Nachhaltige Laserreinigung ohne Chemie
Viele Produktionsschritte der modernen Industrie erfordern saubere, präzise vorbehandelte Werkstoffe. So ist zum Beispiel die Oberflächenbeschaffenheit wichtig für die Prägestruktur der Druckwalzen im Bereich der Papierindustrie. Eine andere Anwendung wäre das Entfetten und Mikrostrukturieren von Rotorwellen in der Elektromobilität.
Sollen Bauteile mit Metalloberflächen verklebt werden, müssen diese vorab nicht nur von Oxidschichten befreit werden. Ihre Oberfläche muss auch genau die richtige Rauigkeit aufweisen, um mit dem gewählten Klebstoff eine stabile, reproduzierbare und prozesssichere Haftung zu erzielen. Gerade in diesem Bereich hat die Technologie von CleanLASER für „Qualitätsquantensprünge“ gesorgt.
Der Laser lässt sich auch einsetzen, um Glas zu beschriften, oder Beschichtungen abzutragen, sodass auf Windschutzscheiben Durchlassstellen für GPS-Sender oder den Radioempfang zu entstehen.
Laser reinigen „sanft“ und leise
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Andere Teile sollen ganz oder teilweise von einer Lackschicht befreit werden. Dazu wurden früher aggressive Chemikalien wie Säuren oder Laugen eingesetzt. Der Umgang mit diesen gefährlichen Stoffen erfordert aufwendige Sicherheitsvorkehrungen und am Ende stellt sich immer die Frage der Entsorgung. Alternative Verfahren wie das Partikelstrahlen sind mit Lärm- und Staubentwicklung verbunden. Darüber hinaus wird bei herkömmlichen Reinigungsmethoden neben der unerwünschten Beschichtung oft auch das Grundmaterial angegriffen.
Für viele Anwendungen ist die Laser-Reinigung daher eine attraktive Alternative: Präzision, Automatisierbarkeit und reproduzierbare Ergebnisse garantieren die gewünschte Qualität. Dazu kommt der Umweltaspekt: Ein Energiebedarf von wenigen Kilowattstunden und der Verzicht auf Reinigungsmedien machen das Laser-Verfahren zur nachhaltigsten Reinigungstechnologie auf dem Markt.
Dünnste Schichten
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Grundsätzlich läuft die Reinigung nach dem Prinzip der Laserablation. Dabei wird Material durch einen kurzen Laserpuls stark erhitzt. Im Vergleich zur Dauer eines Laserpulses ist die Wärmeleitung ein sehr langsamer Prozess. Daher herrschen nur im Fokuspunkt des Lasers sehr hohe Temperaturen. Das führt dazu, dass die erhitzte Materialschicht schlagartig verdampft und abgesaugt werden kann.
Erreicht der Laserstrahl die Grundsubstanz – bei der industriellen Reinigung meist ein Metall – wird er von der Oberfläche reflektiert, sodass diese unbeschädigt bleibt. Entscheidend ist dabei, dass Wellenlänge, Pulsdauer und Form des Laserstrahls genau auf das Grundmaterial und die zu entfernende Schicht abgestimmt sind. Eine „Holzhammermethode“, die bei allen Anwendungsfällen gleich erfolgreich ist, gibt es hier nicht. Allein in der Automobilherstellung lassen sich mit der Laserreinigung in rund 30 Bereichen entscheidende Vorteile erzielen.
Dazu zählen unter anderem die Klebevorbehandlung von Motorabdichtungen, Strukturteilen oder Steuergeräten sowie die Schweiß- und Lötvorbehandlung von Getrieberädern, Aluminiumkarosserien oder Airbags. Stabilisatoren und Kontaktpunkte für die Masseleitungen an der Karosserie müssen vom Lack befreit werden. Durch die Elektromobilität kommen weitere Felder hinzu – vor allem bei der Herstellung und Montage der Batterien.
Gleichmäßige Leistungsverteilung
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Während bei den meisten Laseranwendungen ein Laserstrahl mit gaußförmiger Intensitätsverteilung genutzt wird, kommt es bei der Laserreinigung darauf an, einen vergleichsweise großen Bereich von knapp einem Millimeter homogen auszuleuchten. Dort soll die Laserleistung gleichmäßig auf das Material verteilt werden.
Optimal ist ein sogenanntes Top-Hat-Profil, bei dem der Strahl ähnlich wie ein Zylinderhut (engl. Top Hat) gebündelt aus der Optik kommt und mit einer klar definierten Kante auftrifft. Diese Form lässt sich mit diffraktiven optischen Elementen (DOEs) erzielen: Dabei handelt es sich um Glasträger, in die komplexe Mikrostrukturen geätzt werden. Durch gezielte Phasenmodulation in diesen Mikrostrukturen wird in der Bearbeitungsebene des Lasers das optimale Intensitätsprofil durch Interferenz erzeugt.
Gemeinsam mit unserem Partner Holo/OR bieten wir Ihnen eine große Auswahl an diffraktiven optischen Elementen für Laser aller Leistungsklassen und Wellenlängen. Das Sortiment reicht von klassischen Multispot-Strahlteilern bis hin zu komplexen Designs für die Strahlformung und -profiländerung. Unsere Experten erarbeiten mit Ihnen gerne das perfekte Strahlprofil für Ihre Anwendung.
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