Die Entfernung von Oberflächenverunreinigungen ist ein wesentlicher Schritt, der sich direkt auf die Leistung und Haltbarkeit von Materialien und Komponenten auswirkt.
Wenn Sie über Oberflächenverunreinigung Bescheid wissen, können Sie übliche Dekontaminationsmethoden vergleichen und verstehen, wie sich die Lasertechnologie von herkömmlichen Methoden unterscheidet.
Oberflächenverunreinigung bezeichnet das Vorhandensein von unerwünschten Substanzen auf der Oberfläche eines Materials. Diese Verunreinigungen können als dünne Filme oder Partikel auftreten und stammen aus verschiedenen (vorhersehbaren oder unbeabsichtigten) Quellen, darunter Fertigungsprozesse, Umwelteinflüsse oder die Handhabung.
Ihr Vorhandensein kann sich negativ auf weitere Prozesse wie das Lackieren, Beschichten, Schweißen oder Kleben auswirken und die Produktqualität und -leistung beeinträchtigen.
Häufige Arten von Verunreinigungen sind:
Die Entfernung von Verunreinigungen auf der Oberfläche trägt dazu bei, saubere Oberflächen für eine optimale Haftung zu gewährleisten. Durch das Entfernen von Verunreinigungen wie Ölen und Staub wird die Oberflächenenergie maximiert, die für die Verklebung zur Verfügung steht, was zu hochwertigen Verbindungen führt.
Auch Teile oder Materialien, die (z. B. zum Schutz vor Korrosion) zuvor lackiert oder beschichtet wurden, benötigen möglicherweise eine neue Beschichtung oder Farbe. In diesem Fall ist es wichtig, die alte Schicht vorher zu entfernen, um eine einwandfreie Haftung zu gewährleisten.
Die Dekontamination kann Substrate auch vor Korrosion, Oxidation und anderen Abnutzungserscheinungen schützen.
Das Entfernen von Verunreinigungen verhindert vorzeitigen Verschleiß und verlängert die Lebensdauer eines Materials oder Teils. Dieser Prozess ist für Beschichtungs- und Klebeanwendungen von grundlegender Bedeutung, um maximale Haltbarkeit zu gewährleisten.
Beim Schweißen verhindert eine saubere Oberfläche die Verunreinigung der Schweißnähte, die zu schwachen Verbindungen aufgrund schlechter Verschmelzung, zu Rissen und Ausfällen aufgrund von Porosität sowie zu Schweißnähten mit geringer Festigkeit führen kann.
Staub, Korrosion, Öle und andere Verunreinigungen können die Leistung eines Substrats und die Effizienz von Komponenten oder beweglichen Teilen beeinträchtigen.
Die Entfernung von Verunreinigungen optimiert die Leistung, Effizienz und Gesamtqualität dieser Komponenten.
So kann sie beispielsweise die maximale Leitfähigkeit von Solarzellen und EV-Batterien gewährleisten oder die Haftfähigkeit und Wärmeübertragung von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt maximieren.
Wenn Kontaminationsprobleme nicht erkannt und beseitigt werden, kann es zu Klebefehlern kommen. Solche Fehler können dramatische Auswirkungen auf Ihre Ausschuss- und Nachbearbeitungsraten haben.
Das Reinigen der Oberfläche einer Batteriezelle vor dem Drahtbonden (Verbinden von Busbars und Zellen) gewährleistet beispielsweise hochwertige, fehlerfreie Verbindungen, ohne die Batteriekomponenten zu beschädigen.
Die Vermeidung von verunreinigten Oberflächen kann außerdem zu erheblichen Kosteneinsparungen führen, insbesondere in der Großserienproduktion.
In diesem Abschnitt finden Sie verschiedene Reinigungsmethoden, die zum Entfernen von Oberflächenverunreinigungen eingesetzt werden.
