ES2645515T3 - Procedimiento para la formación de una línea de debilidad en un elemento de recubrimiento mediante la remoción de material usando rayos láser pulsados - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la formación de una línea de debilidad (2) mediante la remoción de material en un elemento de recubrimiento (1), que presenta un lado visible (11) y un lado posterior (12) opuesto al lado visible (11), en el que impulsos de láser (3), con una energía determinada por una amplitud de impulso y una longitud de impulso, se dirigen sobre el lado posterior (12) y a una velocidad de avance, varias veces repetidos en cada ciclo de mecanizado (Z), introducen a lo largo de una línea imaginaria (20) energía en el elemento de recubrimiento (1), con lo que debido a la remoción de material se forma la línea de debilidad (2) con por lo menos una ranura (21) que presenta una longitud de ranura (I) y un espesor de pared residual de una pared residual adyacente al lado visible (11) por debajo de la por lo menos una ranura (21), que se reduce con cada ciclo de mecanizado (Z), se reduce hasta tal punto que las fracciones de energía de la energía de los impulsos de láser (3), que se transmiten a través de la pared residual, son detectadas por una disposición de sensor (8), con lo que se detecta el espesor de pared residual, caracterizado por que a lo largo de la por lo menos una ranura (21), de forma puntual a lo largo de la línea imaginaria (20), en por lo menos un primer segmento (4) con una primera longitud (I4) se introduce una mayor energía que en por lo menos un segundo segmento (5) con una segunda longitud (I5), de tal manera que en cada caso un primer espesor de segmento de pared residual (r4) de un primer segmento de pared residual (R4) de la pared residual a lo largo del por lo menos un primer segmento (4) se reduce más rápidamente que un segundo espesor de segmento de pared residual (r5) de un segundo segmento de pared residual (R5) de la pared residual a lo largo del por lo menos un segundo segmento (5), por lo que se detecta en cada caso el primer espesor de segmento de pared residual (r4) del primer segmento de pared residual (R4) a lo largo del por lo menos un primer segmento (4), antes de que se detecte el segundo espesor de segmento de pared residual (r5) para el segundo segmento de pared residual (R5) a lo largo del por lo menos segundo segmento (5), de lo que se sacan conclusiones sobre el segundo espesor de segmento de pared residual (r5) del segundo segmento de pared residual (R5) a lo largo del por lo menos un segundo segmento (5), sin que se detecte el mismo.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la formacion de una ilnea de debilidad en un elemento de recubrimiento mediante la remocion de material usando rayos laser pulsados

La presente invencion se refiere a un procedimiento para formar una llnea de debilidad en un elemento de recubrimiento mediante la remocion de material a traves de rayos laser, segun se conoce en el genero por el documento DE 10 2013 104 138 B3.

En los vehlculos o medios de transporte en general, el uso de sistemas de airbag hoy en dla es estandar. Para no perturbar la percepcion estetica de los pasajeros, los airbags se disponen de manera lo menos visible posible detras de partes del revestimiento interior de los vehlculos. El revestimiento interior, en lo sucesivo denominado como elemento de recubrimiento, normalmente consiste en piezas conformadas estables y planas, hechas de material plastico o de materiales compuestos. Debido a que los airbags en caso de activacion se expulsan a traves del elemento de recubrimiento, en el elemento de recubrimiento deben proveerse tapas para airbag. Las tapas para airbag frecuentemente estan formadas por zonas especialmente construidas del elemento de recubrimiento, que a lo largo de los bordes de las tapas de airbag presentan sitios de fractura incorporados, por los que se asegura la rotura y apertura segura y definida del elemento de recubrimiento.

En las formas de realizacion de alta calidad de los elementos de recubrimiento, una capa estable, que define la forma, frecuentemente se provee con materiales de revestimiento, por los que la superficie orientada hacia la cabina de pasajeros del elemento de recubrimiento que se mejora de manera optica y haptica. Estos materiales de revestimiento normalmente consisten en materiales de espuma, as! como materiales flexibles y de pared delgada, tales como hojas de plastico, cuero sintetico, generos textiles, velos de microfibras o cuero natural. Para el despliegue seguro del airbag, los materiales de revestimiento en la zona de las tapas para airbag deben proveerse con sitios de fractura nominal. Al igual que en las capas estables que definen la forma, para esto se incorporan llneas de debilidad. Por razones opticas, la incorporacion de las mismas normalmente se efectua en el lado posterior, no visible desde la cabina de pasajeros, del material de recubrimiento. Ademas de una resistencia a la rotura restante exactamente ajustable de la llnea de debilidad, los maximos requerimientos de calidad para las superficies solo se cumplen si la llnea de debilidad en el lado visible al pasajero del material de recubrimiento no puede ser percibida de manera optica ni haptica.

Para incorporar llneas de debilidad, se dispone de una serie de procedimientos.

Un procedimiento, en el que por medio de rayos laser se incorporan debilitaciones en un elemento de recubrimiento formado por capas (denominado all! como compuesto decorativo), se desvela en el documento de patente DE 10 2006 054 592 B3. Un compuesto decorativo normalmente esta formado por un material decorativo en el lado visible y un material de soporte de la decoracion, entre los que se dispone una o varias capas de un material de acolchado. La debilitacion se incorpora en varias etapas de trabajo consecutivas. En una primera etapa de trabajo, se efectua una debilitacion previa no penetrante del soporte de decoracion, de tal manera que en las zonas previamente debilitadas en por lo menos una segunda etapa de trabajo se efectua una debilitacion posterior, en forma de agujeros de perforacion que penetran a traves del soporte de decoracion. Entre las zonas previamente debilitadas o los agujeros de perforacion quedan sitios no debilitados, que en una segunda etapa de trabajo se debilitan posteriormente mediante por lo menos un agujero ciego. Sin embargo, el documento arriba mencionado no contiene information sobre la ejecucion de los agujeros de perforacion o para la adaptation de la profundidad de perforacion a las variaciones de espesor de los materiales decorativos.

