización, la condición de la ecuación 1 es válida al menos hasta un valor de cambio de posición igual al diámetro del punto láser. De acuerdo con otra forma de realización, la condición de la ecuación 1 es válida para un cambio de posición continuo DS desde una posición inicial (cambio de posición igual a cero) hasta el valor de cambio de posición. De acuerdo con otra forma de realización, el valor de cambio de posición es igual al doble o, según otras formas de realización, al quíntuplo, décuplo o vigésimo del diámetro del punto láser.

De acuerdo con una forma de realización, la entrada presenta una primera zona y una segunda zona, y el dispositivo de mecanizado por láser presenta una disposición de actuadores para posicionar el rayo láser en la primera zona y, a continuación, en la segunda zona.

Por ejemplo, según una forma de realización, el dispositivo actuador es un dispositivo actuador de un escáner láser, mediante el cual el rayo láser puede escanearse a través de la entrada y, en particular, a través de la primera zona y la segunda zona de la entrada. De este modo, es posible una continuación continua y en fase del patrón de interferencia de un punto láser.

En el sentido de las formas de realización mencionadas anteriormente, el primer estado puede corresponder, por ejemplo, al rayo láser incidente en la primera zona y el segundo estado puede corresponder al rayo láser incidente en la segunda zona.

De acuerdo con una forma de realización, el primer patrón de interferencia y el segundo patrón de interferencia se superponen. Por ejemplo, según una forma de realización, el primer patrón de interferencia y el segundo patrón de interferencia tienen una pluralidad de máximos de intensidad y mínimos de intensidad que están dispuestos sucesivamente en una dirección longitudinal. De acuerdo con una forma de realización, el segundo patrón de interferencia está desplazado con respecto al primer patrón de interferencia en la dirección longitudinal (o paralela a la dirección longitudinal). Además, según una forma de realización, la dirección longitudinal corresponde a la dirección predeterminada.

Si hay al menos dos direcciones longitudinales linealmente independientes (por ejemplo, según una forma de realización, en una interferencia de tres rayos), la dirección predeterminada en donde se definen la primera distancia y la segunda distancia es paralela a al menos una de las direcciones longitudinales.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica tiene al menos un elemento óptico que funciona en transmisión (en otras palabras, este al menos un elemento óptico es un elemento óptico transmisor). De acuerdo con una forma de realización, una variación de una sección de longitud de recorrido de una trayectoria de radiación de cada uno de los rayos parciales en el elemento óptico transmisor (es decir de cada uno de los rayos parciales cuyo trayecto de radiación pasa por el elemento óptico transmisor) es inferior al ± 5 %, en particular inferior al ± 1 % y, además, en particular inferior al ± 0,5 %, estando provocada la modificación del tramo de longitud del trayecto por una modificación del estado del rayo láser en la entrada. De acuerdo con una forma de realización (es decir, opcional pero no necesariamente), todos los rayos parciales de los al menos dos rayos parciales (que el divisor de rayos genera a partir del rayo láser) pasan a través del elemento óptico transmisor.

De acuerdo con una forma de realización, las formas de realización anteriores con respecto al elemento óptico transmisor se aplican a cada elemento óptico transmisor de la disposición óptica.

De acuerdo con una forma de realización, cada elemento óptico transmisor de la disposición óptica después del divisor de rayos encierra, después de cada par de superficies atravesadas que se encuentra en una trayectoria de radiación de al menos uno de los rayos parciales, un ángulo de como máximo 10 grados, en particular un ángulo de como máximo 5 grados. En experimentos se ha comprobado que un ángulo menor puede favorecer la continuación en fase del patrón de interferencia.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica define para al menos un rayo parcial de los al menos dos rayos parciales una trayectoria de radiación para la que se cumple lo siguiente: La trayectoria de radiación define para una primera posición del punto láser una primera diferencia de trayectoria entre una longitud óptica de la trayectoria de radiación y una longitud geométrica de la trayectoria de radiación; la trayectoria de radiación define, para una segunda posición del punto láser, una segunda diferencia de trayectoria entre una longitud de trayectoria óptica de la trayectoria de radiación y una longitud de trayectoria geométrica de la trayectoria de radiación; y en un ámbito de validez de la condición se cumple al menos una de las siguientes condiciones: (i) una desviación entre la primera diferencia de trayectoria y la segunda diferencia de trayectoria es tan pequeña que se cumple la condición; (ii) una desviación entre la primera diferencia de recorrido y la segunda diferencia de recorrido es inferior a veinte veces, en particular inferior a diez veces, la longitud de onda del rayo láser; (iii) tanto la primera diferencia de recorrido como la segunda diferencia de recorrido son inferiores a 10 mm, en particular inferiores a 5 mm.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica después del divisor de rayos no presenta ningún prisma.

Sin querer limitar la consideración a una teoría, según el conocimiento actual de los inventores, una desviación considerable de una diferencia de longitud de recorrido entre una longitud de recorrido óptico de una trayectoria de radiación y una longitud de recorrido geométrica de una trayectoria de radiación tiene un efecto adverso en el ámbito de validez en caso de un cambio en el estado del rayo láser o un cambio en la posición del punto láser, o incluso impide la continuación en fase del patrón de interferencia de un punto láser.

De acuerdo con una forma de realización, una desviación entre la primera diferencia de longitud de recorrido y la segunda diferencia de longitud de recorrido es suficientemente pequeña en el sentido anterior cuando si la desviación es inferior al 10 % de la longitud de onda del rayo láser o si la desviación provoca un desplazamiento del patrón de interferencia fuera de la fase ideal inferior al 5 % de la distancia L entre dos máximos de interferencia adyacentes en la dirección predeterminada.

De acuerdo con una forma de realización, todos los elementos ópticos de la disposición óptica funcionan en reflexión, en particular, según una forma de realización, todos los elementos ópticos de la disposición óptica funcionan exclusivamente en reflexión. En otras palabras, todos los elementos ópticos de la disposición óptica son elementos reflectantes, según una forma de realización adicional, con excepción del divisor de rayos.

El término «funcionar en reflexión» tiene en esta solicitud, según una forma de realización, el significado de que el elemento óptico en cuestión tiene una función óptica basada en la reflexión de la radiación electromagnética incidente y contribuye con esta función óptica a la función global de la disposición óptica. En este sentido, un espejo semitransparente también funciona en reflexión.

De acuerdo con una forma de realización, el divisor de rayos es un espejo semitransparente. De acuerdo con una forma de realización, un espejo semitransparente es un medio ópticamente transmisor con superficies planas, en donde sobre una de las superficies planas (en un lado de entrada) se ha aplicado al menos una capa, en particular una pila de capas dieléctricas, de modo que una parte determinada de la intensidad láser incidente se refleja (intencionadamente) y otra parte se transmite (intencionadamente). La parte de la intensidad láser incidente que se refleja se denomina aquí también radiación láser reflejada. La parte de la intensidad láser incidente que se transmite se denomina aquí también radiación láser transmitida. La intensidad láser incidente se denomina aquí también intensidad del rayo láser. En el lado de salida del medio de transmisión óptica, opcionalmente, según una forma de realización, también se aplica una pila de capas dieléctricas que tiene un efecto antirreflectante, de modo que la intensidad que ha entrado en el medio puede salir de nuevo con pocas pérdidas. De acuerdo con una forma de realización, la radiación transmitida y la reflejada tienen una forma de rayo similar (o incluso igual) y/o un perfil de rayo similar (o incluso igual). Además, según una forma de realización, la radiación transmitida y la reflejada tienen la misma polarización. Esto tiene la ventaja de que no es necesario reajustar posteriormente la polarización en ninguno de los rayos. Para obtener una buena interferencia, ambos rayos parciales deben tener la misma polarización según una forma de realización.

