家用器具部件的具有表面的雙重結(jié)構(gòu)化的制造方法及家用器具部件與流程

本發(fā)明涉及一種家用器具部件的制造方法，其中設(shè)有具有金屬表面的基礎(chǔ)元件。所述表面通過(guò)激光束結(jié)構(gòu)化。此外，本發(fā)明還涉及一種家用器具部件。

背景技術(shù)：

用于制造大部分的不同種類的家用器具部件的方法是廣為人知的。家用器具部件在這方面例如可以是儀表板或者外殼元件。特別是它們?cè)诖丝捎山饘僦瞥?。在這方面還已知，通過(guò)直接將激光束作用于這種金屬部件表面，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，以便在此例如形成標(biāo)識(shí)，所述標(biāo)識(shí)向使用者示意家用器具部件所安裝的家用器具的特定操作程序。此外，通過(guò)激光加工也可在這種家用器具部件上永久性地形成例如呈文字形式的另外的信息。

對(duì)于這種家用器具部件的特定表面加工，另外還已知，施加附加的涂層，以便保護(hù)家用器具部件例如免受擦傷等。此外，還已知具有防水或者產(chǎn)生水珠的功能的涂層。

但是出于這個(gè)目的，需要附加的涂層和進(jìn)而的附加的制造花費(fèi)。另一方面，這樣的元件即使可完全由特定塑料制造，但是會(huì)因此相當(dāng)?shù)叵拗频剿鼈冊(cè)诩矣闷骶咧械氖褂煤蛻?yīng)用的選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法和一種家用器具部件，借助于所述方法或通過(guò)所述家用器具部件，通過(guò)使用激光結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)出功能得到改進(jìn)的表面。

該任務(wù)通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的方法和家用器具部件來(lái)解決。

在根據(jù)本發(fā)明的制造家用器具部件的方法中，設(shè)置該家用器具部件的基礎(chǔ)元件，使得該基礎(chǔ)元件至少部分地設(shè)計(jì)成由金屬制成，由此至少部分地包含金屬的表面。所述表面通過(guò)至少一道激光束結(jié)構(gòu)化。本發(fā)明的一個(gè)基本想法體現(xiàn)為激光束在表面上形成具有多個(gè)結(jié)構(gòu)元素的宏觀結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)元素彼此間隔開地布置，其中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)元素的尺寸為微米級(jí)別。在結(jié)構(gòu)元素之間的連接區(qū)域中，金屬表面由激光束加工，從而產(chǎn)生與宏觀結(jié)構(gòu)相比的精細(xì)的納米級(jí)別的結(jié)構(gòu)。通過(guò)由激光束直接作用在表面上而生成的該非常特定的整體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)元件以及進(jìn)而的家用器具部件的功能能夠得到提高。在此，能夠在沒(méi)有有助于該功能的附加涂層的情況下實(shí)現(xiàn)家用器具部件的功能。特別是通過(guò)位于金屬的基礎(chǔ)元件的表面上的該特定的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，促就了基礎(chǔ)元件的以及進(jìn)而的家用器具部件的附加功能，該功能能夠特別地引起施加的液體介質(zhì)形成珠狀，然后這些介質(zhì)從相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化表面滴落。

在一有利實(shí)施例中，宏觀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元素被設(shè)計(jì)為微槽道或微槽，所述微槽道或微槽由此可以說(shuō)是作為縱向槽或管路存在。此外，結(jié)構(gòu)元素也可形成為微孔，所述微孔在此可以說(shuō)是僅在深度上延伸，而不表示在一定距離上延伸的任何槽或類似物。這些關(guān)于結(jié)構(gòu)元素的幾何學(xué)設(shè)計(jì)的多樣的可能性可以單獨(dú)地或組合地實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)元件的金屬表面上。因此，可以獨(dú)立地考慮由金屬表面的該結(jié)構(gòu)化引起的關(guān)于實(shí)現(xiàn)所述附加功能的給定的需求，并加強(qiáng)或減弱功能效果。

優(yōu)選地通過(guò)表面的雙重結(jié)構(gòu)化產(chǎn)生疏水表面，所述雙重結(jié)構(gòu)化包括宏觀結(jié)構(gòu)和精細(xì)結(jié)構(gòu)。這是特別強(qiáng)調(diào)的一個(gè)實(shí)施例，因?yàn)檫@樣通過(guò)非常有效的珠狀物的形成，施加至表面的液體介質(zhì)也可滴落。僅僅通過(guò)金屬表面的該特定的結(jié)構(gòu)化，由此也實(shí)現(xiàn)了該功能效果和進(jìn)而的該附加功能，而不需要向表面額外施加疏水涂層。因此與已知的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例相比，這是相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中需要將外周涂層施加至金屬部件，以便能夠?qū)崿F(xiàn)這種疏水性質(zhì)。

因此在一有利的方式中，疏水表面僅由金屬表面的限定的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)生，而無(wú)需額外的表面疏水涂層。