Otro procedimiento mediante rayos laser se describe en el documento DE 11 2006 000 443 T5. En dicho procedimiento se usan rayos laser pulsados para incorporar agujeros de perforacion en elementos de recubrimiento (en ese caso, recubrimientos de airbag), por ejemplo, de salpicaderos o tableros de instrumentos. Un tablero de instrumentos esta formado por lo menos por una capa de base y una capa de piel mas delgada (lado visible) de material plastico. Los agujeros de perforacion se forman desde el lado de la capa de base y pueden extenderse hasta la capa de piel. Mediante el uso de impulsos de laser con diferente duration de impulso, se forman depresiones principales profundas y depresiones auxiliares menos profundas. Pero tampoco en este documento se menciona el ajuste de la profundidad de perforacion a las posibles variaciones de espesor de las capas.

Un procedimiento, en el que una llnea de debilidad se produce mediante la perforacion de un elemento de recubrimiento (denominado all! como pieza de revestimiento) con una capa decorativa de cuero por medio de un rayo laser pulsado, se desvela en el documento WO 2005/049261 A1. La perforacion se compone de una pluralidad de diferentes agujeros de perforacion, que se disponen a lo largo de la llnea de debilidad y que estan separados entre si por puentes restantes.

Al igual que en el estado de la tecnica al que se refiere el documento WO 2005/049261 A1 arriba mencionado, la formacion de la llnea de debilidad se realiza durante un solo movimiento relativo ejecutado por el rayo laser con respecto al material de revestimiento, en el que consecutivamente se completa un agujero de perforacion tras otro. Mediante de la adaptacion correspondiente desde la duracion del impulso y de la potencia del laser, en combination

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con la velocidad del movimiento relativo, se ejerce una influencia sobre la profundidad de la perforacion, es decir, se ajusta el espesor de pared restante del material de revestimiento.

Adicionalmente, se proponen medidas por las que se mantiene reducida la carga termica a la que se somete el material de revestimiento durante el mecanizado laserico. Para esto, la formation de los agujeros de perforacion dispuestos consecutivamente en la llnea de debilidad se efectua mediante impulsos de laser cortos o ultracortos y con las correspondientes pausas entre los diferentes impulsos de laser. De manera correspondiente al procedimiento descrito, se debe partir de la suposicion de que las mencionadas pausas se logran mediante una reduction de la frecuencia de repetition de impulsos, de tal manera que las aportaciones de energla de los impulsos de laser que de otra manera inciden con una frecuencia mayor no pueden sumarse a lo largo del tiempo.

En comparacion con los procedimientos anteriormente mencionados, con este procedimiento se puede producir una llnea de debilidad con una resistencia a la rotura definida y con una amplitud de variation sustancialmente menor de la resistencia a la rotura. Debido a las pausas que se deben cumplir entre los impulsos de laser y la frecuencia de repeticion de impulsos del laser reducida correspondientemente, se ralentiza el proceso de mecanizado.

Un procedimiento de desarrollo similar se desvela en el documento de patente DE 10 2007 013 108 B3. El elemento de recubrimiento que se va a perforar en este caso, presenta en el desarrollo de la llnea de perforacion que se va a zonas alternadas con un mayor y un menor espesor de material, en las que el laser pulsado se aplica respectivamente en un primer o un segundo regimen laserico, con el fin de producir los espesores de pared residuales deseados de los agujeros ciegos. La detection de las zonas de espesor del material se realiza en el primer regimen laserico mediante una secuencia definida y constante de impulsos de indication de la radiation laserica, que se aplica al comienzo de cada agujero de perforacion. En la zona de espesor reducido del material, la secuencia de impulsos de indicacion es suficiente para formar un agujero ciego hasta la deteccion de la radiacion laserica transmitente. En la zona de gran espesor del material, con la secuencia de impulsos de indicacion no se puede lograr una perforacion suficiente, de tal manera que despues de transcurrir la secuencia de impulsos de indicacion se cambia al segundo regimen laserico con una mayor potencia de laser para la formacion del agujero ciego. Debido al principio en que se basa, este procedimiento no es apropiado para ajustar el valor del espesor de pared residual.

En el documento de patente antes mencionado DE 10 2013 104 138 B3 se describe un procedimiento para la incorporation de una llnea de debilidad definida en un material de revestimiento mediante la remocion de material, en el que la conduction en forma de llneas de un rayo laser pulsado, como se conoce tambien de las publicaciones precedentes, es una repeticion multiple de un movimiento de exploration, en el que a lo largo de la llnea se emite solamente un impulso de laser por cada sitio de incidencia. A este respecto, los parametros del impulso de laser se seleccionan de tal manera que el mismo produce una aportacion de energla que en el respectivo sitio de incidencia lleva a un calentamiento del material de revestimiento a una temperatura situada por encima de un umbral de ablation, aunque las temperaturas en las zonas limitantes con el respectivo sitio de incidencia del material de revestimiento se mantienen por debajo de una temperatura llmite, que llevarla a cambios en la estructura del material de revestimiento.

La repeticion multiple del movimiento de exploracion puede efectuarse hasta alcanzar un reducido espesor de pared residual, en la que un sensor detecta la radiacion laserica transmitida entonces. Cuando se alcanza el espesor de pared residual mlnimo admisible en un sitio de incidencia individual, durante el movimiento de exploracion se produce una desconexion puntual local del rayo laser.

Para que por cada sitio de incidencia solo incida un impulso de laser, la velocidad del movimiento de exploracion y la frecuencia de repeticion de los impulsos del rayo laser pulsado estan armonizadas entre si.

Alternativamente, el rayo laser puede conectarse y desconectarse ventajosamente de acuerdo con un regimen fijo durante el movimiento de exploracion repetido, en lo que la llnea de debilidad producida a lo largo de la llnea presenta la forma de una llnea de ranura-puente con una yuxtaposicion alternada de ranuras y puentes.

