Die industrielle Laserreinigung ist ein Verfahren, bei dem ein Laserstrahl auf eine feste Oberfläche gerichtet wird, um diese zu reinigen und unerwünschte Substanzen zu entfernen. Da die Preise für Faserlaser in den letzten Jahren drastisch gesunken sind, erfüllen Laserreinigungsgeräte – die Anwendern eine effiziente Laserreinigung ermöglichen – immer breitere Marktanforderungen und Anwendungsbereiche, wie beispielsweise die Reinigung von Spritzgussprozessen, die Entfernung dünner Filme oder Oberflächen wie Öl und Fett und vieles mehr. In diesem Artikel behandeln wir die folgenden Themen:
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Was ist Laserreinigung?
Traditionell werden zur Entfernung von Rost, Farbe, Oxiden und anderen Verunreinigungen von Metalloberflächen mechanische, chemische oder Ultraschallreinigungsverfahren eingesetzt. Der Einsatz dieser Methoden ist jedoch aufgrund der Anforderungen an Umweltverträglichkeit und Präzision stark eingeschränkt.
Laserreinigungsverfahren.
In den 1980er Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass bei der Bestrahlung einer verrosteten Metalloberfläche mit hochkonzentrierter Laserenergie das bestrahlte Material eine Reihe komplexer physikalischer und chemischer Reaktionen durchläuft, darunter Vibration, Schmelzen, Sublimation und Verbrennung. Dadurch werden die Verunreinigungen von der Materialoberfläche entfernt. Diese einfache, aber effiziente Reinigungsmethode, die Laserreinigung, hat in vielen Bereichen die traditionellen Reinigungsmethoden nach und nach ersetzt und bietet aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile vielversprechende Zukunftsperspektiven.
Wie funktionieren Laserreiniger?
Laserreinigungsmaschine
Die Laserreiniger bestehen aus vier Teilen: demFaserlaserquelle (Dauerstrich- oder Pulslaser), Steuerplatine, Handlaserpistole und Konstanttemperatur-WasserkühlerDie Steuereinheit für die Laserreinigung fungiert als Gehirn der gesamten Maschine und gibt die Befehle an den Faserlasergenerator und die Handlaserpistole.
Der Faserlasergenerator erzeugt hochkonzentriertes Laserlicht, das über die Faser zum handgeführten Lasergerät geleitet wird. Das im Lasergerät integrierte Scangalvanometer (uniaxial oder biaxial) reflektiert die Lichtenergie auf die Verschmutzungsschicht des Werkstücks. Durch eine Kombination aus physikalischen und chemischen Reaktionen werden Rost, Farbe, Fett, Beschichtungen und andere Verunreinigungen mühelos entfernt.
Lassen Sie uns diesen Prozess genauer betrachten. Die komplexen Reaktionen, die bei der Verwendung von … auftreten, …Laserpuls-Schwingung, die Wärmeausdehnungvon bestrahlten Partikelnmolekulare PhotodekompositionPhasenänderung oderihr gemeinsames HandelnUm die Haftkräfte zwischen Schmutz und Werkstückoberfläche zu überwinden, wird das Zielmaterial (die zu entfernende Oberflächenschicht) durch Absorption der Laserenergie schnell erhitzt und sublimiert. Dadurch verschwindet der Schmutz von der Oberfläche und das Reinigungsergebnis wird erzielt. Aus diesem Grund absorbiert die Substratoberfläche keine oder nur sehr wenig Energie, sodass das Faserlaserlicht sie nicht beschädigt.
Erfahren Sie mehr über Aufbau und Funktionsweise des Handlaserreinigers.
Drei Reaktionen der Laserreinigung
1. Sublimation
Die chemische Zusammensetzung des Grundmaterials und der Verunreinigung ist unterschiedlich, ebenso wie die Absorptionsrate des Lasers. Das Grundsubstrat reflektiert über 95 % des Laserlichts unbeschädigt, während die Verunreinigung den Großteil der Laserenergie absorbiert und die Sublimationstemperatur erreicht.
Diagramm des Laserreinigungsmechanismus
2. Wärmeausdehnung
Die Schadstoffpartikel absorbieren die Wärmeenergie und dehnen sich explosionsartig bis zum Platzen aus. Die Explosionskraft überwindet die Adhäsionskräfte (die Anziehungskräfte zwischen verschiedenen Substanzen), wodurch sich die Schadstoffpartikel von der Metalloberfläche lösen. Da die Laserbestrahlungszeit sehr kurz ist, wird schlagartig eine enorme Explosionskraft erzeugt, die ausreicht, um die feinen Partikel ausreichend zu beschleunigen, damit sie sich vom Grundmaterial lösen.
Kraft-Wechselwirkungsdiagramm für die gepulste Laserreinigung
3. Laserpuls-Vibration
Da die Pulsbreite des Laserstrahls relativ gering ist, erzeugt die wiederholte Pulswirkung Ultraschallschwingungen zur Reinigung des Werkstücks, und die Stoßwelle zerschmettert die Schadstoffpartikel.