De acuerdo con una forma de realización, el espejo semitransparente está configurado de tal manera que se refleja una parte significativa (superior al 10 %) de la intensidad del láser incidente y se transmite una parte significativa (superior al 10 %) de la intensidad del láser incidente. Es ventajoso que el medio ópticamente transmisor para el rayo láser tenga una baja absorción.

De acuerdo con una forma de realización, el divisor de rayos está configurado de tal manera que la intensidad de la radiación láser reflejada y la intensidad de la radiación láser transmitida son iguales. Los divisores de rayo de este tipo se denominan divisores de rayo 50:50. De acuerdo con otra forma de realización, el divisor de rayos es un divisor de rayos 50:50 no polarizante.

De acuerdo con una forma de realización, el divisor de rayos está configurado y dispuesto de tal manera que, cuando incide en la primera zona (de la entrada), el rayo láser genera una primera distribución de intensidad entre los al menos dos rayos parciales y, cuando incide en la segunda zona (de la entrada), genera una segunda distribución de intensidad entre los al menos dos rayos parciales. De acuerdo con una forma de realización, la primera distribución de intensidad y la segunda distribución de intensidad difieren entre sí en menos del 10 %. En otras palabras, según una forma de realización, la distribución de intensidad en los al menos dos rayos parciales, dentro de un rango de tolerancia del 10 %, es independiente del estado del rayo láser.

De acuerdo con una forma de realización, el mecanizado de un objeto con un dispositivo de mecanizado por láser, tal como se describe aquí, o con un procedimiento, tal como se describe aquí, da como resultado que el objeto se dote de una estructura superficial según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

De acuerdo con una forma de realización, un objeto presenta una superficie que tiene una estructura superficial periódica, en donde la estructura superficial define una línea periférica que es una envolvente de la estructura superficial, y en donde la línea periférica presenta, al menos en secciones, en una sección de línea periférica, una forma que es una repetición periódica de un elemento básico, y en donde una periodicidad de la estructura superficial difiere de una periodicidad de la sección de la línea periférica.

En particular, una zona marginal de la estructura superficial puede reflejar la forma de la sección transversal del punto láser (o del punto de mecanizado generado por este).

De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial presenta al menos una de las siguientes características: (i) la estructura superficial presenta una pluralidad de ranuras paralelas; (ii) el elemento básico presenta al menos una sección arqueada (por ejemplo, una sola sección arqueada o dos o más secciones arqueadas); (iii) la sección de la línea periférica es una primera sección de línea periférica, el elemento básico es un primer elemento básico y la línea periférica presenta una segunda sección de línea periférica, que se encuentra frente a la primera sección de línea periférica y que es una repetición periódica de un segundo elemento básico, y en donde una periodicidad de la estructura superficial difiere de una periodicidad de la segunda sección de línea periférica.

De acuerdo con otra forma de realización, un objeto presenta una superficie que tiene una estructura superficial, en donde la estructura superficial tiene una extensión máxima en profundidad con respecto a la superficie; una extensión en profundidad de la estructura superficial desde una primera posición en un borde de la estructura superficial hasta una segunda posición aumenta hasta el 80 % de la extensión máxima en profundidad; y una distancia entre la primera posición y la segunda posición es de al menos 100 pm. En otras palabras, una extensión en profundidad de la estructura superficial desde una primera posición en un borde de la estructura superficial hasta una segunda posición aumenta hasta un máximo del 80 % de la extensión en profundidad máxima, siendo la distancia entre la primera posición y la segunda posición de 100 pm.

El lento aumento de la profundidad de la estructura superficial a partir de un borde de la estructura superficial (el 80 % de la profundidad máxima solo se alcanza después de 100 pm o más) puede ser ventajoso desde el punto de vista de la dinámica de fluidos, especialmente si la estructura superficial es una estructura de nervaduras, en particular una estructura de nervaduras como la descrita aquí. De acuerdo con una forma de realización, el aumento lento de la extensión en profundidad, tal y como se describe aquí, se produce al menos en una dirección que es, por ejemplo, paralela a una dirección de flujo en donde debe fluir la estructura superficial.

Descripción detallada

A continuación se describen ejemplos de realización de los objetos aquí descritos con referencia a los dibujos. Cabe señalar que en diferentes figuras, elementos o componentes similares o idénticos están provistos en parte de los mismos números de referencia o de números de referencia que solo difieren en el primer dígito. Las características o componentes que son iguales o al menos funcionalmente equivalentes a las características o componentes correspondientes en otra figura solo se describen en detalle la primera vez que aparecen en el texto siguiente, y la descripción no se repite cuando estas características y componentes (o los números de referencia correspondientes) aparecen posteriormente. Las definiciones anteriores se aplican, según una forma de realización, a las formas de realización siguientes, y viceversa. Además, las características y formas de realización descritas anteriormente pueden combinarse con las características y formas de realización descritas a continuación.

La Fig. 1 muestra esquemáticamente un principio de funcionamiento de una disposición óptica 100 según las formas de realización de los objetos aquí descritos. De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 100 tiene una entrada 101 para recibir un rayo láser 102. De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 100 está configurada para dividir el rayo láser 102 en al menos dos (por ejemplo, dos) rayos parciales 104, 204, y para volver a unir los rayos parciales 104, 204 en un punto láser 106 para generar un patrón de interferencia en el punto láser 106. De acuerdo con una forma de realización, las trayectorias de radiación de los rayos parciales son iguales o casi iguales, por ejemplo, iguales dentro de una ventana de tolerancia de ± 5 %. En una estructura real con un diámetro de rayo finito, la interferencia se produce en particular por el ángulo entre los rayos parciales.

De acuerdo con una forma de realización, un primer rayo parcial 104 de los dos rayos parciales tiene una primera longitud de trayectoria óptica I1 y un segundo rayo parcial 204 de los rayos parciales tiene una segunda longitud de trayectoria óptica I2. De ello se deriva una diferencia de longitud de trayectoria DI = I2 - I1 de los rayos parciales. Una modificación de esta diferencia de longitud de recorrido DI da lugar a la modificación de la distancia DP, tal como se describe aquí. De acuerdo con una forma de realización, el punto láser 106 se dirige hacia una superficie 107.

La Fig. 2 muestra un dispositivo de mecanizado por láser 125 según formas de realización de los objetos aquí descritos.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 125 presenta una disposición óptica 200. De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 200 presenta un divisor de rayos 110 que divide un rayo láser 102 en dos rayos parciales 104, 204. De acuerdo con una forma de realización, el divisor de rayos 110 es un espejo semitransparente, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 2. De acuerdo con una forma de realización, una entrada 101 de la disposición óptica 200 está formada por el divisor de rayos 110. De acuerdo con otra forma de realización, la disposición óptica 200 define una trayectoria de radiación 112, 212 para cada uno de los rayos parciales 104, 204. De acuerdo con una forma de realización, las al menos dos trayectorias de radiación presentan una primera trayectoria de radiación 112 y una segunda trayectoria de radiación 212. De acuerdo con otra forma de realización, al menos una de las trayectorias de radiación (por ejemplo, cada trayectoria de radiación 112, 212) presenta al menos un elemento óptico, por ejemplo, al menos un espejo 114, 214. De acuerdo con una forma de realización, se pueden prever tres espejos 114, 214, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 2. De acuerdo con una forma de realización, el al menos un espejo 114, 214 define el recorrido de la trayectoria de radiación correspondiente 112, 212 a través de la disposición óptica 200. De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 200 está configurada (por ejemplo, mediante la disposición y/o la orientación del al menos un elemento óptico) para reunir los rayos parciales 112, 212 en un punto láser 106. De acuerdo con una forma de realización, la reunión de los rayos parciales se realiza mediante elementos ópticos adecuados, por ejemplo, espejos 214, como se muestra en la Fig. 2.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 200 se posiciona con respecto a una superficie 107 de un objeto, de modo que el punto láser 106 y el patrón de interferencia se generan en la superficie 107, para mecanizar la superficie 107 con el patrón de interferencia. Por ejemplo, el patrón de interferencia se utiliza para estructurar la superficie 107. Esto también se denomina estructuración por interferencia directa.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser tiene una fuente láser 116 para generar el rayo láser 102. De acuerdo con otra forma de realización, la fuente láser 116 está dispuesta externamente al dispositivo de mecanizado por láser y puede acoplarse a este.

