Veröffentlicht von Guillaume Jobin, 12. Dezember 2022
Laserreinigung
Nach den ersten Produktions- und Umformungsschritten weisen die Produkte oft eine unfertige oder suboptimale Oberfläche auf. Daher müssen sie für die nachfolgenden Produktionsschritte behandelt werden, um die gewünschte Oberfläche zu erhalten.
In der Fertigung wird eine breite Palette von Oberflächenverfahren eingesetzt, um die Oberfläche von Teilen zu verbessern. Sie können einer Oberfläche Materialschichten hinzufügen (z. B. eine korrosionsbeständige Beschichtung), unerwünschte Materialien von einer Oberfläche entfernen (z. B. Sandstrahlen), eine Oberfläche neu formen (z. B. Entgraten oder Sandstrahlen) oder die Eigenschaften einer Oberfläche verändern (z. B. Härten).
In diesem Artikel gehen wir auf verschiedene Arten von Oberflächenverfahren und -technologien ein, um zu erfahren, welches Verfahren für welche Anwendung geeignet ist.
Laser-Materialbearbeitung
Laser verändern die Oberfläche von Werkstücken mit Hilfe eines fokussierten Lichtstrahls, dem sogenannten Laserstrahl. In der Fertigung werden verschiedene Arten von Lasern zur Bearbeitung von Metallen, Kunststoffen und anderen Materialien eingesetzt. Die Glasfaser-Laser von Laserax werden zum Beispiel zum Reinigen, Strukturieren, Schweißen und Markieren von Metalloberflächen eingesetzt.
Andere auf dem Markt erhältliche Laser können auch zum Laserschneiden, Laserhärten und Laserplattieren eingesetzt werden.
Die Hersteller entscheiden sich aus mehreren Gründen für Laser:
- Keine Verbrauchsgüter: Glasfaser-Laser arbeiten ohne Verbrauchsgüter und gehören zu den beliebtesten industriellen Lasern. Sie können Technologien ersetzen, die stark auf Verbrauchsgüter angewiesen sind, wie z. B. Schleifstrahlen, Tintenstrahldruck und chemische Reinigung.
- Schnelle Verarbeitung: Die Laserleistung kann an die Anforderungen von Produktionsstraßen angepasst werden. So kann ein 100-W-Laser Teile fast doppelt so schnell bearbeiten wie ein 50-W-Laser. Ein hervorragendes Mittel zur Beseitigung von Engpässen.
- Einfache Automatisierung: Laser sind einfach zu automatisieren, da sie computergesteuert sind und nur wenige mechanische Komponenten enthalten.
- Niedrige Betriebskosten: Laser erfordern zwar eine hohe Anfangsinvestition, haben aber sehr niedrige Betriebskosten (keine Verbrauchsgüter, geringer Stromverbrauch, keine Bediener erforderlich usw.). Dies ermöglicht eine beträchtliche Investitionsrendite bei Großserienproduktionen.
- Präzise Behandlung: Mit Lasern lassen sich sehr präzise Bereiche bearbeiten. Dadurch können viele Hersteller auf das Abdecken verzichten und Zeit sparen.
- Hohe Zuverlässigkeit: Laser haben nur wenige oder gar keine beweglichen Teile, was Ausfälle durch mechanischen Verschleiß minimiert. Das macht sie zuverlässiger als die meisten anderen Technologien auf dem Markt.
1. Laserreinigung
Die Laserreinigung wird eingesetzt, um Verunreinigungen von Substraten zu entfernen und sie für nachfolgende Fertigungsschritte wie Lackieren und Schweißen vorzubereiten. Zu den gängigen Verfahren gehören die Laser-Beschichtungsentfernung und die Laser-Oxidentfernung.
2. Lasertexturierung
Bei der Lasertexturierung wird die Textur von Metalloberflächen durch Einätzen linearer (oder anderer) Muster verändert. Dies verbessert die Haftung für andere Anwendungen wie Klebeverbindungen und thermische Spritzbeschichtung.
Die folgenden Bilder zeigen den Effekt auf der Oberfläche: eine Querschnittsansicht einer lasertexturierten Oberfläche (erstes Bild) und eine Ansicht eines Rasterelektronenmikroskops (REM) der Oberfläche (zweites Bild).
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3. Laserbeschriftung
Die Laserbeschriftung, auch bekannt als Laserätzen, Lasergravieren oder Laserglühen, ist ein Verfahren zur Erzeugung dauerhafter Markierungen auf der Oberfläche eines Teils. Das Verfahren kann für verschiedene Oberflächentypen angepasst werden, z. B. Aluminium, Edelstahl und Druckgussstahl. Sie wird meist zur Erstellung hochwertiger, kontrastreicher Kennzeichnungen für die Rückverfolgbarkeit verwendet. Sie wird auch zum Gravieren von Logos verwendet.
4. Laserschweißen
Beim Laserschweißen werden Metalloberflächen durch Schmelzen miteinander verbunden. Das Verfahren weist eine geringe Wärmeeinflusszone auf und wird zunehmend für präzise Anwendungen wie das Schweißen von Batterie-Tabs eingesetzt und ersetzt langsamere Methoden wie das Ultraschall-Drahtbonden.
Beschichtung Oberflächenbehandlungen
Zu den Oberflächenverfahren gehören zahlreiche Beschichtungen, die eine Materialschicht hinzufügen, um Oberflächeneigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und verbesserte elektrische Leitfähigkeit zu erzielen. Oberflächenbeschichtungen werden auch häufig als Oberflächenveredelungsverfahren eingesetzt, um die Ästhetik der Teile zu verbessern.