Debido a que por cada sitio de incidencia se detecta que se haya alcanzado un espesor de pared residual mlnimo, se puede formar una llnea de debilidad que independientemente de las variaciones de espesor del material presenta una resistencia a la rotura constante a lo largo de su longitud. Por lo tanto, la magnitud de la resistencia a la rotura no puede influenciarse a traves del espesor de pared residual y, por ende, tiene que ajustarse mediante el numero de sitios de incidencia o, respectivamente, de agujeros de perforacion formados que penetran a traves del material excepto por una pared residual, y por sus distancias de separation mutuas o longitudes de puente. Sin embargo, con este procedimiento no se pueden producir agujeros de perforacion o ranuras con diferentes espesores de pared residual o, respectivamente, con espesores de pared residual que todavla no pueden detectarse, ya que la radiacion de laser eventualmente transmitente todavla se ubica por debajo del valor de umbral del sensor. Por esta razon, el espesor de pared residual solo se puede usar de manera muy limitada para ajustar la resistencia a la rotura deseada o el grado de debilitation, respectivamente, y para algunos materiales el procedimiento resultaba completamente inapropiado, ya que un espesor de pared residual mlnimo a lo largo de toda la llnea de debilidad entera no garantiza una invisibilidad permanente.

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En un procedimiento o un recubrimiento de airbag, respectivamente, desvelado en el documento de patente EP 0 991 551 B1, una linea de debilidad se produce mediante la yuxtaposicion de una pluralidad de agujeros de perforacion producidos consecutivamente mediante un rayo laser pulsado. Los agujeros de perforacion pueden formarse de manera mutuamente solapada o distanciados entre si mediante puentes restantes. Los agujeros de perforacion se completan en cuanto una transmision de la radiacion laserica es detectada por el material residual restante. Ademas de la perforacion, tambien se pueden formar lineas de debilidad, secciones en la linea de debilidad o agujeros individuales, sin perforar completamente el material. La profundidad de esta debilitacion no penetrante se puede estimar y ajustar basandose en el numero de impulsos y/o la duracion de los impulsos que se requieren para formar una perforacion. No obstante, el mencionado documento no desvela informacion mas precisa sobre el ajuste de la profundidad.

El objetivo de la presente invencion consiste en mejorar un procedimiento de acuerdo con los documentos anteriormente mencionados DE 10 2013 104 138 B3 y EP 0 991 551 B1 de tal manera que con el mismo se puede producir una linea de debilidad en un elemento de recubrimiento que presente ranuras con un espesor de pared residual libremente seleccionable.

Este objetivo se logra a traves de un procedimiento para la formacion de una linea de debilidad mediante la remocion de material en un elemento de recubrimiento, que presenta un lado visible y un lado posterior opuesto al lado visible, de acuerdo con la reivindicacion 1. Al igual que en el estado de la tecnica, a este respecto se dirigen impulsos de laser, con una energia determinada por una amplitud de los impulsos y una duracion de los impulsos, sobre el lado posterior, y los mismos se guian con una determinada velocidad de avance, y de manera varias veces repetida respectivamente en un ciclo de mecanizado, a lo largo de una linea imaginaria. A este respecto, la energia de los impulsos de laser se introduce en el elemento de recubrimiento. Se forma una linea de debilidad debido a una remocion de material en forma de por lo menos una ranura con una determinada longitud de ranura. Una pared residual existente por debajo de la por lo menos una ranura y colindante con el lado visible presenta un espesor de pared residual que disminuye en creciente medida con cada ciclo de mecanizado, hasta que llega a ser tan reducida que fracciones de energia de los impulsos de laser, que se transmiten a traves de la pared residual, son detectadas por una disposicion de sensores dispuestos en el lado visible.

Para la presente invencion es esencial que a lo largo de la por lo menos una ranura se incorpore puntualmente a lo largo de la linea imaginaria en por lo menos un primer segmento con una primera longitud una mayor energia que en por lo menos un segundo segmento con una segunda longitud, de tal manera que respectivamente un primer espesor de segmento de pared residual de un primer segmento de pared residual de la pared residual a lo largo del por lo menos un primer segmento se reduzca mas rapidamente que un segundo espesor de segmento de pared residual de un segundo segmento de pared residual de la pared residual a lo largo del por lo menos un segundo segmento, por lo que respectivamente el primer espesor de segmento de pared residual del primer segmento de pared residual a lo largo del por lo menos un primer segmento se detecta antes de que se pueda detectar el segundo espesor de segmento de pared residual para el segundo segmento de pared residual a lo largo del por lo menos un segundo segmento, y en base a ello se saquen conclusiones sobre el segundo espesor de segmento de pared residual del segundo segmento de pared residual a lo largo del por lo menos un segundo segmento, sin detectar el mismo.

De manera ventajosa, la introduccion de energia por cada ranura se efectua a lo largo de la longitud de la ranura del por lo menos un primer segmento por lo menos en el primero de los ciclos de mecanizado mediante por lo menos uno de los impulsos de laser. Este presenta una longitud de impulso comparativamente corta y en otros ciclos de mecanizado adicionales a lo largo de la longitud de la ranura, la introduccion de energia se efectua a traves de uno de los impulsos de laser que presenta una longitud de impulso comparativamente larga.

A este respecto, es ventajoso si la amplitud de impulso de los impulsos de laser se mantiene igual respectivamente a lo largo de uno de los ciclos de mecanizado.

Alternativamente, la introduccion de energia por ranura y por ciclo de mecanizado se puede efectuar ventajosamente con respectivamente por lo menos uno de los impulsos de laser iguales, que presenta una modulacion de amplitud a lo largo de su longitud de impulso, con una amplitud de impulso comparativamente mayor para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un primer segmento y una amplitud de impulso comparativamente menor para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un segundo segmento.

Asimismo, la introduccion de energia por ranura y por ciclo de mecanizado se puede efectuar ventajosamente con una misma secuencia de impulsos de laser, en la que por lo menos uno de los impulsos de laser presenta una amplitud de impulso comparativamente mayor para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un primer segmento y varios de los impulsos de laser se suceden directamente, que presentan una amplitud de impulso comparativamente menor para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un segundo segmento.