De acuerdo con una forma de realización, el rayo láser es un rayo láser de CO2, en particular un rayo láser de CO2 con una potencia de al menos 800 W (800 vatios). En consecuencia, según una forma de realización, la fuente láser es una fuente láser de CO2. De acuerdo con una forma de realización, la fuente láser de CO2 está configurada para funcionar en modo continuo o con una duración de pulso < 1 ms (menos de 1 milisegundo).

De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser está diseñado para estructurar una superficie pintada, en particular una superficie pintada endurecida.

De acuerdo con la invención, el dispositivo de mecanizado por láser tiene al menos un espejo móvil 314 y un conjunto de actuadores 118 para controlar el al menos un espejo móvil 314. De acuerdo con la invención, el al menos un espejo móvil 314 está dispuesto para cambiar un estado del rayo láser en la entrada 101, por ejemplo, para cambiar una posición del rayo láser en la entrada 101 y/o un ángulo de incidencia del rayo láser 102 con respecto a la entrada 101. Por ejemplo, girando el al menos un espejo móvil 314, se puede modificar la posición y el ángulo de incidencia del rayo láser 102 con respecto a la entrada, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 2 mediante un primer estado del rayo láser en la entrada (línea discontinua en 102) y un segundo estado del rayo láser en la entrada (línea punteada en 102). En este caso, el rayo láser 102 se encuentra en el primer estado en una primera zona 119 del espejo semitransparente 110 (que, según una forma de realización, se considera la entrada de la disposición óptica) y, en el segundo estado, en una segunda zona 121 del espejo semitransparente 110.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 200 está configurada de tal manera que el primer estado genera un primer patrón de interferencia y el segundo estado genera un segundo patrón de interferencia, continuando el segundo patrón de interferencia en fase con el primer patrón de interferencia. De acuerdo con una forma de realización, esta continuación en fase del (primer) patrón de interferencia se produce incluso con un cambio continuo del estado del rayo láser en la entrada 101, con lo que se consigue efectivamente un patrón de interferencia resultante ampliado en sus dimensiones y se consigue al mismo tiempo una relación de fase definida entre los máximos y mínimos de interferencia en el patrón de interferencia ampliado. En comparación con la dispersión de un único punto láser, la continuación en fase del patrón de interferencia permite obtener un procesamiento más homogéneo, ya que un único punto láser suele tener un perfil de rayo gaussiano. De acuerdo con una forma de realización, el procesamiento homogéneo de una superficie se consigue mediante una intensidad total integrada uniforme por unidad de superficie, en donde los máximos de intensidad generados están en fase (sin desfase).

El patrón de interferencia resultante puede generarse, por ejemplo, girando el rayo láser 102 sobre la entrada 101, es decir según una forma de realización, girando el rayo láser 102 sobre el divisor de rayos 110.

De acuerdo con una forma de realización, se prevé un elemento óptico 128, en particular un elemento óptico para enfocar el rayo láser, por ejemplo, como parte de la disposición óptica o como parte del dispositivo de mecanizado por láser. De acuerdo con una forma de realización, el elemento óptico para enfocar el rayo láser es una lente, por ejemplo, una lente que está dispuesta entre el al menos un espejo móvil 314 y el divisor de rayos 110, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 2. De acuerdo con otra forma de realización, el elemento óptico 128 es un desplazador de foco. De acuerdo con otra forma de realización, entre la fuente láser y el al menos un espejo móvil 314 puede estar dispuesto (por ejemplo, de forma alternativa o adicional al elemento óptico 128) un elemento óptico 228, en particular un elemento óptico para enfocar el rayo láser, por ejemplo, como se muestra en dos líneas discontinuas. De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 125 presenta un dispositivo de control 120 para controlar los componentes del dispositivo de mecanizado por láser (por ejemplo, el conjunto de actuadores 118 y, si existe, la fuente láser 116) mediante señales de control 122. De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de control presenta un dispositivo procesador 124 y un dispositivo de almacenamiento 126 para almacenar un programa informático que se puede ejecutar en el dispositivo procesador 124, con el fin de realizar así las funciones de las formas de realización de los objetos aquí descritos. De acuerdo con otra forma de realización, se proporciona una disposición de actuadores adicional 130 para posicionar la disposición óptica 200 y la superficie 107 entre sí. Esto puede ser ventajoso, por ejemplo, en el mecanizado láser de grandes superficies, en donde, por ejemplo, el patrón de interferencia resultante se mueve sobre la superficie 107. De acuerdo con una forma de realización, la disposición adicional del actuador 130 puede estar controlada por el dispositivo de control 120 del dispositivo de mecanizado por láser a través de señales de control 122 o, alternativamente, por un dispositivo de control externo (no mostrado en la Fig. 2). Debe entenderse que la (otra) disposición del actuador 130 se muestra en los dibujos solo a modo de ejemplo, en particular en lo que respecta a la posición. Por ejemplo, puede estar previsto que la disposición óptica y, en su caso, otros componentes del dispositivo de mecanizado por láser, como el al menos un espejo móvil 314, la disposición de actuadores 118, la óptica 128 o la óptica 228, puedan desplazarse con respecto a la fuente láser 116 y la superficie 107. Por ejemplo, la disposición óptica 100 (y, opcionalmente, la óptica 228) puede estar montada en un brazo robótico para posicionar (y, en su caso, mover) estos componentes sobre la superficie 107. En este caso, el brazo robótico forma la disposición del actuador 130 o una parte de la disposición del actuador 130.

La Fig. 3 muestra una parte de un dispositivo de mecanizado por láser 225 según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

El dispositivo de mecanizado por láser 225 puede presentar una o varias características descritas en relación con el dispositivo de mecanizado por láser 125 de la Fig. 2, aunque las características en cuestión no se muestren en la Fig. 3.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 225 presenta una disposición óptica 300. A diferencia de la disposición óptica 200 descrita en relación con la Fig. 2, la disposición óptica 300 presenta dos espejos 114, 214 en cada una de las trayectorias de radiación 112, 212. Además, según una forma de realización, el elemento óptico 228 para enfocar el rayo láser 102 en la dirección del rayo está dispuesto delante del al menos un espejo móvil 314. Además, según una forma de realización, no hay ningún elemento óptico dispuesto entre el al menos un espejo móvil 314 y el divisor de rayos 110 (que puede estar realizado por un espejo semitransparente, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 3).

La Fig. 4 muestra una parte de un dispositivo de mecanizado por láser 308 según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

El dispositivo de mecanizado por láser 308 puede presentar una o varias características descritas en relación con el dispositivo de mecanizado por láser 125 de la Fig. 2, aunque las características en cuestión no se muestren en la Fig. 4.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 308 presenta una disposición óptica 400. De acuerdo con una forma de realización, el divisor de rayos 110 de la disposición óptica está formado por un elemento óptico difractivo (DOE) que divide el rayo láser 102 en al menos dos rayos parciales 104, 204. De acuerdo con una forma de realización, el elemento óptico difractivo está configurado de tal manera que los al menos dos rayos parciales 104, 204 que salen de él forman un ángulo agudo, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 4.