Bei der Auswahl der passenden Methode müssen die folgenden Fragen mit in die Gleichung einbezogen werden:
Die folgende Abbildung veranschaulicht den typischen Entscheidungsprozess:
Jede der folgenden Methoden ist mit einem oder mehreren Materialien, Substraten und Verunreinigungen kompatibel. Obwohl sie alle relativ sicher sind, erfordern einige mehr Schutzmaßnahmen, um Gesundheits- und Sicherheitsrisiken zu vermeiden.
Bei dieser Reinigungstechnik werden Lösungsmittel verwendet, um hartnäckige Öle, Fette, Farben, Klebstoffe und andere organische Verunreinigungen auf verschiedenen Oberflächen (z. B. Metall, Keramik, Glas, Kunststoff) zu lösen.
Trotz ihrer Wirksamkeit, Präzision und der schnellen Verdunstung ist die Reinigung mit Lösungsmitteln mit Gesundheits- und Sicherheitsrisiken verbunden. Zudem unterliegen die verwendeten Lösungsmittel aufgrund ihrer potenziell schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt strengen Vorschriften.
Die mechanische Reinigung umfasst abrasive Reinigungstechniken wie Sandstrahlen, Perlenstrahlen, Schleuderstrahlen, Kugelstrahlen und Drahtbürsten. Einige nicht-abrasive Reinigungsverfahren wie das Trockeneisstrahlen gehören ebenfalls zu dieser Kategorie.
Diese schnellen, kostengünstigen Methoden können die meisten Verunreinigungen auf großen Oberflächen entfernen. Mechanische Schleifmittel erzeugen jedoch Staub, der Oberflächen erneut verunreinigen kann. Aus diesem Grund ist nach der mechanischen Reinigung oft ein Arbeitsschritt zur Entfettung erforderlich. Diese Techniken erfordern außerdem einen hohen Wartungsaufwand und bieten relativ wenig Präzision.
Bei dieser Reinigungsmethode wird eine breite Palette von alkalischen und sauren Lösungen verwendet (z. B. Ammoniumcarbonat-EDTA, Phosphorsäure, Bor-Schwefelsäure). Die chemische Sterilisation erfolgt entweder durch manuelles Auftragen, Eintauchen oder Besprühen.
Die chemische Reinigung ist präzise und kann die Haftung und Rauheit verbessern, indem sie die chemische Struktur einer Oberfläche verändert. Diese Verfahren sind jedoch in der Regel zeitaufwändiger, erzeugen Abfall und bergen Sicherheits- und Umweltprobleme.
Dieser Ansatz basiert auf natürlichen, nicht pathogenen Mikroorganismen und deren Appetit auf Kohlenwasserstoffe. Die mikrobielle Reinigung wird häufig für elektronische und optische Komponenten in Betracht gezogen.
Die mikrobielle Reinigung bietet eine sicheren und umweltfreundliche Möglichkeit zur Dekontaminierung von Oberflächen, bei der kohlenstoffbasierte Verunreinigungen (Öl und Fett) abgebaut und verdaut werden. Das entstehende Nebenprodukt besteht lediglich aus löslichen Fettsäuren, Kohlendioxid und Wasser.
Diese Methode ist kostengünstiger als die Lösungsmittelreinigung, aber auch weniger präzise.
Plasma besteht aus einem ionisierten Gas wie Sauerstoff oder Argon, das erhitzt und auf die Oberfläche eines Materials (z. B. Aluminium, Glas, Kunststoff, Polymere, Keramik) gestrahlt wird.
Die Plasmareinigung ist ein standardmäßiges, berührungsloses Oberflächenreinigungsverfahren, das Öl, Farbe und Staub abbauen und entfernen kann. Die Dekontamination durch Plasmaverflüchtigung ist besonders wirksam bei optischen Oberflächen und medizinischen Geräten.
Aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und Kosteneffizienz ist die Plasmareinigung eine bevorzugte Methode für die Dekontamination von Oberflächen. Sie bietet jedoch weniger Kontrolle als Laserverfahren, ist weniger kompatibel mit Magnesium, Zink und Kupfer und kann außerdem verkohlte Rückstände erzeugen.