Tambien es ventajoso si la introduccion de energia por ranura y por ciclo de mecanizado se efectua con una misma secuencia de impulso de laser, en la que por lo menos uno de los impulsos de laser presenta una longitud de impulso comparativamente mas larga para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un primer segmento y varios de los impulsos de laser inmediatamente consecutivos presentan una amplitud de impulso comparativamente menor para la introduccion de energia a lo largo de la longitud del por lo menos un segundo

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segmento. A este respecto, la amplitud de impulso de los impulsos de laser con la longitud de impulso comparativamente mas larga no es mayor que la amplitud de impulso de los impulsos de laser con la longitud de impulso comparativamente mas corta.

Es particularmente ventajoso, si la introduccion de energla por ranura a lo largo de la longitud del por lo menos un primer segmento por lo menos en el primero de los ciclos de mecanizado se efectua mediante por lo menos uno de los impulsos de laser y a lo largo de la longitud de la ranura en otros ciclos de mecanizado adicionales la introduccion de energla se efectua con respectivamente una misma secuencia de impulsos de laser, en lo que la secuencia de impulsos de laser comprende un numero mayor de impulsos de laser que los impulsos de laser aplicados durante la introduccion de energla por ranura en el por lo menos primer ciclo de mecanizado y la longitud de impulso y la amplitud de impulso de todos los impulsos de laser se mantiene constante por lo menos durante uno de los ciclos de mecanizado.

Despues de los ciclos de mecanizado, que determinan el procedimiento, se puede efectuar un mecanizado adicional de los segundos segmentos.

La presente invencion se explica mas detalladamente a continuacion en base a ejemplos de realizacion con referencia a las figuras adjuntas. En los dibujos correspondientes:

Las Fig. 1a - 1g

Las Fig. 2a - 2g

Las Fig. 3a - 3g

Las Fig. 4a - 4g

Las Fig. 5a - 5g

Las Fig. 6a - 6g

La Fig. 7

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un primer ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un segundo ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un tercer ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un cuarto ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un quinto ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestran diagramas de potencia-tiempo de los impulsos de laser para la produccion de una ranura de acuerdo con un sexto ejemplo de realizacion del procedimiento, as! como una llnea de debilidad a modo de ejemplo producida con esto en vista de seccion y en vista desde arriba.

muestra un esquema de principio de un dispositivo para la realizacion del procedimiento.

A traves del procedimiento, en un elemento de recubrimiento 1 se forma una llnea de debilidad definida 2, a lo largo de la que el elemento de recubrimiento 1 presenta una resistencia a la rotura definida y, por lo tanto, puede ser desgarrada con una fuerza de rotura definida. Bajo un “elemento de recubrimiento 1” se ha de entender cualquier pieza de revestimiento interior de un vehlculo, detras del que se puede disponer un airbag, no importa si presenta una sola capa o varias capas.

La incorporacion de la llnea de debilidad 2 se efectua mediante la remocion de material mediante un rayo laser pulsado 7. La llnea de debilidad 2 se forma en un lado posterior 12 del elemento de recubrimiento 1 que posteriormente en el estado ya montado no es visible para el observador, quedando invisible al observador y no perceptible al tacto en un lado 11 expuesto a la vista del observador.

La llnea de debilidad 2 puede estar formada por una ranura 21 individual o por una pluralidad de ranuras 21, que estan separadas entre si por respectivamente un puente 22. Es esencial para la presente invencion es la produccion de las ranuras 21.

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En principio, el rayo laser pulsado 7, emitido por un laser 6, se dirige sobre el lado posterior 12 del elemento de recubrimiento 1 y se gula a una determinada velocidad de avance varias veces a lo largo de una llnea imaginaria 20, a lo largo de la que se debe formar la llnea de debilidad 2.

Para alcanzar una alta velocidad de avance, el rayo laser pulsado 7 preferentemente se mueve sobre el elemento de recubrimiento 1 dispuesto de forma estacionaria, preferentemente mediante un escaner 9. A este respecto, el mecanizado se puede efectuar siempre en el mismo sentido direccional, o tambien en un sentido direccional alternado.

Los impulsos de laser 3 que forman el rayo laser pulsado 7 inciden a lo largo de la llnea imaginaria 20 sobre el elemento de recubrimiento 1. El paso respectivamente unico del rayo laser 7 a lo largo de la llnea imaginaria 20 se ha de entender en lo sucesivo como un ciclo de mecanizado Z, de tal manera que el procedimiento comprende varios ciclos de mecanizado Z. Con cada ciclo de mecanizado Z, por el efecto de por lo menos uno de los impulsos de laser 3 y por ende mediante la introduccion de su energla en el elemento de recubrimiento 1, se remueve material.

Debido a faltas de homogeneidad en el material del elemento de recubrimiento 1, por ejemplo, la remocion de material, a pesar de que los parametros del procedimiento se mantienen constantes, puede producirse de manera diferentemente rapida en una ranura 21 en proceso de formacion y entre diferentes ranuras 21. Debido a esto, a medida que aumenta el numero de ciclos de mecanizado Z, las ranuras 21 no presentan una profundidad uniformemente mayor, y el espesor, en lo sucesivo denominado como espesor de pared residual, de una pared residual que queda debajo de las ranuras 21, tampoco se reduce de la misma manera con un espesor constante del elemento de recubrimiento 1 y un material homogeneo del elemento de recubrimiento 1. En base a una fraccion de energla detectada o senal de sensor, respectivamente, se puede determinar el espesor de pared residual si se conocen los parametros del material.

Si la llnea imaginaria 20 se entiende como una yuxtaposicion de puntos imaginarios, la idea de la presente invencion se puede explicar por el hecho de que los puntos de la llnea imaginaria 20, mediante los que se forma una ranura 21, considerados a lo largo del tiempo de mecanizado total de todos los ciclos de mecanizado Z del procedimiento, se someten a una energla comparativamente mayor o a una energla comparativamente menor. A lo largo de puntos individuales o de puntos inmediatamente adyacentes, que se someten a la energla comparativamente mayor, se forman primeros segmentos 4 de las ranuras 21. A lo largo de los puntos inmediatamente adyacentes, que se someten a la energla comparativamente menor, se forman segundo segmento 5 de las ranuras 21. Un. Puede describirse, por ejemplo, como la seccion transversal mas pequena posible de un impulso de laser 3 que incide con una longitud de impulso minima w.