De acuerdo con una forma de realización, cada una de las trayectorias de radiación 112, 212 de los al menos dos rayos parciales 104, 204 presenta un único elemento óptico, por ejemplo, un único espejo 214.

Las disposiciones ópticas 300, 400 descritas con referencia a las Fig. 3 y 4, requieren relativamente pocos elementos ópticos en las trayectorias de radiación 112, 212, pero a costa de un ángulo de incidencia muy plano sobre los últimos espejos 214, lo que puede dar lugar a una distorsión del rayo parcial 104, 204 correspondiente. La Fig. 5 muestra un primer patrón de interferencia 108 y un segundo patrón de interferencia 208, tal y como pueden ser generados por un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

De acuerdo con una forma de realización, el primer patrón de interferencia 108 está formado por un punto láser 106 cuyo centro 132 se encuentra en una primera posición 134, mientras que el segundo patrón de interferencia 208 está formado por el punto láser 106, cuyo centro 132 se encuentra en una segunda posición 136. La afirmación de que «el centro 132 del punto láser 106 se encuentra en una posición determinada» (por ejemplo, la primera posición 134) se abrevia aquí con la afirmación de que «el punto láser 106 se encuentra en la posición determinada». Por lo tanto, ambas formulaciones deben considerarse equivalentes. De acuerdo con una forma de realización, el punto láser 106 se generó en la primera posición 134 y en la segunda posición 136 que para la primera posición 134 se ajustó un primer estado (según una forma de realización con respecto a la posición y al ángulo de incidencia del rayo láser) para el rayo láser en la entrada del dispositivo óptico, mientras que para la segunda posición 136 del punto láser 106 se ajustó un segundo estado para el rayo láser en la entrada del dispositivo óptico.

El cambio de estado (por ejemplo, el cambio de posición y ángulo de incidencia) del rayo láser da como resultado un cambio de posición 142 (denominado también DS) de una posición del centro 132 del punto láser 106.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica que genera el punto láser 106 está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia 208 continúe en fase con el primer patrón de interferencia 108, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 5. La continuación en fase del patrón de interferencia se manifiesta, en una interferencia de dos rayos, por ejemplo, en una distancia constante 138 (aquí también designada con L) entre dos máximos de interferencia adyacentes «incluso más allá de los límites de un único punto láser».

Por lo tanto, la posición de fase de los máximos de interferencia 140 del segundo patrón de interferencia 208 está en consonancia con la posición de fase de los máximos de interferencia 140 del primer patrón de interferencia 108. En otras palabras, la disposición óptica provoca un cambio en una primera distancia 141 entre el centro 132 del punto láser 106 y un máximo de interferencia 240 más próximo en una dirección predeterminada 144 más cercano en la primera posición 134 a una segunda distancia 241 entre el centro 132 del punto láser 106 y el máximo de interferencia 240 más cercano en la dirección predeterminada 144 en la segunda posición 136. En este caso, la diferencia entre la primera distancia 141 y la segunda distancia 241 al cambio de distancia DP

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica garantiza la continuación en fase del primer patrón de interferencia para un cambio de posición continuo (en cualquier caso, dentro de un rango de validez, por ejemplo, un rango de validez para el cambio de posición). De este modo, con un cambio de posición continuo del centro 132 del punto láser 106 desde la primera posición 134 a la segunda posición 136, se produce un barrido continuo de la superficie entre el primer patrón de interferencia 108 y el segundo patrón de interferencia 208. Dado que en cada posición se garantiza la fidelidad de fase, también se producen máximos de interferencia 340 (representados con líneas discontinuas en la Fig. 5) entre la primera posición y la segunda posición, que presentan la misma relación de fase que los máximos de interferencia 140 del primer patrón de interferencia 108 y los máximos de interferencia 140 del segundo patrón de interferencia 208. En otras palabras, todos los máximos de interferencia 140, 240, 340, que se obtienen mediante un cambio continuo de posición entre la primera posición 134 y la segunda posición 136, están en fase, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 5.

La Fig. 6 muestra, en una vista en sección, una parte de una disposición óptica 100 de un dispositivo de mecanizado por láser según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica 100 presenta al menos un elemento óptico transmisor 150, que se encuentra en una trayectoria de radiación 112 de al menos uno de los rayos parciales, por ejemplo, el rayo parcial 104 de la Fig. 1. De acuerdo con una forma de realización, el elemento óptico transmisor 150 presenta un par de superficies atravesadas por la radiación, que comprende una primera superficie 154 y una segunda superficie 156. De acuerdo con otra forma de realización, el par de superficies 154, 156 forma un ángulo 158 que, según una forma de realización, es de 10 grados como máximo. La Fig. 7 muestra una parte de un objeto 160 según las formas de realización de los artículos aquí descritos.

El objeto presenta una superficie 107 que tiene una estructura superficial periódica 162. La estructura superficial 162 presenta una pluralidad de ranuras paralelas, que se ilustran en la Fig. 7 mediante una pluralidad de líneas paralelas 164. Cabe señalar que las líneas 164 no representan las dimensiones de las ranuras de la estructura superficial 162, sino que solo ilustran la periodicidad. De hecho, según una forma de realización, por ejemplo, en una aplicación de riblet, las ranuras son más anchas que las nervaduras que quedan entre ellas. En este sentido, según una forma de realización, las líneas 164 pueden representar, por ejemplo, una línea central (o una línea de centro de gravedad) de las ranuras. De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial es una estructura de riblets con una pluralidad de riblets, tal y como se describen en el documento WO 2018/197555 A1, es decir, una estructura superficial que reduce la resistencia al flujo de la superficie frente a una superficie lisa. En particular, en lo que respecta a la aplicación, la función, la forma, las dimensiones, las propiedades, etc. de los riblets, se hace referencia expresa al documento WO 2018/197555 A1, cuya divulgación completa, en particular las dimensiones y aplicaciones de los riblets, se incluye aquí por referencia.

Como es habitual en los riblets, en una forma de realización, las ranuras tienen paredes laterales. Por lo tanto, las paredes adyacentes de dos ranuras contiguas forman dos flancos opuestos de una nervadura entre las dos ranuras. En otras palabras, la pluralidad de ranuras crea una pluralidad de nervaduras en la superficie que, con las dimensiones adecuadas, actúan como riblets (es decir, reducen la resistencia al flujo a través de la superficie), por ejemplo, como se describe en el documento WO 2018/197555 A1 citada anteriormente. De acuerdo con una forma de realización, los flancos de las nervaduras forman un ángulo agudo. En particular, según una forma de realización, las nervaduras tienen una forma puntiaguda.

De acuerdo con una forma de realización, las nervaduras se extienden esencialmente paralelas entre sí y, en particular, paralelas a una dirección de flujo de un flujo esperado sobre la superficie.

De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial periódica 162 se genera mediante una exposición con un punto láser, que se ilustra en la Fig. 7 en una primera posición mediante la línea discontinua en 106. De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial 162 se genera creando el punto láser 106 en diferentes posiciones sobre la superficie 107. De acuerdo con una forma de realización, el punto láser presenta en cada posición un patrón de interferencia que continúa en fase el patrón de interferencia del punto láser en la primera posición, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 7. De acuerdo con una forma de realización, cada patrón de interferencia procesa la superficie 107, generando cada patrón de interferencia un punto de procesamiento 169 en la superficie 107. De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial 162 se obtiene mediante una secuencia de patrones de interferencia o puntos de procesamiento 169. Si la fuente láser es una fuente láser pulsada, con un movimiento continuo del rayo láser sobre la entrada del dispositivo óptico (no representado en la Fig. 7) se obtienen puntos de mecanizado discretos 169 que, con una selección adecuada, por ejemplo, de la frecuencia de pulso del láser y la velocidad de movimiento del rayo láser sobre la entrada del dispositivo óptico, se superponen y se distinguen entre sí, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 7.

