Bei der Laserreinigung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem mittels Laserenergie selektiv Materialschichten von Oberflächen entfernt werden.
Das Prinzip basiert auf der hohen Energiedichte von Lasern, die es dem Laser ermöglicht, mit Verunreinigungen auf dem Substrat des Werkstücks zu interagieren. Durch diese Interaktion erhitzen sich die Verunreinigungen schnell, dehnen sich aus, schmelzen und verdampfen und lösen sich so effektiv vom Substrat, ohne dieses zu beschädigen.
Der Reinigungsvorgang lässt sich in drei Kategorien zusammenfassen: Verdampfung, Aufprall und Oszillation.
Verdampfungsprozess:
Wenn Hochenergielaser auf die Oberfläche von Gegenständen treffen, absorbiert diese die Laserenergie und erwärmt sich schnell. Sobald die Temperatur den Verdampfungspunkt überschreitet, werden Verunreinigungen verdampft. Da Verunreinigungen die Laserenergie stärker absorbieren als das Substrat, verdampfen sie zuerst. Das Substrat hingegen, das eine geringere Absorptionsrate und eine höhere Streuung aufweist, erfährt nur minimale Temperaturänderungen und vermeidet so Schäden. Diese Eigenschaft wird häufig zur Reinigung von Steinoberflächen genutzt.
Wirkungsprozess:
Bei der Interaktion zwischen Laser und Material entstehen Stoßwellen auf der Oberfläche. Diese Stoßwellen führen zum Aufbrechen der Oberflächenverunreinigungen und verwandeln sie in Staub oder Schmutz, der anschließend von der Oberfläche entfernt wird.
Schwingungsvorgang:
Bei der Bestrahlung mit Kurzpulslasern kommt es zu hochfrequenten thermischen Ausdehnungen und Kontraktionen der Oberflächenverunreinigungen und des Substrats in unterschiedlichem Ausmaß. Dadurch werden Schwingungen erzeugt, die dazu führen, dass sich die Verunreinigungen von der Materialoberfläche lösen.
Verdampfungsprozess:
Wenn Hochenergielaser auf die Oberfläche von Gegenständen treffen, absorbiert diese die Laserenergie und erwärmt sich schnell. Sobald die Temperatur den Verdampfungspunkt überschreitet, werden Verunreinigungen verdampft. Da Verunreinigungen die Laserenergie stärker absorbieren als das Substrat, verdampfen sie zuerst. Das Substrat hingegen, das eine geringere Absorptionsrate und eine höhere Streuung aufweist, erfährt nur minimale Temperaturänderungen und vermeidet so Schäden. Diese Eigenschaft wird häufig zur Reinigung von Steinoberflächen genutzt.
Wirkungsprozess:
Bei der Interaktion zwischen Laser und Material entstehen Stoßwellen auf der Oberfläche. Diese Stoßwellen führen zum Aufbrechen der Oberflächenverunreinigungen und verwandeln sie in Staub oder Schmutz, der anschließend von der Oberfläche entfernt wird.
Schwingungsvorgang:
Bei der Bestrahlung mit Kurzpulslasern kommt es zu hochfrequenten thermischen Ausdehnungen und Kontraktionen der Oberflächenverunreinigungen und des Substrats in unterschiedlichem Ausmaß. Dadurch werden Schwingungen erzeugt, die dazu führen, dass sich die Verunreinigungen von der Materialoberfläche lösen.
Was sind die Vor- und Nachteile der Laserreinigung?
Vorteile der Laserreinigung:
1. Berührungslos
Die Laserreinigung ist ein Fernverfahren, das aus mehreren Metern oder sogar Zentimetern Entfernung durchgeführt werden kann. Dies macht den Prozess flexibler und verhindert Oberflächenschäden, die bei Kontaktmethoden auftreten können. Mit der Laserreinigung können Anwender gezielt Verunreinigungen (wie Rost und Farbe) entfernen, ohne das darunterliegende Material zu beeinträchtigen.
2. Kein Verbrauch, umweltfreundlich
Die Laserreinigung erfordert keine Chemikalien oder Lösungsmittel und erzeugt keine chemischen Abfälle. Der Bediener benötigt keine Schutzausrüstung, was die Arbeit sehr sicher macht.
3.Präzision und Kontrolle
Bei der Laserreinigung können Scangeschwindigkeit und Laserintensität angepasst werden, was eine außergewöhnliche Kontrolle für komplexe Reinigungsaufgaben ermöglicht.
4.Geschwindigkeit
Die Scangeschwindigkeit der Laserreinigung kann bis zu 10 m/s erreichen, wodurch die Reinigungseffizienz erheblich gesteigert wird.
Die Laserreinigung ist ein Fernverfahren, das aus mehreren Metern oder sogar Zentimetern Entfernung durchgeführt werden kann. Dies macht den Prozess flexibler und verhindert Oberflächenschäden, die bei Kontaktmethoden auftreten können. Mit der Laserreinigung können Anwender gezielt Verunreinigungen (wie Rost und Farbe) entfernen, ohne das darunterliegende Material zu beeinträchtigen.
2. Kein Verbrauch, umweltfreundlich
Die Laserreinigung erfordert keine Chemikalien oder Lösungsmittel und erzeugt keine chemischen Abfälle. Der Bediener benötigt keine Schutzausrüstung, was die Arbeit sehr sicher macht.
3.Präzision und Kontrolle
Bei der Laserreinigung können Scangeschwindigkeit und Laserintensität angepasst werden, was eine außergewöhnliche Kontrolle für komplexe Reinigungsaufgaben ermöglicht.
4.Geschwindigkeit
Die Scangeschwindigkeit der Laserreinigung kann bis zu 10 m/s erreichen, wodurch die Reinigungseffizienz erheblich gesteigert wird.
Nachteile der Laserreinigung:
1. Hohe Ausrüstungskosten
Im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsgeräten sind Laserreinigungsgeräte teuer.
2. Schlechte Leistung auf stark reflektierenden Materialien
Bei stark reflektierenden Materialien ist die Wirksamkeit der Laserreinigung reduziert.
3. Sichtlinienanforderung
Damit die Laserreinigung effektiv ist, muss das Gerät freie Sicht auf die zu reinigende Oberfläche haben, was die Einrichtung bei bestimmten Anwendungen schwierig macht.
Im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsgeräten sind Laserreinigungsgeräte teuer.
2. Schlechte Leistung auf stark reflektierenden Materialien
Bei stark reflektierenden Materialien ist die Wirksamkeit der Laserreinigung reduziert.
3. Sichtlinienanforderung
Damit die Laserreinigung effektiv ist, muss das Gerät freie Sicht auf die zu reinigende Oberfläche haben, was die Einrichtung bei bestimmten Anwendungen schwierig macht.
Laserreinigungsanwendung
Faserlaser-Reinigungsmaschinen werden zur Reinigung verschiedener Materialien, darunter Metalle und Keramik, eingesetzt. Sie nutzen einen hochfokussierten Lichtstrahl, um Verunreinigungen wie Öl, Staub, Rost, Farbe und Elektrolyte effektiv zu entfernen. Aufgrund ihrer Präzision, Effizienz und Umweltfreundlichkeit finden diese Maschinen breite Anwendung in Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Medizinindustrie.