Por lo tanto, cada ranura 21 presenta por lo menos un primer segmento 4, que se extiende respectivamente a lo largo de uno o varios puntos de la linea imaginaria 20, y por lo menos un segundo segmento 5. El o los segundos segmentos 5 comprenden todos los puntos de la linea imaginaria 20, en los que se introduce una energia comparativamente menor.

Por lo tanto, la pared residual de una ranura 21 se compone de primeros segmentos de pared residuales R4 con un primer espesor de segmento de pared residual r4 debajo de los primeros segmentos 4 y los segundos segmentos de pared residual R5 con un segundo espesor de segmento de pared residual r5 debajo de los segundo segmento 5. Los primeros y los segundos espesores de segmento de pared residual u, r5 pueden variar respectivamente dentro o tambien entre las ranuras 21 despues de cada ciclo de mecanizado Z. Solo al final del procedimiento, el primer espesor de segmento de pared residual u y el segundo espesor de segmento de pared residual r5 son respectivamente iguales a lo largo de la linea de debilidad 2.

Una longitud de ranura I de la ranura 21 se compone del numero de primeros segmentos 4 multiplicado por la primera longitud I4 de uno de los primeros segmentos 4 y el numero de los segundo segmento 5 multiplicado por la segunda longitud I5 de uno de los segundo segmento 5.

En principio es suficiente si una ranura 21 solo presenta un primer segmento 4 y si este solo es muy corto, practicamente puntual.

Una disposicion de sensor 8 dispuesta en el lado visible 11 del elemento de recubrimiento 1 a lo largo de la linea imaginaria 20 detecta las fracciones de energia transmitidas a traves de los primeros segmentos de pared residual R4 por lo menos un impulso de laser 3, antes de que se puedan detectar las fracciones de energia transmitidas a traves de los segundos segmentos de pared residual R5. Conociendo la posicion del rayo laser 7 para el momento de emitirse la senal del sensor, en la misma se puede asignar a un primer segmento de pared residual R4. La introduccion de energia a lo largo de los primeros segmentos 4 se detiene respectivamente, cuando se detecta el primer espesor de segmento de pared residual r4 o cuando el mismo haya alcanzado un valor especificado. Esto se puede efectuar para diferentes primeros segmentos 4 en diferentes ciclos de mecanizado Z, ya que, segun se ha mencionado previamente, o bien la remocion de material no se efectua de manera homogenea o debe tener una magnitud suficiente, porque, por ejemplo, el elemento de recubrimiento 1 en el lado visible 11 es un elemento

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estructurado.

El primer espesor de segmento de pared residual detectado r4 es por lo menos practicamente igual para todos los primeros segmentos 4.

Conociendo los parametros del proceso, basandose en el espesor de segmento de pared residual r4 detectado se puede deducir el segundo espesor de segmento de pared residual r5 debajo de los segundo segmento 5 respectivamente colindantes. Para esto se aplica el conocimiento adquirido sobre el efecto de la introduction de energla. En particular si el elemento de recubrimiento 1 presenta un espesor constante, lo que por ejemplo puede estar dado por una superficie estructurada del lado visible 11, o si el elemento de recubrimiento 1 comprende capas de material no homogeneas, puede ser ventajoso si a lo largo de una ranura 21 existen varios primeros segmentos 4 distanciados entre si, en los que entonces se pueda detectar el primer espesor de segmento de pared residual r4. El segundo espesor de segmento de pared residual r5 de los segundos segmentos de pared residual R5 puede ajustarse entonces de manera mas precisa, lo que es ventajoso en particular en el caso de fuertes variaciones del segundo espesor de segmento de pared residual r5 a lo largo de la ranura 21 entera, luego de un numero igual de ciclos de mecanizado Z.

La resistencia la ruptura de la llnea de debilidad 2 puede ajustarse as! mediante un segundo espesor de segmento de pared residual r5 a las propiedades del elemento de recubrimiento 1 en la zona de las ranuras 21. En particular si el elemento de recubrimiento 1 en el lado visible 11 presenta una capa resistente a la rotura que es solo poco transparente a los impulsos de laser 3, este procedimiento es muy ventajoso.

Debido a que con relation a la longitud de ranura I solo en los primeros segmentos 4 con una corta primera longitud I4 se efectua una remocion de material tan profunda que fracciones de energla de por lo menos un impulso de laser 3 se transmiten a traves de los primeros segmentos de pared residual restantes R4, para las segundas longitudes I5 mas largas se tiene una libertad de decision con respecto a una remocion adicional de material a lo largo de los segundos segmentos 5.

De esta manera se puede detener la remocion adicional de material, y el segundo espesor de segmento de pared residual restante r5 seguira siendo entonces mayor que el primer espesor de segmento de pared residual r4. Tambien es posible que en ciclos de mecanizado Z adicionales, posteriores al procedimiento, se efectue una remocion adicional de material a lo largo de los segundos segmentos 5, sin que, o solo hasta que, el segundo espesor de segmento de pared residual r5 alcance el primer espesor de segmento de pared residual r4 que entonces era constante.

Para el mecanizado adicional tambien se podrlan modificar los parametros del proceso, de tal manera que, por ejemplo, el segundo espesor de segmento de pared residual r5 se aproxime mas lentamente al primer espesor de segmento de pared residual r4 que entonces permanecera constante.

La ventaja del procedimiento consiste en particular que la resistencia a la rotura se puede influenciar comparativamente mejor mediante una variation del segundo espesor de segmento de pared residual r4 que si de acuerdo con el estado de la tecnica la remocion de material su totalidad se efectua a lo largo de una pluralidad de ciclos de mecanizado Z, hasta que el espesor de pared residual a lo largo de la longitud de ranura I entera se pueda detectar y por ende sea muy reducida, por lo que el mecanizado se detiene localmente cuando se haya detectado el espesor de pared residual.

Los ejemplos de realization del procedimiento difieren principalmente por diferentes numeros de impulsos de laser 3, impulsos de laser 3 con diferente longitud de impulso w y/o diferente amplitud de impulso A dentro de ciclos de mecanizado Z individuales y/o entre los ciclos de mecanizado Z que estan involucrados en la formation de una ranura 21. La introduccion de una mayor energla en el elemento de recubrimiento 1 a lo largo de los primeros segmentos 4 puede efectuarse as! mediante diferentes reglmenes de impulsos.

