Laserreinigung

Die Laserreinigung ist die effektivste Methode, um sicherzustellen, dass Bauteile bis auf das blanke Metall gereinigt werden, ohne das Substrat zu beschädigen.

Die Laserreinigung ist ein spezialisierter Prozess, der von Herstellern zunehmend als Option zur Oberflächenvorbereitung eingesetzt wird. Mithilfe der Laserreinigung bereiten sie Metalloberflächen für das Schweißen, Lackieren, Pulverbeschichten, Kleben und Montieren vor.

Als nachhaltige Methode kann es in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, die mit Strahlen, Schleifen oder chemischer Reinigung nicht möglich sind.

Beim Laserreinigen wird Laserstrahlung eingesetzt, um Verunreinigungen von Metalloberflächen zu entfernen. Es fokussiert nanosekundenlange Laserlichtimpulse auf Oberflächen. Da es mit Verunreinigungen interagiert, die das Licht absorbieren, führt die Lichtintensität dazu, dass sich Partikel lösen oder in einen gasförmigen Zustand übergehen.

Diese Partikel werden mithilfe eines Rauchabsaug- und Filtersystems abgesaugt, um zu verhindern, dass gefährliche Stoffe in die Luft gelangen.

Die Laserreinigung ist die effektivste Methode, um sicherzustellen, dass Bauteile bis auf das blanke Metall gereinigt werden, ohne das Substrat zu beschädigen. Es kann jede Art von Verunreinigungen entfernen, ohne das Grundmetall anzuätzen. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen wie der Reinigung von Teilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie und vor dem Schweißen.

Da die Laserreinigung bei unterschiedlichen Energieniveaus erfolgen kann, kann sie auch zum Ätzen der Oberfläche und gleichzeitig zum Entfernen von Verunreinigungen eingesetzt werden. Dies kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit verbessern und eine Oberflächentextur erzeugen, die die Haftung vor dem Auftragen von Beschichtungen verbessert.

Darüber hinaus können durch die Laserreinigung Produkte veredelt und gleichzeitig Bearbeitungsschritte reduziert werden. Beispielsweise nutzt ein deutscher Zulieferer von Flugzeugteilen die Laserbehandlung zur Reinigung von Oberflächen und erzeugt dabei sogenannte „Riblets“ auf Oberflächen. Bei diesen Riblets handelt es sich um winzige seitliche Rillen in den obersten Schichten der Oberfläche, die den Luftstrom verbessern und den Kraftstoffverbrauch reduzieren.

Eine der Stärken der Laserreinigung besteht darin, dass sie so programmiert werden kann, dass ganz bestimmte Bereiche gereinigt werden – und nur diese Bereiche. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten, die mit anderen Methoden nicht realisierbar sind, darunter die folgenden:

Teilemaskierung entfernen:Durch die Teilemaskierung wird verhindert, dass bestimmte Bereiche eines Teils bearbeitet werden, um dessen Integrität und Funktion aufrechtzuerhalten.

Beispielsweise nutzen viele Automobilhersteller Maskierungen, um das Anhaften von Beschichtungen an bestimmten Stellen zu verhindern. Vor dem Schweißen können Beschichtungen die Schweißnaht verunreinigen und zu Defekten führen. Außerdem müssen die Bereiche frei von Beschichtungen sein, um eine zusammenhängende Verbindung zu gewährleisten.

Eine mit einem Drehtisch ausgestattete Laserkabine kann entweder manuell beladen oder von einem Roboter beschickt werden. Die Laserreinigung wird im Gehäuse durchgeführt.

Das Maskieren von Teilen ist arbeitsintensiv. Außerdem ist es anfällig für menschliches Versagen, was wiederum die Kosten, den Ausschuss und die Nacharbeit erhöht. Es kann den gesamten Beschichtungsprozess verlangsamen und erfordert den Einsatz zusätzlicher Verbrauchsmaterialien.

Mit der Laserreinigung können Hersteller ein ganzes Teil beschichten und anschließend lokale Bereiche präzise reinigen.

Reinigungsflächen für die Montage: Für die Montage genutzte Bereiche können mit einer Phosphatbeschichtung versehen sein. Dies ist häufig bei Antriebskomponenten wie Ritzeln und Zahnkränzen der Fall. Wenn die Beschichtung von den Montagebereichen entfernt wird, kann die Festigkeit der Baugruppe verbessert werden.