Das Reinigen von Materialien mit Laser ist aufgrund seiner hohen Präzision und des Verzichts auf Verbrauchsgüter eine zunehmend beliebte berührungslose Methode.
Bei der Laserreinigung wird die Oberfläche des Materials erhitzt, um Verunreinigungen abzutragen, nachdem sie die Ablationsschwelle erreicht haben.
Durch das Aufbringen von gepulsten Laserstrahlen auf metallische (und einige nichtmetallische) Oberflächen können Beschichtungen, Farben, Oxide und Rost entfernt werden, ohne das darunterliegende Substrat zu beschädigen.
Dieses Verfahren ist vor dem Schweißen besonders nützlich.
In ähnlicher Weise verändert die Lasertexturierung die Textur einer Oberfläche (mit Präzision im Mikro- oder Nanobereich) und die chemische Zusammensetzung. Diese Oberflächenbehandlungsmethode hat viele Vorteile für die Herstellung von Batterien, wie z. B. das Verkleben und die Wärmeübertragung.
Die Lasertexturierung reinigt nicht nur die Oberfläche des Materials, sondern verbessert auch seine Rauheit. Falls erforderlich, kann sie auch die Haftung durch Auftragen einer vorteilhaften Oberflächenoxidschicht erhöhen.
Ein gutes Beispiel für den Einsatz der Lasertexturierung ist die Oberflächenbehandlung von Bipolarplatten für Brennstoffzellen vor der thermischen Spritzbeschichtung. Dieses Verfahren kann die mechanische Reinigung erfolgreich ersetzen, wie in diesem Video gezeigt wird:
Diese Verfahren sind für dicke Schichten, Klarlacke oder Walzzunder weniger geeignet und erfordern oft eine hohe Anfangsinvestition. Dennoch erzielen sie in Großserienproduktionslinien hohe Renditen.
Laserreinigung und -texturierung sind Oberflächenbehandlungsmethoden, die in immer mehr Branchen und Anwendungen eingesetzt werden, da sie zahlreiche Vorteile bieten:
Durch die Integration von Laserreinigungslösungen in Ihren Fertigungsprozess können Sie eine überragende Oberflächenreinheit erzielen, auf Chemikalien verzichten und die Gesamtqualität und Haltbarkeit Ihrer Materialien und Teile verbessern.
Catherine holds a bachelor’s degree in Engineering Physics and a master's degree in Physics. She completed her master’s in partnership with Laserax to develop industrial solutions for the laser texturing of metallic surfaces. She is now the Applications Lab Supervisor at Laserax, where she oversees the team that tests and optimizes laser processes for clients.
Das E-Coating-Verfahren, auch bekannt als Elektrotauchlackierung, ist eine äußerst zuverlässige Methode zum Schutz von Metallteilen vor Korrosion, UV-Belastung und Verschleiß. Wenn Sie verstehen, wie die E-Coating funktioniert und wie Sie dieses Verfahren optimieren können, können Sie einen optimalen Durchsatz gewährleisten, Fehler reduzieren und hochwertige Beschichtungen erzielen.
Beim Kleben, Beschichten, Lackieren, Bedrucken oder Versiegeln stoßen die meisten Hersteller früher oder später auf Probleme mit der Haftung, dem Korrosionsschutz oder strukturelle Schwächen. In diesem Artikel erklären wir, was eine Oberflächenbehandlung ist, und erläutern ihre Vorteile für verschiedene Anwendungen. Wir helfen Ihnen außerdem bei der Auswahl der passenden Oberflächenbehandlung aus den 10 gängigsten Methoden.
Bei der Laserablation wird mit einem Laserstrahl Material aus einem begrenzten Bereich entfernt. Dieses Verfahren wird in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt und kann dauerhafte Markierungen erzeugen (Lasermarkierung), diverse Verschmutzungen und Beschichtungen von Oberflächen entfernen (Laserreinigung), die Rauhigkeit eines Werkstücks verändern (Lasertexturierung), eine Oberfläche durchschneiden (Laserschneiden) und vieles mehr.