Antes de que en uno de los ciclos de mecanizado Z la ranura 21 entera se exponga la energla, en ciclos de mecanizado Z previos pueden exponerse a la energla solamente los primeros segmentos 4, lo que corresponde a un tratamiento previo en el tiempo.

Tambien es posible que la mayor introduccion de energla se efectue a lo largo de los primeros segmentos 4 mediante modulation de la amplitud de impulsos y/o entre la longitud de impulsos.

Decisivo es que a lo largo de los primeros segmentos 4 durante los ciclos de mecanizado Z se introduzca una mayor cantidad de energla.

En particular la introduccion de una diferentes distribution de energla a lo largo de la longitud de ranura I se describe a continuation con referencia a diferentes ejemplos de realizacion para el procedimiento.

En las Fig. 1a-1g, para varios ciclos de mecanizado Z de un primer ejemplo de realizacion del procedimiento se

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muestra respectivamente un diagrama de potencia-tiempo (Fig. 1a-1d), para la suma de todos los ciclos de mecanizado Z un diagrama de potencia-tiempo (Fig. 1e), asi como una vista de seccion (Fig. 1f) y una vista desde arriba (Fig. 1g) sobre una linea de debilidad 2 producida mediante el procedimiento de acuerdo con el primer ejemplo de realizacion, formada por ranuras 21 y puentes 22. Por motivos de simplicidad, en los diagramas de potencia-tiempo solo se representa el o los impulsos de laser 3 que participen en la formation de una sola ranura 21. En un primer ciclo de mecanizado Z1, Fig. 1a, con referencia al comienzo del primer ciclo de mecanizado Z1, comenzando con un primer punto de tiempo t1, se dirige un primer impulso de laser 3 con una longitud de impulso w1 comparativamente corta sobre la linea imaginaria 20. Dentro del segundo ciclo de mecanizado Z2, la Fig. 1b, con referencia al comienzo del segundo ciclo de mecanizado Z2, comenzando en un mismo primer punto de tiempo t1, un segundo impulso de laser 3 se dirige con una longitud de impulso W1 comparativamente mas corta sobre el elemento de recubrimiento 1, por lo que se superponen las introducciones de energia efectuadas por el primer y el segundo impulso de laser 3.

Comenzando con el tercer ciclo de mecanizado Z3, hasta un enesimo ciclo de mecanizado Zn, en el que se detectan las fracciones de energia del enesimo impulso de laser 3, se dirigen impulsos de laser 3 adicionales, respectivamente referidos al comienzo del correspondiente ciclo de mecanizado Z, comenzando con un mismo primer punto de tiempo t1, sobre la linea imaginaria 20. Los impulsos de laser 3 adicionales presentan una longitud de impulso w2 comparativamente mas larga, que es tan larga que a una velocidad de avance predeterminada, respectivamente referido al correspondiente comienzo de ciclo de mecanizado, terminan en segundos puntos de tiempo t2 iguales, en los que los impulsos de laser adicionales 3 se guian a lo largo de la longitud de ranura I.

Debido a que la velocidad de avance es constante, los impulsos de laser 3 inciden en puntos de tiempo iguales, referido respectivamente al comienzo de un ciclo de mecanizado Z, sobre elementos de trayecto iguales a lo largo de la linea imaginaria 20.

Una suma de los impulsos de laser 3 sobre todos los n ciclos de mecanizado Z de muestra una introduction de energia en el lapso de tiempo entre el primer punto de tiempo t1 y el segundo punto de tiempo t2, respectivamente referido al comienzo de los ciclos de mecanizado Z.

La relation de la longitud de impulso comparativamente larga W2 con respecto a la longitud de impulso comparativamente corta W1 determina en este caso la relacion de la longitud de ranura I con respecto a la primera longitud I4 del primer segmento 4. La corta longitud de impulso w1 se ha ajustado de acuerdo con la velocidad de avance y las propiedades de transmision del material adyacente al lado visible 11 del elemento de recubrimiento 1, de tal manera que en la detection de fracciones de energia transmitida se alcanza un primer espesor de segmento de pared residual r4.

En las Fig. 1f y 1g se representa una linea de debilidad 2 en proceso de formacion a modo de ejemplo en un elemento de recubrimiento 1, que consiste en una sola capa.

Un segundo ejemplo de realizacion se muestra en analogia al primer ejemplo de realizacion en las Fig. 2a- 2g. Este ejemplo difiere del primer ejemplo de realizacion en que en lugar de solamente un impulso de laser 3 con una longitud de impulso w1 comparativamente corta, se emplean dos de tales impulsos de laser 3 en los primeros dos ciclos de mecanizado Z por cada ranura 21. Las ventajas que esto presenta ya se han mencionado anteriormente.

En las Fig. 2f y 2g se representa una linea de debilidad 2 en proceso de formacion a modo de ejemplo en un elemento de recubrimiento 1, que esta formado por tres capas. El primer espesor de segmento de pared residual r4 se detecta en este ejemplo en un punto de tiempo en el que el segundo espesor de segmento de pared residual r5 todavia es mayor que el espesor de la capa adyacente al lado visible 11.

Los dos ejemplos de realizacion arriba descritos pueden variarse, en particular si se efectua solo uno o mas de dos ciclos de mecanizado Z con los impulsos de laser 3 de longitud de impulso w1 comparativamente corta.

Tambien la potencia P de los impulsos de laser 3, que se representa sobre la amplitud de impulso A y que en este ejemplo sea considerado como constante para los impulsos de laser 3 a lo largo de un tiempo de mecanizado t, podria ser diferente para los diferentes ciclos de mecanizado Z.