De acuerdo con una forma de realización, los puntos de mecanizado 169 pueden generarse a lo largo de una línea recta, por ejemplo, en una dirección 167 sobre la superficie 107, como se muestra en la Fig. 7.

Como resultado, los puntos de mecanizado superpuestos 169 definen una línea periférica 168, que es una envolvente de la estructura superficial y que, según una forma de realización, al menos en una sección de la línea periférica, por ejemplo, en una sección de la línea periférica 170, que se muestra en la Fig. 7, tiene una forma que es una repetición periódica de un elemento básico, algunos de los cuales se designan en la Fig. 7 con el número de referencia 171. De acuerdo con una forma de realización, el elemento básico es arqueado al menos en secciones, por ejemplo, en forma de arco circular, como se muestra en la Fig. 7. De acuerdo con otra forma de realización, el elemento básico puede ser un segmento de una elipse o un elemento básico de otra forma. De acuerdo con una forma de realización, por ejemplo, cuando la estructura superficial 162 debe estar expuesta a un flujo, un elemento básico arqueado o una sección arqueada del elemento básico puede hacer que el flujo no entre a lo largo de una línea recta y, por lo tanto, en una zona de entrada muy estrecha en la estructura superficial, sino a través de una zona de entrada que se extiende en la dirección del flujo. Esto puede ser ventajoso desde el punto de vista de la dinámica de fluidos.

De acuerdo con una forma de realización, la periodicidad de la estructura superficial periódica 162 es diferente de la periodicidad de la sección de la línea periférica 170, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 7. De acuerdo con una forma de realización, la diferencia en la periodicidad de la estructura superficial 162 y del tramo de línea periférica 170 se debe a que la periodicidad de la estructura superficial 162 está definida por la interferencia de los al menos dos rayos parciales, mientras que la periodicidad de la sección de la línea periférica 170 está definida por las dimensiones del punto láser y la superposición de los puntos de mecanizado 169 generados con él.

La Fig. 8 muestra una parte de otro objeto 260 según las formas de realización de los objetos descritos en el presente documento.

De acuerdo con una forma de realización, una superficie 107 del objeto 260 presenta una estructura superficial periódica 162, que ha sido generada por el movimiento del punto láser 106 en dos direcciones linealmente independientes entre sí. Por ejemplo, el dispositivo de mecanizado por láser puede estar configurado para mover el punto láser 106 a lo largo de una trayectoria en forma de meandro 172, como se muestra en la Fig. 8. El movimiento del punto láser 106 en dos direcciones linealmente independientes entre sí puede realizarse, por ejemplo, posicionando el punto láser a lo largo de un primer tramo de trayectoria 174 paralelo a una primera dirección 167 y posicionando el punto láser a lo largo de un segundo tramo de trayectoria 176 que discurre oblicuamente (por ejemplo, perpendicularmente) al primer tramo de trayectoria 174.

Además, se puede prever que el movimiento del punto láser 106 en dos direcciones linealmente independientes entre sí presente dos tramos paralelos, por ejemplo, dos tramos paralelos 174, 178, como se muestra en la Fig. 8. De acuerdo con una forma de realización, el movimiento en los dos tramos paralelos se realiza en direcciones opuestas, indicadas en la Fig. 8 con 182, con lo que se puede realizar, por ejemplo, un recorrido en forma de meandro, como se muestra en la Fig. 8. De acuerdo con una forma de realización, el movimiento del punto láser en tramos paralelos puede realizarse siempre en la misma dirección (no mostrado en la Fig. 8). Para que los puntos láser se superpongan en los tramos paralelos, es necesario un movimiento de retorno (a lo largo de un segundo tramo, no representado en la Fig. 8), durante el cual, según una forma de realización, el rayo láser se apaga, de modo que no se genera ningún punto láser durante el movimiento de retorno. Además, según una forma de realización, se puede prever que el rayo láser se apague a lo largo del segundo tramo 176, de modo que no se genere ningún punto láser a lo largo del segundo tramo. Por ejemplo, puede estar previsto que el rayo láser solo se active en los puntos finales de un tramo, por ejemplo, del segundo tramo 176, de modo que se genere un punto láser en los puntos finales, como se muestra en la Fig. 8.

De acuerdo con una forma de realización, el posicionamiento del punto láser a lo largo de tramos paralelos, por ejemplo, a lo largo de los tramos paralelos 174, 178 mediante un movimiento del rayo láser sobre la entrada del dispositivo óptico, mientras que un movimiento en ángulo con respecto a los tramos paralelos, por ejemplo a lo largo de los tramos 176, 180, se produce mediante un movimiento de la superficie 107 con respecto a un punto de referencia 184. Esto tiene la ventaja de que se pueden mecanizar grandes superficies. Un movimiento de la superficie 107 con respecto al dispositivo óptico puede realizarse, por ejemplo, de forma continua, configurándose el dispositivo de mecanizado por láser, según una forma de realización para realizar un recorrido predeterminado (por ejemplo, el recorrido en forma de meandro, tal y como se muestra en la Fig. 8), el dispositivo de mecanizado por láser está configurado para realizar un movimiento de corrección mediante un movimiento del dispositivo óptico con respecto al punto de referencia 184 y posicionar así el punto láser a lo largo de la trayectoria predeterminada. De acuerdo con otra forma de realización, en lugar del movimiento de la superficie 107 con respecto al punto de referencia 184, el dispositivo de mecanizado por láser puede estar configurado para generar también el movimiento oblicuo con respecto a los tramos de trayectoria paralelos (por ejemplo, perpendicular a los tramos de trayectoria paralelos) mediante un movimiento del rayo láser a través de la entrada del dispositivo óptico. En general, por ejemplo, el conjunto actuador 118 y el al menos un espejo móvil 314 pueden estar configurados para permitir un movimiento del rayo láser 102 en dos direcciones linealmente independientes entre sí. De acuerdo con una forma de realización, el conjunto actuador 118 y el al menos un espejo móvil 314 pueden estar formados por un escáner galvanométrico conocido en sí mismo.

De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial 162 define una primera sección de línea periférica 170 de una línea periférica introductoria, en donde la sección de línea periférica 170 tiene una forma que es una repetición periódica de un elemento básico 171. De acuerdo con otra forma de realización, la estructura superficial 162 presenta una segunda sección de línea periférica 172 que tiene una forma que es una repetición periódica de un elemento básico 171, estando la segunda sección de línea periférica 172 opuesta a la primera sección de línea periférica 170, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 8. De acuerdo con una forma de realización, la segunda sección de línea periférica 172 es una imagen especular de la primera sección de línea periférica 170, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 8.

Se entiende que, en determinadas condiciones, una sección de línea periférica no tiene una forma que sea (reconocible) una repetición periódica de un elemento básico, por ejemplo, cuando el rayo láser se emite de forma continua (no pulsada) durante el posicionamiento del punto láser 106 a lo largo de la primera sección de trayectoria 174 o cuando la superposición de los patrones de interferencia de los pulsos individuales es muy alta. Sin embargo, en tal caso, otro tramo de línea periférica 185, 186 puede tener perfectamente una forma que sea una repetición periódica de un elemento básico, por ejemplo, cuando se posiciona en una dirección 188 de este otro tramo de línea periférica 185, 186 y se desconecta el rayo láser continuo.

La Fig. 9 muestra una parte de un objeto 360 según las formas de realización de los artículos aquí descritos.

