DE102012207386A1

DE102012207386A1 - Verfahren zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform

Info

Publication number: DE102012207386A1
Application number: DE201210207386
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Schepers
Original assignee: Schepers GmbH and Co KG
Current assignee: Schepers GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling (1) unter Verwendung von Laserstrahlung, mittels der wenigstens eine Vertiefung (2) in die die spätere Druck- bzw. Prägeseite der herzustellenden Druck- oder Prägeform bildende Oberfläche (3) des Rohlings (1) eingebracht wird, wobei zur Ausbildung der Vertiefung (2) der entsprechende Abschnitt des Rohlings (1) wenigstens zweimal mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, wobei der Auftreffpunkt der Laserstrahlung auf den Abschnitt bei jeder Beaufschlagung des Abschnitts mit Laserstrahlung in dieselbe Richtung (4) entlang der Oberfläche (3) des Rohlings (1) wandert. Um ein Verfahren bereitzustellen, nach dem eine hochqualitative Druck- oder Prägeform in relativ kurzer Zeit herstellbar ist, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die zumindest zweimalige Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings (1) mit Laserstrahlung in unmittelbar aufeinanderfolgenden oder in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen erfolgt, wobei bei jeder der wenigstens zwei Beaufschlagungen Material von dem Abschnitt abgetragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling unter Verwendung von Laserstrahlung, mittels der wenigstens eine Vertiefung in die die spätere Druck- bzw. Prägeseite der herzustellenden Druck- oder Prägeform bildende Oberfläche des Rohlings eingebracht wird, wobei zur Ausbildung der Vertiefung der entsprechende Abschnitt des Rohlings wenigstens zweimal mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, wobei der Auftreffpunkt der Laserstrahlung auf den Abschnitt bei jeder Beaufschlagung des Abschnitts mit Laserstrahlung in dieselbe Richtung entlang der Oberfläche des Rohlings wandert.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling unter Verwendung von Laserstrahlung, mit einer Laserstrahlung erzeugenden Lasereinrichtung und einer Einrichtung zum Bewegen der Lasereinrichtung und des Rohlings relativ zueinander.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 032 903 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling unter Verwendung von Laserstrahlung bekannt. Gemäß dieser Druckschrift wird jeder Oberflächenpunkt der Druck- oder Prägeform in einem zeitlichen Abstand zweimal mit Laserpulsen oder Laserpulszügen beaufschlagt, um eine gewünschte Gravur an dem Rohling zu erzeugen. Während der Beaufschlagung des Rohlings mit Laserstrahlung führen der Rohling und eine die Laserstrahlung erzeugende Lasereinrichtung Relativbewegungen zueinander aus. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift soll in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen sein.
Nachteilig bei dem Verfahren gemäß DE 10 2007 032 903 A1 ist, dass zwischen den zwei Beaufschlagungen eines Oberflächenpunktes mit Laserstrahlung ein relativ langer Zeitraum liegt. Bei der ersten Beaufschlagung des Rohlings kommt es zu einer Erwärmung des Rohlings, was mit einer entsprechenden Ausdehnung des Rohlings einhergeht. Hierdurch kann nicht gewährleistet werden, dass die nachfolgende zweite Beaufschlagung des Rohlings mit Laserstrahlung an exakt der gleichen Stelle des Rohlings erfolgt, an der auch die erste Beaufschlagung stattgefunden hat. Hierdurch kann es vorkommen, dass sich das mit der ersten Beaufschlagung des Rohlings mit Laserstrahlung auf den Rohling aufgebrachte Muster nicht in einer ausreichenden Deckung mit dem durch die zweite Beaufschlagung auf den Rohling aufgebrachten Muster befindet. Solche Abweichungen führen zu einer Druck- oder Prägeform mit geringer Qualität. Bei starken Abweichungen kann eine entsprechend hergestellte Druck- oder Prägeform sogar gänzlich für das beabsichtigte Drucken oder Prägen unbrauchbar sein. Durch den gemäß der genannten Offenlegungsschrift gegebenen langen Zeitraum zwischen zwei Beaufschlagungen eines Oberflächenpunktes mit Laserstrahlung kommt es somit zu einer deutlichen Verschlechterung des mit einer entsprechend hergestellten Druck- oder Prägeform erzeugbaren Druck- beziehungsweise Prägebildes.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, nach dem eine hochqualitative Druck- oder Prägeform in relativ kurzer Zeit herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zumindest zweimalige Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings mit Laserstrahlung in unmittelbar aufeinanderfolgenden oder in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen erfolgt, wobei bei jeder der wenigstens zwei Beaufschlagungen Material von dem Abschnitt abgetragen wird.