Reinigungsmechanismus mit gepulstem Laserstrahl
Vorteile der Faserlaser-Reinigungsmaschine
Da die Laserreinigung keine chemischen Lösungsmittel oder andere Verbrauchsmaterialien benötigt, ist sie umweltfreundlich, sicher in der Anwendung und bietet viele Vorteile:
✔Feststoffpulver ist hauptsächlich der Abfall nach der Reinigung, hat ein geringes Volumen und lässt sich leicht sammeln und recyceln.
✔Rauch und Asche, die vom Faserlaser erzeugt werden, lassen sich leicht durch die Absauganlage abführen und sind gesundheitlich unbedenklich.
✔Berührungslose Reinigung, keine Rückstände, keine Sekundärverschmutzung
✔Eine alleinige Reinigung des Zielobjekts (Rost, Öl, Farbe, Beschichtung) beschädigt die Substratoberfläche nicht.
✔Strom ist der einzige Verbrauchsfaktor, niedrige Betriebskosten und geringe Wartungskosten.
✔Geeignet für schwer zugängliche Oberflächen und komplexe Artefaktstrukturen
✔Ein automatischer Laserreinigungsroboter ist optional und ersetzt die manuelle Reinigung.
Zur Entfernung von Verunreinigungen wie Rost, Schimmel, Farbe, Papieretiketten, Polymeren, Kunststoff oder anderen Oberflächenmaterialien erfordern herkömmliche Verfahren wie Sandstrahlen und chemisches Ätzen eine spezielle Handhabung und Entsorgung der Strahlmittel und können mitunter erhebliche Gefahren für Umwelt und Anwender bergen. Die folgende Tabelle vergleicht die Laserreinigung mit anderen industriellen Reinigungsverfahren.
| Laserreinigung | Chemische Reinigung | Mechanisches Polieren | Trockeneisreinigung | Ultraschallreinigung | |
| Reinigungsmethode | Laser, berührungslos | Chemisches Lösungsmittel, direkter Kontakt | Schleifpapier, direkter Kontakt | Trockeneis, berührungslos | Reinigungsmittel, direkter Kontakt |
| Sachschaden | No | Ja, aber selten | Ja | No | No |
| Reinigungseffizienz | Hoch | Niedrig | Niedrig | Mäßig | Mäßig |
| Verbrauch | Strom | Chemisches Lösungsmittel | Schleifpapier/Schleifscheibe | Trockeneis | Lösungsmittel Waschmittel |
| Reinigungsergebnis | Makellosigkeit | regulär | regulär | exzellent | exzellent |
| Umweltschäden | Umweltfreundlich | Verschmutzt | Verschmutzt | Umweltfreundlich | Umweltfreundlich |
| Betrieb | Einfach und leicht zu erlernen | Kompliziertes Verfahren, qualifizierter Bediener erforderlich | Fachkraft für die Bedienung erforderlich | Einfach und leicht zu erlernen | Einfach und leicht zu erlernen |
Auf der Suche nach einer idealen Methode zur Entfernung von Verunreinigungen, ohne den Untergrund zu beschädigen
▷ Laserreinigungsmaschine
Laserreinigungsverfahren
• Laserreinigung von Spritzgussformen
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Laserreinigung in der Praxis
Häufig gestellte Fragen
Ja, es ist absolut sicher. Der Schlüssel liegt in den unterschiedlichen Laserabsorptionsraten: Das Grundmaterial reflektiert über 95 % der Laserenergie und absorbiert kaum Wärme. Verunreinigungen (Rost, Farbe) absorbieren hingegen den Großteil der Energie. Dank präziser Pulssteuerung werden ausschließlich unerwünschte Substanzen behandelt, wodurch Schäden an der Substratstruktur oder Oberflächenqualität vermieden werden.
Es bewältigt eine breite Palette industrieller Schadstoffe effizient.
- Rost, Oxide und Korrosion auf Metalloberflächen.
- Farben, Beschichtungen und dünne Schichten von Werkstücken.
- Öl, Fett und Flecken bei Spritzgussverfahren.
- Schweißrückstände und kleine Grate vor/nach dem Schweißen.
- Es ist nicht auf Metalle beschränkt – es funktioniert auch auf bestimmten nichtmetallischen Oberflächen bei leichten Verunreinigungen.
Es ist weitaus umweltfreundlicher als chemische oder mechanische Reinigung.
- Verzicht auf chemische Lösungsmittel (vermeidet Boden- und Wasserverschmutzung) und abrasive Verbrauchsmaterialien (reduziert Abfall).
- Bei den Abfällen handelt es sich hauptsächlich um kleine feste Pulver oder minimalen Rauch, die sich leicht mit Rauchabsauganlagen auffangen lassen.
- Nutzt ausschließlich Strom – keine Entsorgung von Sondermüll erforderlich, Einhaltung strenger industrieller Umweltstandards.
Veröffentlichungsdatum: 08.07.2022