De manera similar a la Fig. 8, la Fig. 9 muestra también el objeto 360 con una superficie 107 que presenta una estructura superficial periódica 162 que define una línea periférica 168 que es una envolvente de la estructura superficial 162. De acuerdo con una forma de realización, la línea periférica 168 presenta una primera sección de línea periférica 170 y una segunda sección de línea periférica 172, que son una repetición periódica de un elemento básico 171, estando el elemento básico 171, según una forma de realización, formado por una única sección arqueada, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 9. De acuerdo con otra forma de realización, la línea periférica 168 presenta un tercer tramo de línea periférica 185, que es una repetición periódica de un elemento básico 183, que está formado por dos tramos arqueados, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 9. De acuerdo con otra forma de realización, la línea periférica 168 presenta una cuarta sección de línea periférica 186, que es una repetición periódica de otro elemento básico 187, que consta de dos secciones arqueadas, como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 9.

La Fig. 10 muestra una vista en sección transversal de una parte de la estructura superficial 162 de la Fig. 9 a lo largo de la línea de corte X-X de la Fig. 9.

De acuerdo con una forma de realización, la superficie 107 está formada por una capa de barniz 109 que se forma sobre un cuerpo del objeto 360 (el cuerpo no se muestra en la Fig. 10). De acuerdo con una forma de realización, la capa de pintura 109 es una capa de pintura endurecida, por ejemplo, la capa de pintura de un avión. La estructura superficial 162 presenta una pluralidad de ranuras 189, de las cuales se muestra una a modo de ejemplo en la Fig. 10 en una vista en sección. De acuerdo con una forma de realización, la estructura superficial y, por lo tanto, al menos una de las ranuras 189 presenta una profundidad máxima (o profundidad) 190 que, según una forma de realización, es menor que un espesor 191 de la capa de pintura 109. De acuerdo con otra forma de realización, una extensión en profundidad de la estructura superficial 162 desde una primera posición 198 en un borde de la estructura superficial 162 hasta una segunda posición 199 más cercana aumenta hasta el 80 % de la extensión en profundidad máxima. «Más cercana» en este sentido significa que, si hay varias segundas posiciones en las que la extensión en profundidad es del 80 % de la extensión en profundidad máxima, se selecciona la que está a menor distancia de la primera posición 198. De acuerdo con otra forma de realización, la distancia 163 entre la primera posición 198 y la segunda posición 199 es de al menos 100 pm, por ejemplo, al menos 300 pm o al menos 500 pm.

Por ejemplo, según una forma de realización, la profundidad 190 en una zona marginal 192 de la zanja 189 se reduce y tiende continuamente hacia cero, es decir, hacia el nivel de la superficie 107, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 10. La configuración de la estructura superficial 162 en su zona marginal 192 se debe, según una forma de realización, a un comportamiento de penetración del láser, por lo que en la zona marginal 192 la eliminación por el punto láser es menor, ya que el punto láser suele tener una intensidad menor en su zona periférica que en el centro del punto láser (promediada a través del patrón de interferencia del punto láser). El comportamiento de penetración con las características aquí descritas se puede conseguir, por ejemplo, formando la superficie con una capa de laca y realizando el mecanizado con un láser de CO2.

De acuerdo con una forma de realización, la superficie de laca es una superficie de laca tal y como se describe en el documento WO 2018/197555 A1. En particular, la superficie de laca puede estar formada por una laca a base de polímeros, en particular a base de poliuretano, acrílico o epoxi. De acuerdo con una forma de realización, la laca es una laca transparente o una laca de acabado. De acuerdo con una forma de realización, un espectro de absorción de la pintura presenta una superposición con el espectro de emisión de un láser de CO2. De acuerdo con una forma de realización, el láser de CO2 puede funcionar con una longitud de onda en el rango entre 9 pm y 11 pm.

De acuerdo con una forma de realización, la pintura contiene pigmentos que influyen en la coloración de la pintura. Normalmente, una capa de acabado contiene dichos pigmentos. De acuerdo con otra forma de realización, los pigmentos modifican el comportamiento de absorción de la pintura para el rayo láser. De acuerdo con una forma de realización, el comportamiento de penetración de un láser puede verse influido por el tipo y la concentración de los pigmentos.

De acuerdo con una forma de realización, la pintura es una primera pintura que se aplica sobre una segunda pintura. Por lo tanto, la capa de la primera pintura también se denomina capa de pintura de acabado y la historia de la segunda pintura también se denomina capa de pintura base. De acuerdo con una forma de realización, la capa de pintura de acabado es una capa de pintura transparente o una capa de pintura de acabado, en particular a base de poliuretano. De acuerdo con otra forma de realización, la capa de pintura base está formada por un sistema epoxi (por ejemplo, una resina epoxi curada) o, en general, por un plástico.

La Fig. 11 muestra una vista en planta de una parte de una estructura superficial 162 según las formas de realización de los objetos aquí descritos.

Como ya se ha explicado anteriormente, la estructura superficial 162 define una envolvente, que aquí también se denomina línea periférica 168. De forma similar a las figuras ya explicadas anteriormente, la estructura superficial 162 de la Fig. 11 se representa únicamente de forma esquemática mediante una pluralidad de líneas paralelas, cada una de las cuales representa una ranura 189 en la superficie (no representada en la Fig. 11).

Las Fig. 12 y 13 muestran una vista en sección transversal de la estructura superficial 162 de la Fig. 11 a lo largo de las líneas de corte XN-XII y XNI-XNI de la Fig. 11. La asignación de las líneas de corte correspondientes a la Fig. 12 de la Fig. 13 se ilustra además con flechas 193.

De acuerdo con una forma de realización, las ranuras paralelas 189 en una zona marginal 192 (representada con rayas en la Fig. 11) tienen una profundidad menor, como se desprende de la comparación de la Fig. 11 con la Fig. 12 de la Fig. 13.

La profundidad creciente desde un borde de la estructura superficial también se aprecia en las Fig. 12 y 13. Debe entenderse que, siempre que la estructura superficial no presente ninguna profundización en un porcentaje del 80 % de la profundidad máxima, la segunda posición 199, que corresponde al 8o % de la profundidad máxima, también puede determinarse por interpolación o extrapolación. De acuerdo con una forma de realización, se puede prever, por ejemplo, que, partiendo de la primera posición, la segunda posición se determine en una dirección a lo largo del mayor gradiente de la profundidad de la estructura superficial.

La Fig. 14 muestra un dispositivo de mecanizado por láser 408 según formas de realización de los objetos aquí descritos.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 408 tiene una disposición óptica 500 que está configurada según una o varias de las formas de realización aquí descritas.

De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 408 presenta un dispositivo de exploración 194 que puede comprender, por ejemplo, un conjunto de actuadores y al menos un espejo móvil según las formas de realización de los objetos aquí descritos. De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de exploración 194 está formado por un escáner galvánico. De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de exploración 194 está configurado para dirigir un rayo láser 102 hacia una entrada 101 del dispositivo óptico 500 o para mover el rayo láser 102 a través de la entrada 101 del dispositivo óptico 500.

De acuerdo con otra forma de realización, el dispositivo de mecanizado por láser 408 tiene una entrada de láser 195 que se puede acoplar a una fuente de láser 116. De acuerdo con una forma de realización, la entrada de láser 195 está formada por el dispositivo de exploración 194, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 14. De acuerdo con una forma de realización, la fuente láser 116 es externa al dispositivo de mecanizado por láser 408. Si, por ejemplo, el dispositivo de mecanizado por láser 408 está montado en un brazo robótico, la fuente láser 116 puede estar situada junto al brazo robótico en el suelo y acoplada ópticamente a la entrada láser 195. De acuerdo con otra forma de realización (no representada en la Fig. 14), la fuente láser 116 forma parte del dispositivo de mecanizado por láser 408.

De acuerdo con una forma de realización, la disposición óptica genera a partir del rayo láser 102 al menos dos rayos parciales 112, 212 que producen un patrón de interferencia en un punto láser 106.

De acuerdo con una forma de realización, un objeto 160 está posicionado con respecto a la disposición óptica 500 de tal manera que el punto láser 106 está posicionado en una superficie 107 del objeto 160.