De acuerdo con un tercer ejemplo de realizacion, en analogia con los ejemplos de realizacion anteriores, representados en las Fig. 3a-3g, el mecanizado de una ranura 21 se efectua en todos los ciclos de mecanizado Z respectivamente con solo un mismo impulso de laser 3, que esta modulado en su amplitud a lo largo de su longitud de impulso w. Esto crea una ventaja cronologica, ya que la remocion de material se puede efectuar en tiempo real sin perdida de tiempo. El impulso de laser 3 comienza en cada ciclo de mecanizado Z en un mismo punto de tiempo t1, referido al comienzo del respectivo ciclo de mecanizado Z. En lugar de como se representa en este ejemplo, el impulso de laser 3 tambien puede presentar solamente uno o tambien mas de dos picos de amplitud. La pausa de impulso entre dos impulsos de laser 3 consecutivos puede usarse aqui para la inversion del movimiento de avance del rayo laser pulsado 7, lo que resulta en una elevada eficiencia energetica del laser 6 respectivamente empleado.

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De acuerdo con un cuarto ejemplo de realization, en analogla a los ejemplos de realization precedentes, segun se representa en las Fig. 4a-4g, el mecanizado de una ranura 21 en todos los ciclos de mecanizado Z se efectua respectivamente con una misma secuencia de impulsos de laser 3, que presentan una misma longitud de impulso w. Dos por dos impulsos de laser 3 adyacentes presentan una gran amplitud de impulso Ai en comparacion con los demas impulsos de laser 3 con una pequena amplitud de impulso A2. La secuencia de impulso de laser 3 comienza en cada ciclo de mecanizado Z en un mismo primer punto de tiempo ti, referido al respectivo ciclo de mecanizado Z.

La longitud de impulso w preferentemente se coordina de tal manera con la velocidad de avance y la frecuencia de repetition de impulso que no se forman perforaciones individuales, sino que se forma una ranura 21. Un quinto ejemplo de realizacion, en analogla a los ejemplos de realizacion previos y representado en las Fig. 5a-5g, difiere del cuarto ejemplo de realizacion en que dos por dos impulsos de laser 3 adyacentes presentan una larga longitud de impulso W2, en comparacion con los otros impulsos de laser 3 con una longitud de impulso corta W1. La menor introduction de energla a lo largo del segundo segmento 5 se produce en este caso mediante las pausas entre los impulsos de laser 3 de longitud de impulso comparativamente corta W1, y preferentemente solo son tan cortas que la introduction de energla todavla resulta en la formation de una ranura 21 y no en agujeros de perforation separados entre si.

Una forma de realizacion muy simple del procedimiento que describe con referencia a un sexto ejemplo de realizacion, que se representa en analogla a los ejemplos de realizacion precedentes en las Fig. 6a-6g.

En este ejemplo se usan en los primeros dos ciclos de mecanizado Z secuencias mas cortas iguales de impulsos de laser 3 con un menor numero de impulsos de laser 3, comparado con el que luego se usa en los ciclos de mecanizado Z siguientes en una secuencia mas larga. Los impulsos de laser 3 son constantes por lo menos en su longitud de impulso w a lo largo de todo el procedimiento y por lo menos a lo largo de sus amplitudes de impulso A dentro de cada ciclo de mecanizado Z. La secuencia de impulsos de laser 3 comienza en cada ciclo de mecanizado Z en un mismo punto de tiempo t1, referido al comienzo del respectivo ciclo de mecanizado Z. Las secuencias mas largas de impulsos de laser 3 son tan largas que a una velocidad de avance predeterminada terminan respectivamente en segundos puntos de tiempo iguales t2, referido al respectivo comienzo del ciclo de mecanizado, en los que los impulsos de laser 3 se gulan a lo largo de la longitud de ranura I.

El procedimiento de acuerdo con el cuarto, quinto y sexto ejemplo de realizacion tambien se puede modificar de tal manera que las ranuras 21 se forman mediante una secuencia de agujeros de perforation estrechamente adyacentes entre si, que se solapan mutuamente, se yuxtaponen de forma inmediatamente adyacente entre si, o que estan separados entre si por lo menos parcialmente por restos de material a lo largo de la profundidad de la ranura 21.

En la Fig. 7 se muestra un esquema de principio para un dispositivo con el que se puede realizar el procedimiento. El mismo presenta un laser 6 que dirige un rayo laser 7 a traves de un dispositivo de movimiento, en este caso un escaner 9, sobre el lado posterior 12 del elemento de recubrimiento 1 dispuesto de forma estacionaria. El rayo laser pulsado 7 de esta manera se dirige varias veces a lo largo de una llnea imaginaria 20 (no mostrada en la Fig. 7), a lo largo de la que se va a producir la llnea de debilidad 2. A lo largo de la llnea imaginaria 20, debajo del elemento de recubrimiento 1, se encuentra posicionada una disposition de sensor 8. La disposition de sensor 8, al igual que el laser 6, esta conectada a una unidad de mando y de calculo 10.

Lista de caracteres de referencia:

1 Elemento de recubrimiento

11 Lado visible (del elemento de recubrimiento 1)

12 Lado posterior (del elemento de recubrimiento 1)

2 Llnea de debilidad

20 Llnea imaginaria

21 Ranura

22 Puente

3 Impulso de laser

4 Primer segmento (de una ranura 21)

5 Segundo segmento (de una ranura 21)

6 Laser

7 Rayo laser

8 Disposition de sensor

9 Escaner

10 Unidad de mando y de calculo

I Longitud de ranura

I4 Primera longitud (del primer segmento 4)

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I5 Segunda longitud (del segundo segmento 5)

R4 Primer segmento de pared residual (a lo largo del primer segmento 4)

R5 Segundo segmento de pared residual (a lo largo del segundo segmento 5) r4 Primer espesor de segmento de pared residual (del primer segmento de pared residual R4) r5 Segundo espesor de segmento de pared residual (del segundo segmento de pared residual R5)

