DE2205606A1

DE2205606A1 - METHOD FOR GENERATING COLLARS BY LASER

Info

Publication number: DE2205606A1
Application number: DE19722205606
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Phys Dr Wartenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1973-08-23

Description

Verfahren zur Erzeugung von Hohlkanälen mittels laser Ziel der Erfindung ist es im Inneren fester Werkstoffe Hohlkanäle, Kapillaren oder Systeme von solchen zu erzeugen.Process for the production of hollow channels by means of laser aim of the invention it is hollow channels, capillaries or systems of such inside solid materials to create.

Nach dem S t a n d d e r T e c h n i k ist es möglich, mit Hilfe eines Lasers geeigneter Leistung auf dem Wege der Materialverdampfung Löcher in feste Materialien zu bohren ( z.B. englische Patentschrift Nr. 1 145 298 ).After the s t a n d d e r T e c h n i k it is possible, with the help of a Laser of suitable power on the way of material evaporation holes in solid Drilling materials (e.g. English patent specification No. 1 145 298).

Dabei fällt die Achse des entstehenden Bohrloches zusammen mit derjenigen des Laserstrahls. Es können daher nur geradlinige Hohlkanäle erzeugt werden.The axis of the resulting borehole coincides with that of the laser beam. Therefore, only straight hollow channels can be produced.

Nach einer vorausgegangenen eigenen Patentanmeldung ( deutsche Patentanmeldung P 2 115 548.6 ) können mit Hilfe eines Lasers und geeigneter Relativbewegung im Inneren geschichteter oder teilweise durch Farbstoffe absorbierend gemachter Hochpolymeren-Materialien linienförmige, elektrisch leitende Bahnen hergestellt werden, die aus pyrolysiertem Hochpolymeren-Mat erial bestehen. Pyrolysierte Hochpolymere weisen bekanntlich gute katalytische Eigenschaften auf ( E.Rexer: Organische Halbleiter, Akademie-Verlag, Berlin 1966, Seite 281 ). Es sind ferner solche Hochpolymere bekannt, bei deren Pyrolyse nur ein gewisser Prozentsatz des Gewichts des Ausgangsmaterials als festes Pyrolyseprodukt zurückbleibt, so daß aus diesem Produkt gebildete Hohlkörper entstehen ( schweizer Patentschrift Nr. 325 383 ).After a previous own patent application (German patent application P 2 115 548.6) can with the help of a laser and suitable relative movement in the Interiors of high polymer materials that are layered or partially absorbed by dyes linear, electrically conductive tracks are produced, which are made of pyrolyzed High polymer material exist. Pyrolyzed high polymers are known to have good properties catalytic properties (E.Rexer: Organic Semiconductors, Akademie-Verlag, Berlin 1966, page 281). There are also such high polymers are known in which Pyrolysis only accounts for a percentage of the weight of the starting material as a solid Pyrolysis product remains, so that hollow bodies formed from this product arise (Swiss patent specification No. 325 383).

In der französischen Patentschrift Nr. 1 576 450 wird ein Verfahren zur Dissoziation chemischer Verbindungen angegeben, bei dem mit Hilfe eines Ultrarot-Lasers eine Molekülschwingung derart stark angeregt wird, daß das Molekül aufspaltet. Dazu muß die Frequenz des Laserlichts sehr genau mit der Schwingungsfrequenz übereinstimmen. An Hand eines Beispiels, der Dissoziation des Gases Äthylchlorid wird betont, daß die Erwärmung bei dem Verfahren mit ca.In French patent specification No. 1 576 450 a method specified for the dissociation of chemical compounds, in which with the help of an ultrared laser a molecular vibration is excited so strongly that the molecule splits. In addition the frequency of the laser light must match the oscillation frequency very precisely. On the basis of an example, the dissociation of the gas ethyl chloride is emphasized that the heating in the process with approx.

60 OC recht gering bleibt, so daß die thermische Dissoziation, die bei etwa 400 Or einsetzt, keine Rolle spielt.60 OC remains quite low, so that the thermal dissociation that starts at around 400 Or, does not matter.

