Beschreibung Abtragstrategie beim Lasern Die Erfindung betrifft eine Abtragstrategie, das heißt die Laserführung beim Bearbeiten eines Substrats, bei dem Mate- rial abgetragen wird, insbesondere um ein Durchgangsloch zu erzeugen. Laserbohrverfahren sind Stand der Technik um metallische, keramische oder Schichtsysteme aus metallischem Substrat mit keramischen Schichten darauf zu bearbeiten und Durchgangs- löcher durch diese Materialien zu erzeugen. Dabei kommt es je nach Material zu einer stärker beanspruch- ten Zone im Randbereich, das heißt der inneren Umfangsfläche eines Lochs, die vermieden werden sollte. Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Abtragstrategie auf- zuzeigen, die oben genanntes Problem löst. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön- nen, um weitere Vorteile zu erzielen. Es zeigen Figur 1, 2, 4 schematisch den Querschnitt einer abzutragen- den Fläche, Figur 3, 5, 6 schematisch den erfindungsgemäßen

Verfahrensablauf. Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbei- spiele der Erfindung dar. In Figur 1 ist eine Trapezform als eine abzutragende, lokale Fläche 1 einer Oberfläche 2 dargestellt, die vier Seiten 4, 7, 10, 13 aufweist. Die Fläche 1 ist also eine Teilfläche der Oberfläche 2.

Diese Trapezform wird vorzugsweise bei Kühlluftöffnungen bei Turbinenbauteilen oder Hochtemperaturbauteilen als Diffusor verwendet, aus denen Kühlluft ausströmt.

Die dann später hergestellte Öffnung wird von einem Heißgas in eine Überstromrichtung 16 überströmt. Ganz allgemein kann die abzutragende, lokale Fläche 1 (1‘, 1‘‘, Fig. 5) jegliche Form aufweisen, hier eine Trapezform oder ein Viereck. Vielfacheckige Formen sind ebenso denkbar wie runde oder ovale Flächen oder Kombinationen davon. Vorab wird die abzutragende Fläche 1 virtuell in mehrere Sek- toren 33, 34, 37, 40 unterteilt, indem vorzugsweise ein geo- metrischer oder sonstiger Mittelpunkt 31 innerhalb der Fläche 1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘,… festgelegt wird, von dem aus virtuelle Li- nien zu den Eckpunkten 19, 22, 25, 28 der Fläche 1 (hier Tra- pez) führen, so dass die Fläche 1 in die Sektoren 33, 34, 37, 40 unterteilt ist (Fig. 2). Zum Abtragen von Material, das vorzugsweise schichtweise er- folgt, wird eine erste Abtragslinie dadurch abgetragen, dass nur sektorweise Material abgetragen wird. Begonnen wird in einem beliebigen Sektor, hier der Sektor 40. Im nachfolgenden wird Material in den weiteren Sektoren 31, 33, 37 in derselben Abtragsebene abgetragen. Dies ist vorzugsweise dann zuerst der Sektor 34, der dem Sek- tor 40 gegenüber liegt, wobei dann die zwei dazwischen lie- gende Sektoren 33, 37 entsprechend abgetragen werden. Ein vorzugweises Beispiel für einen einzelnen Sektor 40 wird in Figur 3 dargestellt. Der Materialabtrag beginnt an einer Seite 4 des einen Sektors 40 der Fläche 1 mit einer vorzugsweise geradlinigen Laser- strahlführung 50 und der Laserstrahl verschiebt sich zum Mit- telpunkt 31 hin und trägt entlang vorzugsweise einer gerad- linigen Laserführung entlang der Spuren 51, 52, 53, 54 ff. bis zum Mittelpunkt 31 Material ab.

Dadurch wird der Wärmeeintrag in ein umgebendes Substrat deutlich verringert. Man beginnt den Materialabtrag in den Sektoren vorzugsweise immer von der Seitenlinie 10, 7, 13 der Fläche 1.

In der Figur 4 ist eine weitere Form dargestellt, die eine abzutragende Fläche 1 darstellt.

