Laserreiniger: Was Sie wissen müssen

Laser-Reinigungssysteme sind auf dem Vormarsch und stellen eine hervorragende Alternative zu herkömmlichen Oberflächenreinigungsmethoden wie der chemischen Reinigung und dem Schleifstrahlen dar. Hersteller, die saubere Metalloberflächen benötigen, entscheiden sich zunehmend für die Laserreinigung als umweltfreundliche und kostengünstige Lösung, die gleichmäßigere Ergebnisse liefert.

Ob es um die Entfernung von Rost, Lack, Oxid oder Beschichtungen geht, Laser können Verunreinigungen entfernen, ohne das Substrat zu beschädigen. Als berührungsloses Verfahren ist die Laserreinigung eine wartungsarme Methode, die sich ideal für industrielle Laserreinigungsanwendungen eignet.

5 Arten von Laserreinigungsgeräten

Es gibt mehrere Arten von Laserreinigungslösungen. Es ist nicht immer einfach, die richtige Entscheidung zu treffen. Im Folgenden finden Sie eine Übersicht, die Ihnen hilft, den Unterschied zu verstehen.

Handgeführte Laserreiniger 

Handgeführte Laserreinigungssysteme sind Workstations auf Rädern. Sie sind größer als das, was die meisten Menschen von einem handgeführten Gerät erwarten, aber sie sind immer noch leicht zu transportieren. Die vom Bediener gehaltene „Pistole“ kann nach Bedarf positioniert werden, um jeden Bereich großer Werkstücke zu erreichen. Diese Geräte sind ideal für Kleinserienproduktionen, bei denen mehrere Teile unterschiedlicher Form und Größe bearbeitet werden müssen.

Handgeführte Laserreinigungsgeräte verfügen über Laserkonfigurationen, die manuell für bestimmte Aufgaben ausgewählt werden können, wie z. B. Laser-Rostentfernung, Lackentfernung und Korrosionsentfernung. Wie bei allen Arten von Laserreinigern sind verschiedene Konfigurationen für unterschiedliche Verunreinigungen, Dicken und Substrate erforderlich.

Die Lasersicherheit ist bei handgeführten Geräten komplizierter, da der Laserstrahl nicht eingeschlossen ist. Um die Sicherheit der Arbeitnehmer zu gewährleisten, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden. Zu den empfohlenen Sicherheitsvorkehrungen für Laser gehören eine doppelt wirkende Schutzvorrichtung, eine Fernverriegelung, Lichtwarnungen, Laserschutzbrillen, ein abgetrennter Arbeitsbereich mit Warnschildern und eine Schulung, um die sichere Handhabung zu gewährleisten. Aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen verbieten viele Unternehmen die Verwendung von handgeführten Lasern der Klasse 4 am Arbeitsplatz.

Manuell bestückte Laserreinigungs-Workstations

Laserreinigungs-Workstations können vollständig manuell bedient werden und sind für Bediener ohne PSA 100% sicher. Die Bediener sind für das Einlegen der Teile in die Maschine und das Auslösen des Laserprozesses verantwortlich. Je nach Art der Workstation müssen sie auch andere Aufgaben übernehmen, z. B. das Öffnen der Tür, das Auslösen von Tischdrehungen und die Handhabung von Vorrichtungen.

Manuelle Workstations können mit einem Drehtisch ausgestattet werden, um hohe Durchsatzanforderungen zu erfüllen. Sie können direkt in der Produktionsstraße oder offline installiert werden.

Förderband-Laserreinigungsgeräte

Laserreiniger können direkt auf Förderbändern installiert werden, um die Entfernung von Verunreinigungen und die Oberflächenstrukturierung vor Arbeitsgängen wie Schweißen oder Beschichten zu automatisieren und so eine vollständige Oberflächenvorbereitung in einem einzigen Schritt zu ermöglichen. Erweiterte Funktionen können verwendet werden, um Inkonsistenzen bei der Teilepositionierung automatisch zu bewerkstelligen und große Teile mit mehreren zu reinigenden Bereichen zu bearbeiten.

Diese Geräte sind vor allem in der Automobilindustrie nützlich, wo viele Teile mit Hilfe von Förderbändern von einem Produktionsschritt zum anderen bewegt werden, wie z. B. in den Batterie-Produktionsstraßen. Die Förderband-Laserreinigungsgeräte werden an die Abmessungen der Förderbänder angepasst.