Bei Bohrlöchern, die auf herkömmliche Art mit einem Laser erzeugt werden, weist die Achse prinzipiell geradlinigen Verlauf auf. Bei tiefen Bohrungen macht sich störend bemerkbar, daß der Laserstrahl durch den aufsteigenden Dampf geschwächt wird. Die Form des Bohrloches wird leicht konisch.For boreholes that are created in the conventional way with a laser the axis basically has a straight course. For deep holes it becomes noticeable that the laser beam is caused by the rising steam is weakened. The shape of the drill hole becomes slightly conical.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Beschränkungen aufzuheben. Das wird erfindungsgemäß durch das folgende Verfahren gelöst: Als Werkstoff wird ein Material benutzt, das aus mindestens zwei Schichten ( oder Teilen ) besteht, wobei die Grenzfläche nicht notwendigerweise eben zu sein braucht. Die eine Schicht ist für das Licht des verwendeten Materialbearbeitungs-Lasers durchlässig, während die andere Schicht von Natur aus oder durch entsprechenden Farbstoffzusatz für das Frequenzgebiet, in dem der Laser arbeitet, absorbierend wirkt. Das Material wird dann derart an dem Laserstrahl vorbeibewegt, daß dieser von der Seite der durchlässigen Schicht her in das Material eindringt. An der Grenzfläche, wo der Strahl auf die absorbierende Schicht trifft, kommt es lokal zu starker Erhit-0 zung. Die auftretenden Temperaturen können 1000 G und mehr betragen. Als Folge tritt llaterialverdampfung oder Naterialzersetzung auf, wobei die entstehenden gasförmigen Produkte längs des schon erzeugten Hohlkanals entweichen, ohne den Laserstrahl zu beeinflussen.The invention is based on the object of eliminating these restrictions. This is achieved according to the invention by the following method: The material is uses a material that consists of at least two layers (or parts), the interface need not necessarily be flat. One layer is transparent to the light of the material processing laser used, while the other layer naturally or through the addition of appropriate dye for the Frequency range in which the laser works, has an absorbing effect. The material will then moved past the laser beam in such a way that it is transparent from the side Layer penetrates into the material. At the interface where the beam hits the If the absorbing layer hits, there is strong local heating. The occurring Temperatures can be 1000 G and more. As a result, evaporation of material occurs or Naterial decomposition, with the resulting gaseous Products escape along the already created hollow channel without closing the laser beam influence.

Ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit sei ein experimentelles Beispiel mitgeteilt: Auf eine Schicht aus glasklarem ungesättigten Polyester-Gießharz wurde eine zweite aufgebracht, die aus dem gleichen Grundmaterial bestand, jedoch mit Hilfe roter Abtönfarbe für grünes Licht absorbierend gemacht worden war. Es wurde mit einem Argon -Ionen-Laser gearbeitet, der bekanntlich Licht im blaugrünen Spektralbereich aussendet. Die verwendete Lichtleistung betrug ca. 6Watt. Bei einer Relativgeschwindigkeit von 2,5 mmzsec wurden Hohlkanäle mit einer lichten Weite von etwa 0,2 mm erhalten.Without limiting its general validity, it is an experimental one Example given: On a layer of clear, unsaturated polyester casting resin a second was applied, which consisted of the same base material, however had been made absorbent for green light with the aid of red tinting paint. It an argon ion laser was used, which is known to produce light in the blue-green Emits spectral range. The light output used was approx. 6 watts. At a Relative speed of 2.5 mmzsec were hollow channels with a clear width of about 0.2 mm.

Durch geeignete Relativbewegung von Werkstoff und laserstrahl sowie durch entsprechende Ausbildung der Grenz -flache lassen sich Hohlkanäle erzeugen, die in beliebiger Richtung gekrümmt sind. Die lichte Weite der erzeugten Hohlkanäle läßt sich innerhalb gewisser Grenzen durch Verändern der laserleistung steuern. Es ist insbesondere möglich, sie in Abhängigkeit vom Ort zu variieren.By suitable relative movement of the material and the laser beam as well Hollow channels can be created by appropriate design of the interface, which are curved in any direction. The clear width of the hollow channels created can be controlled within certain limits by changing the laser power. In particular, it is possible to vary them depending on the location.

Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung ergeben sich überall dort, wo einerseits Hohlkanäle oder Kapillaren benötigt werden und andererseits der Verwendung eines erfindungsgemäß geschichteten Werkstoffes nichts im Wege steht.The invention can be used anywhere where on the one hand hollow channels or capillaries are required and on the other hand the use nothing stands in the way of a material layered according to the invention.