P Potencia A Amplitud de impulso

A1 Amplitud de impulso (comparativamente) grande

A2 Amplitud de impulso (comparativamente) pequena

w Longitud de impulso

wi Longitud de impulso corta

W2 Longitud de impulso larga

Z Ciclo de mecanizado

Zi Primer ciclo de mecanizado

Z2 Segundo ciclo de mecanizado

Z3 Tercer ciclo de mecanizado

Zn Enesimo ciclo de mecanizado

t Tiempo de mecanizado (a lo largo de un ciclo de mecanizado Z) ti Primer punto de tiempo

t2 Segundo punto de tiempo

Claims (7)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la formacion de una ilnea de debilidad (2) mediante la remocion de material en un elemento de recubrimiento (1), que presenta un lado visible (11) y un lado posterior (12) opuesto al lado visible (11), en el que impulsos de laser (3), con una energla determinada por una amplitud de impulso y una longitud de impulso, se dirigen sobre el lado posterior (12) y a una velocidad de avance, varias veces repetidos en cada ciclo de mecanizado (Z), introducen a lo largo de una llnea imaginaria (20) energla en el elemento de recubrimiento (1), con lo que debido a la remocion de material se forma la llnea de debilidad (2) con por lo menos una ranura (21) que presenta una longitud de ranura (I) y un espesor de pared residual de una pared residual adyacente al lado visible (11) por debajo de la por lo menos una ranura (21), que se reduce con cada ciclo de mecanizado (Z), se reduce hasta tal punto que las fracciones de energla de la energla de los impulsos de laser (3), que se transmiten a traves de la pared residual, son detectadas por una disposicion de sensor (8), con lo que se detecta el espesor de pared residual, caracterizado por que a lo largo de la por lo menos una ranura (21), de forma puntual a lo largo de la llnea imaginaria (20), en por lo menos un primer segmento (4) con una primera longitud (I4) se introduce una mayor energla que en por lo menos un segundo segmento (5) con una segunda longitud (I5), de tal manera que en cada caso un primer espesor de segmento de pared residual (r4) de un primer segmento de pared residual (R4) de la pared residual a lo largo del por lo menos un primer segmento (4) se reduce mas rapidamente que un segundo espesor de segmento de pared residual (r5) de un segundo segmento de pared residual (R5) de la pared residual a lo largo del por lo menos un segundo segmento (5), por lo que se detecta en cada caso el primer espesor de segmento de pared residual (u) del primer segmento de pared residual (R4) a lo largo del por lo menos un primer segmento (4), antes de que se detecte el segundo espesor de segmento de pared residual (rs) para el segundo segmento de pared residual (R5) a lo largo del por lo menos segundo segmento (5), de lo que se sacan conclusiones sobre el segundo espesor de segmento de pared residual (r5) del segundo segmento de pared residual (R5) a lo largo del por lo menos un segundo segmento (5), sin que se detecte el mismo.
2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la introduccion de energla por ranura (21) a lo largo de la primera longitud (I4) del por lo menos un primer segmento (4) por lo menos en el primero de los ciclos de mecanizado (Z) se efectua mediante por lo menos uno de los impulsos de laser (3), que presenta una longitud de impulso (W1) comparativamente corta y a lo largo de la longitud de ranura (I) de la ranura (21) en otros de los ciclos de mecanizado (Z) adicionales la introduccion de energla se efectua por medio de uno de los impulsos de laser (3), que presenta una longitud de impulso (W2) comparativamente larga.
3. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado por que la amplitud de impulso (A) de los impulsos de laser (3) es igual por lo menos en cada caso a lo largo de uno de los ciclos de mecanizado (Z).
4. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la introduccion de energla por ranura (21) y por ciclo de mecanizado (Z) se efectua en cada caso con por lo menos uno mismo de los impulsos de laser (3), que a lo largo de su longitud de impulso (w) esta modulado en su amplitud, con una amplitud de impulso (A1) comparativamente grande para la introduccion de energla a lo largo de la primera longitud (I4) del por lo menos un primer segmento (4) y una amplitud de impulso (A2) comparativamente pequena para la introduccion de energla a lo largo de una segunda longitud (I5) del por lo menos un segundo segmento (5).
5. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la introduccion de energla por ranura (21) y por ciclo de mecanizado (Z) se efectua con una misma secuencia de impulsos de laser (3), en la que por lo menos uno de los impulsos de laser (3) presenta una amplitud de impulso (A1) comparativamente grande para la introduccion de energla a lo largo de la primera longitud (I4) del por lo menos un primer segmento (4) y varios de los impulsos de laser (3) se suceden inmediatamente entre si y presentan una amplitud de impulso (A2) comparativamente pequena para la introduccion de energla a lo largo de la segunda longitud (I5) del por lo menos un segundo segmento (5).
6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la introduccion de energla por ranura (21) y por ciclo de mecanizado (Z) se efectua con una misma secuencia de impulso de laser (3), en la que por lo menos uno de los impulsos de laser (3) presenta una longitud de impulso (W2) comparativamente larga para la introduccion de energla a lo largo de la primera longitud (I4) del por lo menos un primer segmento (4) y varios de los impulsos de laser (3) de manera inmediatamente sucesiva presentan una amplitud de impulso (A2) comparativamente pequena para la introduccion de energla a lo largo de la segunda longitud (I5) del por lo menos un segundo segmento (5) y la amplitud de impulso (A) de los impulsos de laser (3) con la longitud de impulso (w2) comparativamente larga no es mayor que la amplitud de impulso (A) de los impulsos de laser (3) con la longitud de impulso (w1) comparativamente corta.
7. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que la introduccion de energla por ranura (21) a lo largo de la primera longitud (I4) del por lo menos un primer segmento (4) por lo menos en el primero de los ciclos de mecanizado (Z) se efectua por medio de por lo menos uno de los impulsos de laser (3) y a lo largo de la longitud de ranura (I) de la ranura (21) en ciclos de mecanizado (Z) adicionales la introduccion de energla se efectua en cada caso con una misma secuencia de los impulsos de laser (3), en donde la secuencia de impulso de laser (3) comprende un mayor numero de impulsos de laser (3) que los impulsos de laser (3) que participan en la introduccion

   de energla por ranura (21) en el por lo menos primero de los ciclos de mecanizado (Z) y la longitud de impulso (w) y la amplitud de impulso (A) de todos los impulsos de laser (3) son constantes por lo menos a lo largo de uno de los ciclos de mecanizado (Z).

   5 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que despues de los ciclos de mecanizado

   (Z) se efectua un mecanizado adicional de los segundos segmentos (5).