Hier ist es eine Kreisform. Ebenso kann es eine ovale Form darstellen. Auch Kombinationen aus einer Rechteckform mit einem Halbkreis sind ebenso denkbar. Ebenso wird diese Fläche wieder in mehrere Sektoren, hier vorzugsweise vier Sektoren 33‘, 34‘, 37‘, 39‘ mit einem

Kreismittelpunkt 31‘ unterteilt und die Abtragung vom Mate- rial in der ersten Abtragslinie erfolgt sektorweise. Dabei können die Laserstrahlen entsprechend der Krümmung des äuße- ren Rands des jeweiligen Sektors 37` gekrümmt verlaufen oder werden entsprechend geradlinig geführt (Sektor 33`). Um ausgehend von Figuren 1, 2, 3 oder 4 ein Durchgangsloch zu erzeugen oder eine weitere Abtragsebene zum Materialabtrag zu erzeugen, wird die Abfahrstrategie entsprechend fortgeführt, wobei man sinnvollerweise dann die zweite Abtragsebene wieder mit dem Sektor beginnt, mit dem man für die erste abzutra- gende Ebene angefangen hat. Ein Bauteil kann mehrere solche Durchgangslöcher oder abzu- tragende Flächen 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, … aufweisen. Dies sind bei Turbinenschaufeln Kühlluftreihen 60, wie es schematisch in Figuren 5, 6 dargestellt ist. Auch hier wird in nicht ein- schränkender Weise wieder eine Trapezform verwendet, um die Erfindung darzustellen, wobei gedachte Linien die jeweiligen ersten Sektoren 40‘, 40‘‘, 40‘‘‘, … der jeweiligen Fläche 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘ darstellen. Bei einer solchen Kühlluftreihe 60 wird nicht zuerst ein Sek- tor 40 einer Fläche 1‘ vollständig in einer ersten

Abtragsebene abgetragen, sondern der Laserstrahl wandert ent- lang der Längsausrichtung der Kühlluftreihe 60 zu der zweiten Trapezform bzw. zweiten ersten Fläche eines zweiten Sektors 40``, um dort Material abzutragen, wie es mit der

Abtragslinie 61‘‘ und nachfolgend 61‘‘‘ dargestellt ist. Auch hier beginnt das erste Abtragen von Material vorzugsweise von einer Seitenlinie 4`, 4``,… der abzutragenden Fläche 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, …. Sind alle erste Sektoren (40`, 40``, 40```) der herzustellen- den Kühlluftlöcher einer Kühlluftreihe 60 entlang der Seiten- linien 4`, 4``,… bearbeitet, so wird nachfolgend parallel oder angepasst zu der ersten, insbesondere geradlinig verlau- fenden Abtragslinie 61‘, 61‘‘ entlang einer verschobenen Abtragslinie 62‘ Material abgetragen, wobei dann der Laser wiederum zu der zweiten Fläche 1‘‘ verfahren wird, um dort Material abzutragen bis zum Ende der Kühlluftreihe. (Fig. 6.) Am Ende dieses ersten Schritts ist in der Kühlluftreihe 60 jeweils nur in den ersten Sektoren 40‘, 40‘‘, … vollständig in einer ersten Abtragsebene Material abgetragen. Nachfolgend erfolgt der Abtrag für die anderen Sektoren. Da man bei dieser Vorgehensweise nicht nur im Randbereich be- ginnt, und dann zum Inneren verläuft, sondern für die erste abzutragende Fläche 1 quasi eine Pause einlegt, indem man im anderen Bereich Material abträgt, wird der Wärmeeintrag in das Substrat deutlich verringert. Die Laserstrahlen werden vorzugsweise geradlinig geführt. So werden bei der Erzeugung eines Materialabtrags in einem Sek- tor 40 die Laserstrahlen 51, 52, 53, 54 zum Mittelpunkt 31 hin geführt.

Ebenso können mehrere, voneinander getrennte, abzutragende lokale Flächen (1‘, 1‘‘, 1‘‘‘),

insbesondere einer Kühlluftreihe (60)

bearbeitet werden, in den sie (1`, 1``, 1```) ebenfalls in Sektoren (40‘, 40‘‘, 40‘‘‘) unterteilt werden,

wobei zuerst ein erster Sektor (40‘) einer Fläche (1) kom- plett in einer Abtragsebene entfernt wird,

der Laserstrahl entlang einer Längsausrichtung der Kühlluft- reihe (60) zur direkt nächsten Fläche (1``) und einem ersten Sektor (40´´) der nächsten Fläche (1``) geführt wird,

und der erste Sektor (40``) der nächsten Fläche (1``) kom- plett entfernt wird,

bis alle erste Sektoren (40`, 40``, 40```) der Flächen (1`, 1``, 1```) bearbeitet sind und

dann entsprechend die anderen Sektoren einzeln und nacheinan- der der benachbarten Flächten (1`, 1``, 1```) bearbeitet wer- den und dies für weitere Abtragebenen wiederholt wird.