De acuerdo con una forma de realización, al dispositivo de mecanizado por láser se le asigna otra disposición de actuadores 130, con la que la disposición óptica 500 y el objeto 160 pueden moverse entre sí, por ejemplo, para estructurar una sección de la superficie del objeto 160 que no puede cubrirse únicamente moviendo el rayo láser 102 a través de la entrada 101 del dispositivo óptico 500.

De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo actuador adicional 130 presenta al menos un primer actuador 196 con el que el objeto 160 puede moverse con respecto a un punto de referencia 184. De acuerdo con una forma de realización, la disposición de actuadores adicional 130 presenta además al menos un segundo actuador 197 con el que se puede mover el dispositivo de mecanizado por láser 408 con respecto al punto de referencia 184. De acuerdo con una forma de realización, el al menos un segundo actuador 197 está formado por un brazo robótico.

Cabe señalar que las entidades aquí descritas (como, por ejemplo, un dispositivo, una característica, un paso del procedimiento, un dispositivo de control, una disposición de actuadores, una disposición óptica, un actuador, un elemento óptico, etc.) no se limitan a las entidades específicas descritas en algunas formas de realización. Más bien, los objetos descritos en el presente documento pueden implementarse de diversas maneras, sin dejar de proporcionar la funcionalidad específica descrita.

En particular, los objetos descritos en el presente documento pueden proporcionarse de diversas maneras con diferente granularidad a nivel de dispositivo, a nivel de proceso o a nivel de software, sin dejar de proporcionar la funcionalidad especificada. Además, cabe señalar que, según las formas de realización, se puede proporcionar una entidad separada para cada una de las funciones descritas en el presente documento. De acuerdo con otras formas de realización, una entidad puede estar configurada para proporcionar dos o más funciones, tal como se describen aquí. Por ejemplo, la función de los dos espejos 214 de la Fig. 2 puede realizarse, según una forma de realización, mediante un único espejo de techo. De acuerdo con otras formas de realización, dos o más entidades pueden estar configuradas para proporcionar conjuntamente una función, tal como se describe aquí.

Cabe señalar que las implementaciones descritas aquí en los dibujos representan solo una selección limitada de posibles variantes de ejecución de los objetos aquí descritos. Así, es posible combinar las características de las formas de realización individuales de manera adecuada, de modo que el experto en la técnica pueda considerar como reveladas una gran variedad de formas de realización diferentes con las variantes de realización explícitas aquí descritas. Además, cabe mencionar que términos como «un» o «una» no excluyen la pluralidad. Términos como «que contiene» o «que presenta» no excluyen otras características o pasos del procedimiento. Los términos «que presenta», «que contiene» o «que comprende» incluyen en cada caso los dos significados «que presenta, entre otras cosas» y «que consiste en».

Además, cabe señalar que, si bien los objetos y elementos ejemplares (por ejemplo, dispositivos de mecanizado por láser, disposiciones ópticas, etc.) mostrados en los dibujos muestran una combinación específica de varias formas de realización de los objetos aquí descritos, cualquier otra combinación de formas de realización es igualmente posible y debe considerarse como descrita en esta solicitud.

Una combinación ventajosa de formas de realización de los objetos aquí descritos se puede resumir de la siguiente manera: Un dispositivo de mecanizado por láser comprende: un dispositivo óptico; en donde el dispositivo óptico tiene una entrada para recibir un rayo láser; en donde el dispositivo óptico tiene un divisor de rayos, que divide el rayo láser en al menos dos rayos parciales; en donde el dispositivo óptico vuelve a reunir los rayos parciales en un punto láser para generar un patrón de interferencia en el punto láser; en donde un primer estado del rayo láser en la entrada genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser genera un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado se diferencian en al menos uno de (i) una posición del rayo láser en la entrada y (ii) un ángulo de incidencia del rayo láser con respecto a la entrada; y en donde la disposición óptica está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia continúa el primer patrón de interferencia en fase.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) que presenta: una disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500); al menos un espejo móvil (314) y una disposición de actuador (118) para controlar el al menos un espejo móvil (314); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta una entrada (101) para recibir un rayo láser (102); en donde el al menos un espejo móvil (314) está dispuesto para cambiar un estado del rayo láser en la entrada (101) ; y en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta un divisor de rayos (110) que divide el rayo láser (102) en al menos dos rayos parciales (104, 204); y en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) vuelve a reunir los rayos parciales (104, 204) en un punto láser (106) para generar un patrón de interferencia (108, 208) en el punto láser (106); en donde una modificación de un ángulo de incidencia del rayo láser (102) con respecto a la entrada (101) y, opcionalmente, además, una modificación de una posición del rayo láser (102) en la entrada (101) provoca al menos uno de los siguientes efectos: (i) un cambio de distancia DP de una distancia (141,241) entre un centro (132) del punto láser (106) y un máximo de interferencia (240) más cercano en una dirección predeterminada (144) del patrón de interferencia (108, 208), (ii) un cambio de posición DS de una posición (134, 136) del centro (132) del punto láser (106); estando la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) configurada de tal manera que se cumple una condición

para un cambio de posición continuo DS, y en donde n es un número natural; en donde L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes (140, 240, 340) del patrón de interferencia (108, 208) en la dirección predeterminada (144), incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia (141) y una segunda distancia (241); y en donde cada una de la primera distancia (141) y la segunda distancia (241) se define en la dirección predeterminada (144).
2. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un primer estado del rayo láser (102) en la entrada (101) define una primera posición P1 (134) del centro (132) del punto láser (106) y un primer patrón de interferencia (108); un segundo estado del rayo láser (102) en la entrada (101) define una segunda posición P2 (136) del centro (132) del punto láser (106) y un segundo patrón de interferencia (208); un par de rayos parciales (104, 204) de los al menos dos rayos parciales (104, 204) en el primer estado presenta una primera diferencia de longitud del recorrido óptico DI_A; el par de rayos parciales (104, 204) en el segundo estado presenta una segunda diferencia de longitud del recorrido óptico DI_B; la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) proporciona para el cambio de posición DS = P1 - P2 una diferencia DI_AB = DI_A - DI_B entre la primera diferencia de longitud del recorrido óptico y la segunda diferencia de longitud del recorrido óptico, que provoca un cambio de distancia DP, de modo que el segundo patrón de interferencia (208) continúa en fase con el primer patrón de interferencia (108).
3. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la condición se cumple al menos hasta un valor de cambio de posición igual al diámetro del punto láser (106); y/o en donde la entrada (101) presenta una primera zona (119) y una segunda zona (121), y en donde el dispositivo de mecanizado por láser presenta una disposición de actuadores (118) para posicionar el rayo láser (102) en la primera zona (119) y, a continuación, en la segunda zona (121).
4. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta al menos un elemento óptico (150) que funciona en transmisión; en particular, en donde una variación de una sección de longitud de recorrido (151) de una trayectoria de radiación de cada uno de los rayos parciales (104, 204), cuya trayectoria de radiación pasa a través del elemento óptico, en el elemento óptico (150) es inferior al ± 5 %, en particular inferior al ± 1 % y, además, en particular inferior al ± 0,5 %, en donde la variación del tramo de longitud del recorrido (151) es provocada por un cambio de estado del rayo láser (102) en la entrada (101).
5. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde todos los elementos ópticos de la disposición óptica funcionan exclusivamente en reflexión.
6. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el divisor de rayos (110) es un espejo semitransparente.
7. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y 6, en donde, desde cada elemento óptico transmisor de la disposición óptica después del divisor de rayos (110), cada par de superficies atravesadas (154, 156), que se encuentra en una trayectoria de radiación (112, 212) de al menos uno de los rayos parciales (104, 204), forma un ángulo (158) de como máximo 10 grados, en particular un ángulo (158) de como máximo 5 grados.
8. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además presenta al menos una de las siguientes características: la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) no presenta ningún prisma después del divisor de rayos (110); el rayo láser (102) es un rayo láser de CO2, en particular un rayo láser de CO2 con una potencia de al menos 800 W; el dispositivo de mecanizado por láser (108, 208, 308, 408) está diseñado para estructurar una superficie de pintura.
9. Procedimiento para la estructuración por interferencia de una superficie, en donde el procedimiento presenta: la generación de un primer patrón de interferencia (108) sobre la superficie; la generación de un segundo patrón de interferencia (208) sobre la superficie; en donde la generación del primer patrón de interferencia (108) y del segundo patrón de interferencia (208) se realiza mediante una única disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500), que presenta una entrada (101); en donde el primer patrón de interferencia (108) y el segundo patrón de interferencia (208) se generan mediante la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500), modificando un ángulo de incidencia del rayo láser (102) con respecto a la entrada (101) y, opcionalmente, también una posición del rayo láser (102) en la entrada (101) y, de este modo, (i) se produce un cambio de distancia DP de una distancia (141, 241) entre un centro (132) del punto láser (106) y un máximo de interferencia (240) del patrón de interferencia (108, 208) más cercano en una dirección predeterminada (144), y/o (ii) se produce un cambio de posición DS de una posición del centro (132) del punto láser (106); estando la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) configurada de tal manera que se cumple una condición