Erfindungsgemäß wird somit ein Oberflächenpunkt im Sinne der oben genannten Offenlegungsschrift unmittelbar nach der ersten Beaufschlagung des Rohlings mit Laserstrahlung oder sogar noch während der ersten Beaufschlagung zum zweiten Mal mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Die zweite Beaufschlagung kann somit erfolgen, bevor eine schädliche Wärmeausdehnung des Rohlings durch die erste Beaufschlagung erfolgt ist. Die durch die beiden Beaufschlagungen in den Rohling eingebrachten Muster befinden sich somit weitestgehend in ausreichender Deckung.
Wie oft ein und derselbe Abschnitt des Rohlings zur Ausbildung der wenigstens einen Vertiefung mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, hängt vorzugsweise von der angestrebten Tiefe der Vertiefung beziehungsweise von der Materialstärke des insgesamt zur Ausbildung der Vertiefung abzutragenden Materials ab. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Art und Weise variieren, um unterschiedlichst ausgebildete Druck- oder Prägeformen herstellen zu können.
Soll in einen Rohling beispielsweise eine Vertiefung mit einer Tiefe von 40 μm eingebracht werden, empfiehlt es sich, den entsprechenden Abschnitt des Rohlings in unmittelbar aufeinanderfolgenden oder in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen viermal derart mit Laserstrahlung zu beaufschlagen, dass bei jedem dieser vier Beaufschlagungsteilschritte eine bestimmte Materialstärke, beispielsweise 10 μm, abgetragen wird, um die gewünschte Tiefe der Vertiefung zu erreichen. Würde man versuchen, Material mit einer Schichtstärke von 40 μm in einem Mal mittels einer einzigen Laserbeaufschlagung abzutragen, käme es zu einem derart hohen Wärmeeintrag in den Rohling, dass beispielsweise nachteilige Schmelzeffekte auftreten, welche die Exaktheit der in den Rohling einbringbaren Gravur deutlich verschlechtern würde.
Dadurch, dass erfindungsgemäß die Beaufschlagung des Rohlings mit Laserstrahlung in unmittelbar aufeinanderfolgenden oder in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen erfolgt, ist somit nicht nur eine deutlich hochqualitativere Druck- oder Prägeform herstellbar; es ist eine solche Herstellung noch dazu innerhalb einer relativ kurzen Zeit möglich, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei jeder der Beaufschlagungen des Abschnitts des Rohlings mit Laserstrahlung Material mit im Wesentlichen derselben, vorgebbaren Schichtdicke abgetragen. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung einer zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Vorrichtung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Laserstrahlung während den Beaufschlagungen des Abschnitts des Rohlings mit Laserstrahlung von einer einzigen Laserquelle oder von mehreren Laserquellen erzeugt. Vorzugsweise erfolgt eine Teilung der von einer Laserquelle ausgehenden Laserstrahlung in wenigstens zwei Teilstrahlen. Es können so unterschiedlichste Variationen des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden, welches hierdurch äußerst vielseitig und flexibel einsetzbar ist.
Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn eine Fokussierung der Laserstrahlung während jeder Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings mit Laserstrahlung mittels einer einzigen Optikeinrichtung erfolgt. Hiernach kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer möglichst wenig komplex ausgebildeten und dadurch kostengünstigen Vorrichtung hergestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Herstellung der Druck- oder Prägeform ein Rohling verwendet wird, bei dem wenigstens der die spätere Druck- bzw. Prägeseite der Druck- oder Prägeform bildende Teil aus Metall, insbesondere aus Kupfer, Stahl, Aluminium oder Nickel, oder aus Kunststoff, insbesondere aus hartem Kunststoff, gebildet ist.
Mit der Erfindung wird zudem eine Druck- oder Prägeform vorgeschlagen, welche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder nach einer der oben genannten Ausführungen des Verfahrens oder einer beliebigen Kombination derselben hergestellt ist.
Die Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Ausführungsform desselben beziehungsweise einer beliebigen Kombination der Ausführungsformen eingerichtet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand des in der anhängenden Figur gezeigten Ausführungsbeispiels für die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
1: eine schematische Darstellung eines beispielhaft bearbeiteten Rohlings zur Herstellung einer Druck- oder Prägeform.
1 zeigt schematisch eine Bearbeitung eines Rohlings 1 mittels einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Druck- oder Prägeform. Die gezeigten Größenverhältnisse sind zur Verdeutlichung der Erfindung übertrieben dargestellt und entsprechen nicht der Wirklichkeit. Die Oberfläche des Rohlings 1 ist eben ausgebildet, kann aber auch gekrümmt ausgebildet sein.