在一有利的方式中，結(jié)構(gòu)元素形成為具有相對(duì)于表面延伸的平面垂直地測(cè)量的3μm至15μm之間的深度。

結(jié)構(gòu)元素優(yōu)選地形成為具有在金屬表面延伸的平面中測(cè)量的5μm至15μm之間的尺寸、特別是這些結(jié)構(gòu)元素的上邊緣處的寬度。

優(yōu)選地，精細(xì)結(jié)構(gòu)形成為具有30mm至100mm之間的深度和/或?qū)挾取?/p>

通過(guò)微米級(jí)的結(jié)構(gòu)元素和納米級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu)的精確地用于以這種方式設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化的表面的疏水功能性的這些特定的測(cè)量指示，實(shí)現(xiàn)特別疏水的效果。

優(yōu)選地，該表面設(shè)置為由鋁制成。這是一種非常輕的金屬，因此，基礎(chǔ)元件以及家用器具部件可設(shè)置成具有最小的重量。此外，這種材料可以以有利的方式通過(guò)激光束加工，從而有助于在這種特定的情況下，以限定的、精準(zhǔn)的方式由包含微米級(jí)別的宏觀結(jié)構(gòu)和納米級(jí)別的精細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙重結(jié)構(gòu)化。

優(yōu)選地，激光束形成為具有在紫外線光譜范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。

此外，本發(fā)明還涉及一種通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法或其有利實(shí)施例制造的家用器具部件。家用器具部件例如可以是儀表板或任何其它外殼元件。

需要說(shuō)明的是，關(guān)于微米級(jí)和納米級(jí)的測(cè)量指示特別地相對(duì)于未加工的表面有待驗(yàn)證，并且在這方面確定尺寸。在這方面，因此激光束必須以限定的方式作用在之前未加工的金屬表面上，以便一方面產(chǎn)生與未加工表面相比規(guī)定在微米級(jí)別的結(jié)構(gòu)元素，然后在留在表面上的可形成為彼此間隔開的結(jié)構(gòu)元素之間的連接區(qū)域的上側(cè)，執(zhí)行激光束的另外的動(dòng)作至獲得形成納米級(jí)別的精細(xì)結(jié)構(gòu)的效果。

優(yōu)選地，激光束形成為脈沖激光束，特別地激光脈沖形成為納秒級(jí)或飛秒級(jí)，以便作用在表面上。精確地利用在紫外光譜波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激光束，通過(guò)這種特定的脈沖激光，可在金屬表面上非常精確地形成完整的結(jié)構(gòu)化。

附圖說(shuō)明

在下文中，參考示意圖更詳細(xì)地展示出本發(fā)明的實(shí)施例。這些顯示在下列圖中：

圖1制造的家用器具部件的結(jié)構(gòu)化表面的局部區(qū)段的局部透視圖；

圖2通過(guò)圖1中的結(jié)構(gòu)化的豎直剖視圖；

圖3在家用器具部件的金屬表面上產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化的第一實(shí)施例的俯視圖；

圖4家用器具部件的金屬表面上的特定結(jié)構(gòu)化的另一實(shí)施例的俯視圖；

圖5家用器具部件的金屬表面上產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化的另一實(shí)施例的俯視圖；和

圖6產(chǎn)生家用器具部件的基礎(chǔ)元件的金屬表面的結(jié)構(gòu)化的裝置的示例圖。

具體實(shí)施方式

在圖中，相同元件和具有相同功能的元件具有相同的附圖標(biāo)記。

在圖1中，以局部透視圖示出了家用器具部件1，其中，金屬表面2被特定地結(jié)構(gòu)化。通過(guò)激光束產(chǎn)生整體結(jié)構(gòu)3，使得一方面以微米級(jí)的尺寸產(chǎn)生具有彼此間隔開地布置的多個(gè)結(jié)構(gòu)元素5的宏觀結(jié)構(gòu)4。在該實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元素5被設(shè)計(jì)為微槽道或微槽，其中特別設(shè)想的是，結(jié)構(gòu)元素5被設(shè)計(jì)成從同一個(gè)方向看每一個(gè)都設(shè)計(jì)成彼此間隔開且平行地延伸的直線式微槽道或微管路。在圖1的實(shí)施例中，在垂直于前述方向的方向上，設(shè)計(jì)另外的微槽道或微槽被作為結(jié)構(gòu)元素5，所述另外的微槽道或微槽因此與在相對(duì)的另一方向延伸的結(jié)構(gòu)元素5相交或交叉。

通過(guò)該宏觀結(jié)構(gòu)4，另外形成了塔狀或柱狀的中間元素，在所述中間元素的表面處，平的連接區(qū)域6設(shè)計(jì)成表面2的剩余表面區(qū)域。因此，這些連接區(qū)域6表示相對(duì)于結(jié)構(gòu)元素5的表面區(qū)域分界區(qū)。在這些連接區(qū)域6上，即在表面2的相應(yīng)地呈現(xiàn)的表面區(qū)域上，分別設(shè)計(jì)出精細(xì)結(jié)構(gòu)7，所述精細(xì)結(jié)構(gòu)7形成為具有納米級(jí)的尺寸。為了清楚表示，在圖1中，僅標(biāo)記了相應(yīng)地附圖標(biāo)記為5、6、7的所述部件中的一部分。