Beispielsweise ist dies in hohem Naße der Fall bei Herstellung und Veränderung ( z.B. Trimmen ) von fluidischen Bauelementen und Schaltungen. Der Vorteil, der darin liegt, nicht nur geradlinige Hohlkanäle herstellen können, zeigt sich ferner in der Möglichkeit, Kapillaren auf engem Raum 'aufzuwickeln'. Das kann beispielsweise in Form einer Wendel geschehen, wenn mit zylindrisch geschichtetem Rund -material gearbeitet wird.For example, this is the case to a high degree in manufacture and Modification (e.g. trimming) of fluidic components and circuits. The advantage, that lies in being able to produce not only straight hollow channels is evident also in the possibility of 'winding up' capillaries in a tight space. For example done in the form of a helix, if with cylindrically layered round material is being worked on.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die erzeugten Hohlkanäle oder Systeme von solchen mit einem Stoff zu füllen, der sich durch seine elektrischen ( z.B.A further development of the invention consists in the hollow channels produced or to fill systems of such with a substance which is characterized by its electrical power (e.g.

erhöhte leitfähigkeit ), seine optischen ( z.B. erhöhter Brechungsindex ) oder seine sonstigen physikalischen Eigenschaften in erwünschter Weise vom Ausgangsmaterial unterscheidet. Er wird in flüssiger Form eingebracht, wobei sich die Kapillarwirkung als nützlich erweist. Vorteilhaft ist es, ihn anschließend in feste Form überzuführen.increased conductivity), its optical (e.g. increased refractive index ) or its other physical properties in a desired manner from the starting material differs. It is introduced in liquid form, whereby the capillary action proves useful. It is advantageous to then convert it into solid form.

Eine andere Weiterbildung benutzt für die das Laserlicht absorbierende Schicht ein Polymerenmaterial, bei dem bei Erhitzung in nicht oxydierender Atmosphäre ein gewisser Prozentsatz ( bei Divinylbenzolpolymeren 6 bis 7% ) des Gewichts des Ausgangsmaterials als festes Pyrolyseprodukt zurückbleibt, so daß ein Hohlkanal entsteht, dessen Wandung aus pyrolysiertem Material besteht. Eine Struktur aus solchen Hohlkanälen ist unter dem Gesichtspunkt interessant, daß pyrolysiertes Polymerenmaterial bekannterweise stark katalytische Wirkung zeigt.Another development is used for absorbing the laser light Layer of a polymer material that, when heated in a non-oxidizing atmosphere a certain percentage (6 to 7% for divinylbenzene polymers) of the weight of the Starting material remains as a solid pyrolysis product, so that a hollow channel arises, the wall of which consists of pyrolysed material. A structure made up of such Hollow channels is interesting from the point of view that pyrolyzed polymer material is known to have a strong catalytic effect.

Claims

Process for the production of hollow channels in suitable materials by means of laser, characterized in that the material used consists of a for allow the laser light used to pass through and an adjacent one that absorbs the laser light, Layer or corresponding parts consists, whereby the interface is not necessary gerweise needs to be flat, and that the hollow channels by suitable relative movement between the laser beam and the material in the immediate vicinity of the interface as a result Strong local heating can be generated, with the laser beam coming from the side of the permeable layer enters the material and the gaseous heating products can pull through the resulting hollow channel.

2. The method according to claim 1, characterized in that the light The width of the hollow channels is controlled by changing the laser power appropriately, it is particularly possible to vary the clear width as a function of the location.

3. The method according to the preceding claims, characterized in that that the hollow channels or hollow channel systems produced are filled with a substance, which differs in its physical properties in a desirable way from the starting material differs by putting this substance in liquid form - advantageously taking advantage of it the capillary effect - is introduced into the hollow channels, where it can be used if necessary can transfer to the solid state.

4o method according to the preceding claims, characterized in that that such a polymer material is chosen for the layer which absorbs the laser light at which a certain percentage when heated in a non-oxidizing atmosphere the weight of the starting material, which is preferably between 3 # and 30; lies, remains as a solid pyrolysis product, so that a hollow channel is obtained whose Wall made of pyrolyzed, catalytically active material.