Mittels der Beaufschlagung des Rohlings 1 mit der Laserstrahlung gemäß den Laserstrahlen L1, L2 und L3 wird eine Vertiefung 2 in die die spätere Druck- bzw. Prägeseite der herzustellenden Druck- oder Prägeform bildende Oberfläche 3 des Rohlings eingebracht. Zur Ausbildung der Vertiefung 2 wird der gezeigte Abschnitt des Rohlings 1 dreimal mit Laserstrahlung, nämlich den Laserstrahlen L1, L2 und L3, beaufschlagt. Der Auftreffpunkt der jedes Laserstrahls L1, L2 und L3 auf den Abschnitt wandert bei jeder Beaufschlagung des Abschnitts mit Laserstrahlung in dieselbe Richtung entlang der Oberfläche 3 des Rohlings 2, die durch den Pfeil 4 angedeutet sein soll.
Zu Beginn der Einbringung der Vertiefung 2 in den Rohling 1 ist nur der Laserstrahl L1 gegeben, mit dem in die Oberfläche 3 eine Teilvertiefung mit der Tiefe t3 über die gesamte Breite B der Vertiefung 2 einbringbar ist. Sobald der Laserstrahl L1 in Richtung des Pfeils 4 um etwa ein Drittel der Breite B der Vertiefung 2 fortgeschritten ist, wird der Laserstrahl L2 hinzugeschaltet. Mit dem Laserstrahl L2 lässt sich eine weitere Teilvertiefung mit einer Tiefe t2 in den Rohling 1 einbringen. Erreicht der Laserstrahl L2 das Ende des ersten Drittels der Breite B der Vertiefung 2 wird der dritte Laserstrahl L3 hinzugeschaltet, mit dem ein weiterer Materialabtrag erfolgt, wodurch die Vertiefung mit einer Gesamttiefe T herstellbar ist. Werden die Laserstrahlen L1, L2 und L3 weiter in Richtung des Pfeils 4 bewegt, werden die Laserstrahlen beim jeweiligen Erreichen der maximalen Breite B der Vertiefung 2 in der zur obigen Reihenfolge umgekehrten Reihenfolge wieder abgeschaltet. Es erfolgt also eine dreimalige Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings 1 mit Laserstrahlung in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen. Die Laserstrahlen L1, L2 und L3 werden von einer Lasereinrichtung 5 erzeugt.
Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung und ist nicht die Erfindung beschränkend auszulegen.
Bezugszeichenliste

1: Rohling
2: Vertiefung
3: Oberfläche
4: Pfeil
5: Lasereinrichtung
L1: Laserstrahl
L2: Laserstrahl
L3: Laserstrahl
t2: Tiefe
t3: Tiefe
T: Tiefe
B: Breite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007032903 A1 [0003, 0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling (1) unter Verwendung von Laserstrahlung, mittels der wenigstens eine Vertiefung (2) in die die spätere Druck- bzw. Prägeseite der herzustellenden Druck- oder Prägeform bildende Oberfläche (3) des Rohlings (1) eingebracht wird, wobei zur Ausbildung der Vertiefung (2) der entsprechende Abschnitt des Rohlings (1) wenigstens zweimal mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, wobei der Auftreffpunkt der Laserstrahlung auf den Abschnitt bei jeder Beaufschlagung des Abschnitts mit Laserstrahlung in dieselbe Richtung (4) entlang der Oberfläche (3) des Rohlings (1) wandert, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweimalige Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings (1) mit Laserstrahlung in unmittelbar aufeinanderfolgenden oder in sich teilweise überlappenden Zeitintervallen erfolgt, wobei bei jeder der wenigstens zwei Beaufschlagungen Material von dem Abschnitt abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder der Beaufschlagungen des Abschnitts des Rohlings (1) mit Laserstrahlung Material mit im Wesentlichen derselben, vorgebbaren Schichtdicke abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung während den Beaufschlagungen des Abschnitts des Rohlings (1) mit Laserstrahlung von einer einzigen Laserquelle oder von mehreren Laserquellen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilung der von einer Laserquelle ausgehenden Laserstrahlung in wenigstens zwei Teilstrahlen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussierung der Laserstrahlung während jeder Beaufschlagung des Abschnitts des Rohlings (1) mit Laserstrahlung mittels einer einzigen Optikeinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Druck- oder Prägeform ein Rohling (1) verwendet wird, bei dem wenigstens der die spätere Druck- bzw. Prägeseite der Druck- oder Prägeform bildende Teil aus Metall, insbesondere aus Kupfer, Stahl, Aluminium oder Nickel, oder aus Kunststoff, insbesondere aus hartem Kunststoff, gebildet ist.
Druck- oder Prägeform, dadurch gekennzeichnet, dass sie gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
Vorrichtung zum Herstellen einer Druck- oder Prägeform aus einem Rohling (1) unter Verwendung von Laserstrahlung, mit einer Laserstrahlung erzeugenden Lasereinrichtung (5) und einer Einrichtung zum Bewegen der Lasereinrichtung (5) und des Rohlings (1) relativ zueinander, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.