Diese Behandlungen erfordern häufig, dass die Oberfläche vorher gereinigt und aufgeraut wird. Oberflächenvorbehandlungen wie Laserreinigung, Sandstrahlen und chemische Reinigung werden in der Regel vor der Beschichtung durchgeführt.
1. Elektroplattieren
Das Elektroplattieren, auch bekannt als Elektrotauchlackierung, wird in der Automobilindustrie häufig eingesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit von Fahrzeugteilen zu verbessern, die korrosiven Substanzen ausgesetzt sind. Die Teile werden in ein chemisches Bad getaucht, wo die Beschichtung durch eine elektrochemische Reaktion auf der Oberfläche haftet.
2. Eloxieren
Eloxieren ist ein Beschichtungsverfahren, das zur Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit eingesetzt wird. Das Verfahren erzeugt eine natürliche Oxidschicht auf der Oberfläche von Metallteilen. Auf einem Aluminiumsubstrat beispielsweise bildet sich eine Aluminiumoxidschicht.
3. Thermische Spritzbeschichtung
Bei der thermischen Spritzbeschichtung wird mit einem Brenner ein Pulver- oder Drahtmaterial geschmolzen, das auf der Oberfläche haftet. Es gibt verschiedene Verfahren des thermischen Spritzens, mit denen eine Vielzahl von Eigenschaften wie Wärmebeständigkeit, Umweltschutz und elektrische Leitfähigkeit erzielt werden können.
4. Pulverlackbeschichtung
Bei der Pulverlackbeschichtung wird ein trockenes Pulver anstelle der typischen Flüssigfarbe verwendet. Es wird in vielen Industriezweigen verwendet, um eine Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen, die widerstandsfähiger ist als herkömmliche Farbe, insbesondere auf Metalloberflächen.
Chemische Oberflächenvorbereitung
Chemikalien können Metalloberflächen durch chemische Prozesse verändern und werden zur Vorbereitung von Oberflächen für nachfolgende Produktionsschritte eingesetzt.
Chemische Behandlungen sind sehr wirksam, haben aber in der Regel auch Nachteile:
- Abwassermanagement und Entsorgung von Chemikalien
- Hohe Kosten für Chemikalien
- Sicherheitsfragen und persönliche Schutzausrüstung (PSA)
- Hoher Stromverbrauch durch die Beheizung des chemischen Bades
- Anlagenverschleiß durch Abtropfen von Chemikalien auf Produktionsanlagen
1. Chemische Reinigung
Chemikalien können eingesetzt werden, um Verunreinigungen von Oberflächen zu entfernen und sicherzustellen, dass sie vor nachfolgenden Fertigungsschritten wie Lackieren, Beschichten und Schweißen perfekt sauber sind. Zu den verschiedenen chemischen Reinigungsmethoden gehören chemische Bäder, chemische Bürsten und die manuelle Entfettung mit Aceton.
2. Chemisches Ätzen
Chemikalien können zum Ätzen von Metalloberflächen verwendet werden, wobei zufällige Muster entstehen, die die Haftung vor nachfolgenden Prozessen verbessern. Die Oberflächen können mit Chemikalien besprüht werden, die das Metall langsam anätzen. Anschließend können die Chemikalien dann entfernt werden. Die Teile können auch in ein chemisches Bad getaucht und anschließend gereinigt werden.
Mechanische Behandlungen
Mechanische Behandlungen gehören zu den bekanntesten Oberflächenbehandlungen. Sie bieten die nötige Geschwindigkeit, um große Flächen schnell zu bearbeiten, und sind oft mit einer geringen Anfangsinvestition verbunden.
Sie sind jedoch mit hohen laufenden Kosten verbunden und ungenau, da bestimmte Bereiche zum Schutz abgedeckt werden müssen.
1. Abrasives und nicht-abrasives Strahlen
Strahlbehandlungen umfassen Verfahren, bei denen Medien auf eine Oberfläche geschossen werden, um Verunreinigungen zu entfernen und die Oberflächenbeschaffenheit zu verändern. Sie werden häufig zur Vorbereitung großer Flächen für die Beschichtung verwendet.
Das bekannteste abrasive Verfahren oder Schleifstrahlen ist das Sandstrahlen, es gibt jedoch auch nicht-abrasive Verfahren wie das Trockeneissprengen. Das Schleifstrahlen ist geeignet, um Oberflächen zu reinigen und gleichzeitig zu strukturieren, während nicht-abrasives Strahlen ideal ist, um empfindlichere Komponenten zu bearbeiten.
2. Mechanische Bürsten
Mechanische Bürsten sind rotierende Bürsten, die sich hervorragend zum Entfernen dicker Oxidschichten eignen. Sie können auch zum Entfernen von Graten verwendet werden, was sie zu einer hervorragenden Nachbehandlung für Schneidanwendungen macht.
Schlussfolgerung
Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen geholfen hat, die verschiedenen Methoden der Oberflächenbearbeitung zu verstehen.
Als Laserhersteller können wir Ihnen dabei helfen, herauszufinden, ob die Lasertechnologie für Ihre Anwendung eine gute Wahl ist, ganz gleich, ob Sie mit dem Laser beschriften, reinigen, strukturieren oder schweißen wollen.