Da durch Laserreinigung Beschichtungen mit äußerster Präzision von lokalisierten Bereichen entfernt werden können, ist es möglich, Eisenphosphatbeschichtungen, Manganphosphatbeschichtungen und Zinkphosphatbeschichtungen von isolierten Bereichen zu entfernen. Die hohe Temperatur des Laserstrahls trägt die Beschichtung ab, ohne das Metall zu beschädigen.

Effizientere Reinigung zur Schweißvorbereitung: Metalle mit jeglicher Art von Rost, Schmutz oder anderen Verunreinigungen können das Schweißen erschweren. Verunreinigungen führen aufgrund der Porosität zu schwächeren Schweißnähten. Daher müssen die Oberflächen gründlich gereinigt werden, um zu verhindern, dass Verunreinigungen in die Schweißnähte eindringen.

Die Laserreinigung ermöglicht eine schnelle und qualitativ hochwertige Reinigung der Oberflächen, was zur Herstellung dauerhafter Schweißnähte beiträgt.

Um die Laserreinigung in einen Metallbearbeitungsprozess zu integrieren, können verschiedene Strategien eingesetzt werden, wie in den abgebildeten Beispielen gezeigt. In allen Fällen wird die Lasersicherheit durch ein Gehäuse erreicht, das den Lasersicherheitsstandards der Klasse 1 entspricht.

Handgeräte werden in Produktionslinien selten eingesetzt. Sie eignen sich besser für Sanierungs-, Nacharbeits- und Wartungszwecke. Im Gegensatz zu Laserschutzkabinen erfordern Handgeräte eine Schulung und PSA, um sicher bedient zu werden.

Eine mit einem Drehtisch ausgestattete Laserkabine kann entweder manuell beladen oder von einem Roboter beschickt werden. Die Laserreinigung wird im Gehäuse durchgeführt.

Auf einem Förderband kann eine Einhausung installiert werden, sodass die Laserreinigung im laufenden Betrieb durchgeführt werden kann.

Auf einem Förderband kann eine Einhausung installiert werden, sodass die Laserreinigung im laufenden Betrieb durchgeführt werden kann.

Ein auf einem Roboterarm montiertes Laserreinigungssystem kann Flexibilität bei der Integration des Reinigungsvorgangs in eine Produktionslinie bieten.

Die Zahl der Elektrofahrzeuge (EVs) auf den Straßen nimmt weiter zu. Während Elektrofahrzeuge im Laufe ihrer Lebensdauer einen geringeren CO2-Fußabdruck hinterlassen als Fahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren, wird die Branche häufig dafür kritisiert, dass sie bei der Herstellung mehr Emissionen erzeugt als gasbetriebene Motoren. Schätzungen zufolge kann beispielsweise die Produktion von Elektrofahrzeugbatterien zu einem Anstieg der Emissionen um bis zu 30 bis 40 Prozent führen.

Jede Möglichkeit einer nachhaltigeren Produktion sollte gefördert werden. Doch herkömmliche Reinigungsmethoden sind alles andere als nachhaltig; Sie erzeugen Abfall durch Verbrauchsmaterialien, Chemikalien, Abwasser und austauschbare Maschinenteile.

Durch die Laserreinigung kann der Verbrauch an Verbrauchsmaterialien während der Reinigung deutlich reduziert werden. Der technologische Fortschritt bei Faserlasern führt auch dazu, dass die Lebensdauer des Lasers selbst länger sein dürfte, als dies noch vor fünf Jahren möglich gewesen wäre.

Die Laserreinigung bietet neue Möglichkeiten, die mit anderen Technologien wie Strahlen, Schleifen und chemischer Reinigung nicht realisierbar sind. Angesichts der wachsenden Besorgnis von Regierungen, Herstellern und Verbrauchern über Nachhaltigkeit und umweltfreundliche Herstellungsprozesse wird auch der Einsatz der Laserreinigung in der Fertigung und Metallbearbeitung weiter zunehmen.

Alex Fraser ist Chief Technology Officer bei Laserax, 2811 Avenue Watt, Québec, Que. G1X 4S8, 844-471-0144, [email protected], www.laserax.com.

Ein auf einem Roboterarm montiertes Laserreinigungssystem kann Flexibilität bei der Integration des Reinigungsvorgangs in eine Produktionslinie bieten.