Roboter-Laserreinigungsgeräte

Laser-Reinigungssysteme können auf Robotern montiert werden, um Reinigungsvorgänge in Roboterzellen zu automatisieren. Sie sind mit fortschrittlichen Autofokussystemen ausgestattet, um komplexe Teile mit hoher Präzision zu reinigen. Die große Bewegungsfreiheit des Roboters ermöglicht es dem Laser, verschiedene Formen mit einfachen, automatischen Anpassungen zu reinigen.

Reinigungsroboter können auch für die automatisierte Reinigung großer Flächen eingesetzt werden, wenn sie mit einem Ultrahochleistungslaser ausgestattet sind.

OEM-Laserreinigungssysteme

Der Unterschied zwischen einem Laserreinigungssystem und einem Laserreinigungsgerät ist nicht immer klar. Laserreinigungssysteme sind OEM-Geräte, die in der Regel mit Hilfe eines Systemintegrators oder Maschinenbauers in vollständig kundenspezifische Lösungen integriert werden können. Laserreinigungsgeräte hingegen sind vorgefertigte Lösungen, die in Produktionsstraßen integriert werden können.

Die Auswahl der richtigen Laseroptionen

Die Laserreinigungstechnologie ist für industrielle Reinigungsvorgänge äußerst vielseitig einsetzbar. Laserax arbeitet mit Herstellern zusammen, um gebrauchsfertige Reinigungslösungen anzubieten, die in ihre Produktionsstraßen integriert werden können. Hier sind die wichtigsten Merkmale, die Sie bei der Auswahl eines Lasergeräts beachten sollten.

Laserleistung

Die Laserleistung wird in Watt angegeben. Sie stellt die durchschnittliche Energiemenge dar, die durch den Laserstrahl freigesetzt wird, da gepulste Laser nicht kontinuierlich Energie freisetzen. Bei Reinigungsanwendungen können gepulste Glasfaser-Laser hohe Energiestöße erreichen, die Verunreinigungen mit einer minimalen Wärmeeinflusszone ausstoßen. Ein gepulstes 100-Watt-Faserlaser-Reinigungssystem kann beispielsweise Laserstrahlen mit einer Spitzenleistung von 10.000 W pulsieren.

Je höher die Laserleistung, desto schneller der Laserreinigungsprozess. Die leistungsstärksten und effizientesten Laser sind in der Regel Multimodus-Laser, während Ultra-Hochleistungslaser für die anspruchsvollsten Anwendungen eine Leistung von bis zu 3.000 W erreichen können. 

Lasersicherheit

Sicherheit ist nie eine Option. Sie sollten daher bei der Auswahl eines Laserreinigers unbedingt darauf achten. Für Lasergeräte ist in der Regel ein Schutzgehäuse für Laser der Klasse 1 erforderlich, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten und die Sicherheitsvorschriften in der ganzen Welt zu erfüllen, auch in Nordamerika und in der Europäischen Union.

Wenn das Produkt der Klasse 1 entspricht, ist keine PSA erforderlich. Wenn Sie ein handgeführtes Gerät verwenden, ist es wahrscheinlich, dass das Produkt der Klasse 4 entspricht und zusätzliche PSA erfordert.

Rauchabsaugung

Bei der Beseitigung von Schadstoffen werden diese in Staub und Dämpfe zerlegt. Diese Verunreinigungen müssen abgesaugt werden, um die Arbeitnehmer zu schützen und den Arbeitsbereich sauber zu halten. Dies ist besonders wichtig bei Entlackungsarbeiten, bei denen gefährliche Stoffe in die Luft freigesetzt werden. 

Unabhängig von der Art des Lasers sollte die Laserabsaugung die folgenden Merkmale aufweisen:

• Eine Düse zur Absaugung von Rauch, die für die Erfassung der Quelle positioniert ist
• Automatisierte Sicherheitsmaßnahmen durch SPS-Kommunikation
• Die richtigen Filter und Absauganlagen je nach Art der Verunreinigungen 

Multimodus- vs. Single-Mode-Laser

Die meisten Laserreiniger auf dem Markt sind multimodal, da sie Oberflächen schneller reinigen. Das liegt daran, dass Multimodus-Laser einen größeren Glasfaserkern haben als Single-Mode-Laser. Dies bedeutet, dass der Lichtfleck größer ist und der Laserstrahl über eine größere Fläche gepulst wird. Multimodus-Laser können auch höhere Leistungen erreichen und mehr Energie auf einmal erzeugen als Single-Mode-Laser.