在圖2中展示出豎直剖視圖，在此示例性地可以看出完整的結(jié)構(gòu)化。在此顯示了微槽道或微溝槽的深度的示例性尺寸。此外，可以看出精細(xì)結(jié)構(gòu)7的尺寸在納米級(jí)。

圖3展示了金屬表面2的特定整體結(jié)構(gòu)3的第一實(shí)施例的俯視圖。這里設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)元素5，即微槽道或微溝槽。這些微槽道或微溝槽是彼此間隔開且平行地延伸的縱向槽。在圖3的實(shí)施例中與圖1、2的說(shuō)明不同，它們?cè)O(shè)計(jì)為僅沿同一個(gè)方向。在微槽道或微溝槽之間，連接區(qū)域6設(shè)計(jì)成具有產(chǎn)生在其中的納米級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu)7。這里，為了清楚起見，僅對(duì)這些結(jié)構(gòu)元素5和精細(xì)結(jié)構(gòu)7中的一部分提供相應(yīng)的附圖標(biāo)記。

圖4以俯視圖展示出圖1、2已經(jīng)闡述了的實(shí)施例。可以分辨出相應(yīng)的棋盤式圖案。在這里，同樣為了清楚起見，也僅在某些點(diǎn)處指示出附圖標(biāo)記。

在圖5中，示出了整體結(jié)構(gòu)3的與圖3和圖4中給出的說(shuō)明不同的另一實(shí)施例的俯視圖。在圖5的實(shí)施例中，設(shè)想結(jié)構(gòu)元素5被設(shè)計(jì)為微孔并進(jìn)而被設(shè)計(jì)為盲孔。這里，連接區(qū)域6設(shè)計(jì)在間隔開地布置的結(jié)構(gòu)元素5之間，在所述連接區(qū)域6上形成精細(xì)結(jié)構(gòu)7。

通過(guò)激光加工以及進(jìn)而通過(guò)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化，由基礎(chǔ)元件1'形成家用器具部件1，實(shí)施例中提供的基礎(chǔ)元件1'優(yōu)選地由鋁制成，然后由激光束進(jìn)行加工，從而通過(guò)形成的結(jié)構(gòu)化還由從基礎(chǔ)元件1'獲得家用器具部件1。

圖6以示例性視圖展示了裝置8，通過(guò)該裝置在基礎(chǔ)元件的還未加工的表面2'處加工基礎(chǔ)元件1'，以便能夠形成整體結(jié)構(gòu)3。由激光器10產(chǎn)生的激光束9的波長(zhǎng)在紫外光譜范圍內(nèi)。在這里激光束9的強(qiáng)度大于鋁材料的消融閾值，從而可執(zhí)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化。激光束9形成為脈沖激光束，并且優(yōu)選地可以是納秒或飛秒級(jí)的。

如從圖6中可以看出但在此僅示例性地理解的那樣，激光器10發(fā)射的激光束被引導(dǎo)通過(guò)聲光調(diào)制器11，以獲得期望的頻率。然后將激光束9引導(dǎo)至多個(gè)反射鏡12、13、14和15，進(jìn)入光束擴(kuò)展器16并從那里被引導(dǎo)至衰減器17中。激光束然后通過(guò)反射鏡18聚焦至固定的光學(xué)系統(tǒng)19或振鏡掃描器20，所述反射鏡18的運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)控制。基礎(chǔ)元件1'附接至加工臺(tái)21并可在其上沿所有三個(gè)空間方向移動(dòng)。

為了產(chǎn)生尺寸在微米級(jí)的結(jié)構(gòu)元素，聚焦的激光束優(yōu)選地在10μm至30nm之間并且直接指向表面2。

優(yōu)選地，激光能量達(dá)到300mw至1w，脈沖重復(fù)率在50khz到200khz之間。掃描速率優(yōu)選地在50nm/s到200nm/s之間。光束的偏移優(yōu)選地達(dá)到5μm到50μm，而激光束的光斑尺寸優(yōu)選地達(dá)到10μm到15μm。

表面2上形成的整體結(jié)構(gòu)3然后形成超疏水表面，而不需要具有疏水材料的附加的特定涂層。

附圖標(biāo)記列表

1家用器具部件

1'基礎(chǔ)元件

2表面

2'表面

3整體結(jié)構(gòu)

4宏觀結(jié)構(gòu)

5結(jié)構(gòu)元素

6連接區(qū)域

7精細(xì)結(jié)構(gòu)

8裝置

9激光束

10激光器

11調(diào)制器

12反射鏡

13反射鏡

14反射鏡

15反射鏡

16光束擴(kuò)展器

17衰減器

18反射鏡

19固定的光學(xué)系統(tǒng)

20振鏡掃描器

21加工臺(tái)