para un cambio de posición continuo DS; y en donde n es un número natural; L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes (140, 240, 340) del primer patrón de interferencia (108) en la dirección predeterminada (144), incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia (141) y una segunda distancia (241); y en donde cada una de la primera distancia (141) y la segunda distancia (241) se define en la dirección predeterminada (144).
10. Uso de una disposición óptica para generar un primer patrón de interferencia (108) y un segundo patrón de interferencia (208) mediante la modificación de un ángulo de incidencia del rayo láser (102) con respecto a la entrada (101) y, opcionalmente, mediante la modificación de una posición del rayo láser (102) en la entrada (101) y provocando así al menos uno de: (i) un cambio de distancia DP de una distancia (141,241) entre un centro (132) del punto láser (106) y un máximo de interferencia (240) más cercano en una dirección predeterminada (144) del patrón de interferencia (108, 208), (ii) un cambio de posición DS de una posición del centro (132) del punto láser (106); estando la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) configurada de tal manera que se cumple una condición

para un cambio de posición continuo DS; y en donde n es un número natural; L es una distancia entre dos máximos de interferencia adyacentes (140, 240, 340) del patrón de interferencia (108, 208) en la dirección predeterminada (144), incluyendo un rango de tolerancia de ± 5 %; y en donde el cambio de distancia DP se define por una diferencia entre una primera distancia (141) y una segunda distancia (241); y en donde cada una de la primera distancia (141) y la segunda distancia (241) se define en la dirección predeterminada (144).
11. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) que presenta: una disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500); al menos un espejo móvil (314) y una disposición de actuador (118) para controlar el al menos un espejo móvil (314); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta una entrada (101) para recibir un rayo láser (102); en donde el al menos un espejo móvil (314) está dispuesto para cambiar un estado del rayo láser en la entrada (101); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta un divisor de rayos (110) que divide el rayo láser (102) en al menos dos rayos parciales (104, 204); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) vuelve a reunir los rayos parciales (104, 204) en un punto láser (106) para generar un patrón de interferencia (108, 208) en el punto láser (106); en donde un primer estado del rayo láser (102) en la entrada (101) genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser (102) genera un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado se diferencian en un ángulo de incidencia del rayo láser (102) con respecto a la entrada (101) y, opcionalmente, también en una posición del rayo láser en la entrada (101); y en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) está configurada de tal manera que el segundo patrón de interferencia continúa en fase con el primer patrón de interferencia.
12. Dispositivo de mecanizado por láser (125, 225, 308, 408) que presenta: una disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500); al menos un espejo móvil (314) y una disposición de actuador (118) para controlar el al menos un espejo móvil (314); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta una entrada (101) para recibir un rayo láser (102); en donde el al menos un espejo móvil (314) está dispuesto para cambiar un estado del rayo láser en la entrada (101); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) presenta un divisor de rayos (110) que divide el rayo láser (102) en al menos dos rayos parciales (104, 204); en donde la disposición óptica (100, 200, 300, 400, 500) vuelve a reunir los rayos parciales (104, 204) en un punto láser (106) para generar un patrón de interferencia (108, 208) en el punto láser (106); en donde un primer estado del rayo láser (102) en la entrada (101) genera un primer patrón de interferencia y un segundo estado del rayo láser (102) genera un segundo patrón de interferencia; en donde el primer estado y el segundo estado se diferencian en un ángulo de incidencia del rayo láser (102) con respecto a la entrada (101) y, opcionalmente, también en una posición del rayo láser en la entrada (101); en donde un centro (132) del primer patrón de interferencia (108) y un centro (132) del segundo patrón de interferencia (208) presentan una distancia que corresponde al menos al diámetro simple del punto láser (106), en particular al menos al quíntuplo del diámetro del punto láser (106) y, además, en particular al menos al quíntuplo del diámetro del punto láser (106); en donde una variación de la longitud de un trayecto de radiación de cada uno de los rayos parciales (104, 204) debido al cambio de estado del primer estado al segundo estado es inferior al ± 5 % de la longitud total de la trayectoria de radiación desde el divisor de rayos (110) hasta el punto láser (106), en particular, inferior al ± 1 % y, además, en particular, inferior al ± 0,5 %.
13. Objeto (160, 260, 360) con una superficie (107) que presenta una estructura superficial periódica (162), en donde la estructura superficial (162) define una línea periférica (168) que es una envolvente de la estructura superficial (162), y en donde la línea periférica (168) presenta, al menos en secciones, en una sección de línea periférica (170, 172, 185, 186), una forma que es una repetición periódica de un elemento básico (171, 183, 187), y en donde una periodicidad de la estructura superficial (162) difiere de una periodicidad del tramo de línea periférica (170, 172, 185, 186); en donde la línea periférica (168) está definida por puntos de mecanizado superpuestos (169), en donde los puntos de mecanizado (169) comprenden un primer punto de mecanizado y un segundo punto de mecanizado; en donde la estructura superficial presenta una pluralidad de ranuras paralelas; en donde la estructura superficial del segundo punto de mecanizado continúa en fase la estructura superficial del primer punto de mecanizado; en donde una primera distancia entre un centro del primer punto de mecanizado (169) y una ranura más próxima en una dirección predeterminada difiere de una segunda distancia entre un centro del segundo punto de mecanizado (169) y una ranura más próxima en la dirección predeterminada.
14. Objeto (160, 260, 360) de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la estructura superficial (162) presenta al menos una de las siguientes características: - el elemento básico presenta al menos una sección arqueada; - la sección de la línea periférica es una primera sección de línea periférica (170, 185), el elemento básico es un primer elemento básico (171, 183) y la línea periférica (168) presenta una segunda sección de línea periférica (172, 186) que se encuentra frente a la primera sección de línea periférica (170, 185).
15. Objeto (160, 260, 360) con una superficie, en donde la superficie (107) presenta una estructura superficial (162); la estructura superficial (162) tiene una extensión máxima en profundidad (190) con respecto a la superficie (107); una extensión en profundidad de la estructura superficial (162) aumenta desde una primera posición (198) en un borde de la estructura superficial (162) hasta una segunda posición (199) en el 80 % de la extensión máxima en profundidad (190); y una distancia (163) entre la primera posición (198) y la segunda posición (199) es de al menos 100 pm.