Single-Mode-Laser hingegen können Oberflächen sowohl reinigen als auch texturieren, so dass sie eine vollständige Oberflächenvorbereitung für Klebe- und Beschichtungsanwendungen bieten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Laserstrahl besser fokussiert ist. Durch die Konzentration von mehr Energie auf eine kleinere Fläche können Single-Mode-Laser Metalloberflächen ätzen und eine Struktur hinterlassen, die die Haftung verbessert. Single-Mode-Laser haben jedoch eine geringere Toleranz gegenüber Tiefenvariationen (Schärfentiefe), was bedeutet, dass es bei der Bearbeitung gekrümmter Oberflächen komplizierter ist, einen guten Fokus zu halten.

Länge des Glasfaserkabels

Wenn Sie einen Laserreiniger verwenden möchten, der an einem Roboterarm oder einem Handgerät montiert ist, müssen Sie auf die Länge des Glasfaserkabels achten. Eine größere Länge gibt Ihnen mehr Bewegungsfreiheit, verringert aber auch die Energiemenge (mJ) in jedem Laserimpuls. Je länger das Kabel ist, desto höher ist der Energieverlust. 

Multimodus-Laser können längere Kabel verwenden, aber ein zu langes Kabel verlangsamt entweder den Reinigungsprozess oder zwingt Sie dazu, einen leistungsstärkeren (und teureren) Laser zu wählen, um ein gutes Produktionstempo zu halten.

Wie funktioniert die Laserreinigung?

Bei der Laserreinigung werden Verunreinigungen entfernt, indem sie durch Laserablation zu Staub und Rauch verdampft werden. Wenn der Laserstrahl auf die Oberfläche trifft, wird ein Teil seiner Energie von der Metalloberfläche absorbiert, der Rest wird reflektiert. 

Die Verunreinigungen werden ausgestoßen, wenn sie genug Energie absorbiert haben, um ihre Ablationsschwelle zu erreichen. Da die Ablationsschwelle von Metalloberflächen höher ist als die von Verunreinigungen, bleibt das Substrat von dem Verfahren unberührt. 

Mehr zu diesem Thema: Funktionsweise der Laserreinigung in 5 Schritten

Industrielle Anwendungen, die von der Laserreinigung profitieren

Die Laserreinigung wird in einer Vielzahl industrieller Anwendungen als Oberflächenbehandlung und bevorzugt zur Vorbehandlung eingesetzt. Dafür gibt es gute Gründe: Laserreiniger arbeiten ohne Verbrauchsgüter, sind leicht zu automatisieren, verbessern die Produktqualität und bieten eine gute Investitionsrendite.

Die Laserreinigung wird für folgende Aufgaben genutzt:

• Vorbereitung von Oberflächen für Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder andere Fügeverfahren
• Entfernung aller Arten von Verunreinigungen, einschließlich Oxide, Beschichtungen, Elektrolyte, Staub usw.
• Vorbereitung von Oberflächen für Verfahren wie Kleben und thermische Spritzbeschichtung durch Texturierung der Oberfläche
• Entfernen von E-Coating, Phosphatierung und Pulverlackbeschichtung 
• Ersetzen von umweltschädlichen Methoden wie Sandstrahlen
• Und vieles mehr...

Überlegungen bei der Auswahl eines Lasergeräts

Wenn Sie sich für ein Laserreinigungsgerät entscheiden, finden Sie hier einige nützliche Informationen, anhand derer Sie Ihre Bedürfnisse mit einem Experten besprechen können.

• Fläche und Geometrie, die gereinigt werden müssen
• Das Substrat und die Art der Verunreinigung
• Die Dicke der Verunreinigungen
• Die ungefähr benötigte Reinigungszeit
• Die nachfolgenden Schritte in Ihrem Herstellungsprozess

So kann Ihr Laseranbieter Ihre Anwendung gut verstehen und eine auf Ihre Bedürfnisse abgestimmte Lösung vorschlagen. 

Teilen Sie uns Ihre Anwendung mit