Grunnleggende laserrensing.
Hva er fordelene med laserrensing?
Laserrensing er en lydløs, ikke-kontakt, uten slitasje, effektiv, kostnadseffektiv, gjentak bar, høy-presisjon og miljøvennlig prosess som kan benyttes for å fjerne uønskede materialer som skitt, rust, maling, olje, oksider og andre forurensninger fra overflater.
Denne metoden, som kan benyttes både for små og storskala rengjøring av ulike materialer, tilbyr et attraktivt alternativ til tradisjonelle industrielle rengjørings metoder.
Disse tradisjonelle metodene kan ofte være tidkrevende eller kreve bruk av forbruksvarer som sand (sandblåsings teknikker kan også skade det underliggende materialet) eller farlige kjemiske produkter/løsemidler (som deretter må kostbart deponeres), avhengig av materialet som skal fjernes. Laser rensing derimot krever ingen forbruksvarer, kun strøm, noe som gjør det mer miljøvennlig og kostnadseffektivt enn tradisjonelle metoder.
Hvordan fungerer det?
I hovedsak innebærer laser rensing bruk av en optisk skanner for å bevege en fokusert laserstråle over en overflate. Her samhandler strålen med uønsket materiale, som absorberer energien og øker raskt i temperatur til det når sin ablasjons terskel – punktet der de molekylære bindingene brytes. Dette medfører at partikler av materialet blir skutt bort fra underlaget, eller at materialet fordamper helt.
Parameterne til laserstrålen – nemlig dens effekt, bølgelengde, repetisjons frekvens, skanne hastighet og strålediameter – blir nøye valgt slik at kun ablasjons terskelen til det uønskede materialet nås, og ikke til underlaget selv. Dette målet om riktig ablasjons terskel, i kombinasjon med det faktum at laser rensing kan kontrolleres med mikrometer presisjon, sikrer at det underliggende materialet blir helt skadefritt.
Prosessen kan utføres enten personlig, ved å bruke et håndholdt system for å flytte skannerstrålen over arbeidsstykket, eller eksternt, ved å levere strålen til et laserhode via en optisk fiber, som deretter kan bli flyttet over arbeidsstykket automatisk ved hjelp av roboter innenfor en sikker innkapsling.
For å sikre brukerens sikkerhet under laserrensingen bør et egnet avsug plasseres ved siden av prosessen for å sikre at nivåer av skadelige partikler ikke slippes ut i luften. På samme måte må brukeren også beskyttes slik at de ikke utsettes for laserstråler utilsiktet som kan forårsake skade på øye, kropp m.mer. Den enkleste og mest effektive måten å sikre brukerens sikkerhet under laser rensing er å la arbeidet finne sted eksternt, innenfor en kontrollert sikkerhets innkapsling for laser.
Hvilke substrater og forurensninger kan renses med laser?
Metaller
Fjerning av rust er en av de vanligste bruksområdene for laserrensing, ofte gjort for å sikre en ren, uforurenset overflate før sveising eller liming. Rustfjerning utføres også for å restaurere metallprodukter eller strukturer, for eksempel de med historisk betydning. De vanligste metallene som kan ruste inkluderer jern, støpejern, smijern og stål.
For metaller som ikke inneholder jern – og derfor ikke ruster – kan laserrensing brukes på de som i stedet utvikler et uønsket oksidsjikt. Slike belegg kan påvirke integriteten til et produkt og er et tegn på at overflatematerialet brytes ned. Imidlertid kan fjerning av oksidlaget utsette det for ytterligere forringelse. Dette er hvor laserrensing viser sin fordel. Ikke bare kan den brukes til å fjerne oksidlaget, men den kan også fjerne eventuell gjenværende oksidforurensning fra produktet, og beskytte det mot ytterligere skade. De vanligste metallene som danner oksidasjonslag inkluderer vanlige metaller som aluminium, bronse, messing og kobber, samt edelmetaller som gull og platina.
På samme måte som rust og oksider, blir fjerning av fett, mugg, skitt og maling ofte gjort før metall-sveising eller liming for å sikre en sterk, forurensningsfri binding. Heldigvis er laserrensing svært i stand til å fjerne selv de tykkeste lagene med slike uønskede belegg. Med tradisjonelle rengjøringsmetoder var fjerning av krom- eller blybaserte malinglag tidligere en lang, slitsom og farlig prosess. Lasere kan imidlertid brukes til å trygt fjerne slike farlige malinger uten å skape ekstra avfall.
Ikke-metaller
På samme måte som med rengjøring av metall, kan riktig kalibrerte laserstråler effektivt brukes til å fjerne uønskede materialer fra keramiske overflater uten å skade det underliggende substratet. Keramiske produkter som ofte rengjøres med laser inkluderer trykkeruller, keramiske støpeformer, historiske artefakter og bakeformer.
Fleksibiliteten til laserrengjøring gjør den også egnet til å fjerne smuss og bakterier fra naturlige steiner som marmor, granitt, kalkstein og betong. Spesielt den presisjonsnivået som oppnås ved laserrengjøring gjør den godt egnet til å rengjøre ekstremt delikate steinobjekter, for eksempel ved restaurering av statuer, figurer og pyntegjenstander, samt større overflater som bygningers fasader. Her ville manuell rengjøring ha vært for aggressiv og kunne skadet underlaget som ble rengjort.
Mens lasere ikke er like vanlig brukt til å rengjøre plastmaterialer som de andre nevnte materialene, har de vist seg å være en effektiv løsning for å fjerne forurensninger som adhesjonsblokkere fra visse typer plast. For eksempel har polypropylen, akrylonitril-butadien-styrenkopolymer, fiberarmert polyuretan og noen karbonfiberforsterkede plaststoffer (CFRP) blitt rengjort med hell ved hjelp av lasere. For mange andre plastmaterialer ville imidlertid laser rengjøring sannsynligvis ikke være egnet, da det ville risikere å forårsake skade som karbonisering eller smelting av underlaget.
Lignende som med plastmaterialer, har visse typer gummi blitt rengjort med laser med suksess. For eksempel har lasere blitt brukt med suksess i bilindustrien for å rengjøre innsiden av dekk for å binde sensorer og andre materialer til dem. Imidlertid, på samme måte som med plast, ville flertallet av gummi- og elastomeriske materialer sannsynligvis ikke være like lett rengjørbare med en laser på grunn av hvor lett de kan bli skadet. Det betyr ikke at det er umulig, men det ville kreve enestående forsiktighet (sannsynligvis sikret gjennom en automatisert, heller enn håndholdt, laserrengjøringsløsning) for å oppnå den ekstreme presisjonen som kreves for å fjerne overflatisk forurensning uten å skade det underliggende substratet.
Hvilke bransjer benytter seg av laserrengjøring?
På grunn av sin allsidighet og evne til å behandle ulike materialer, har laser rengjøring blitt utbredt i flere bransjer. Anvendelsene varierer fra store fly til små mikrobrikker.
Innen bilindustrien benyttes for eksempel laser til å fjerne fosfat belegget fra tannhjul og andre komponenter før sveising. Dette bidrar til å redusere sprut og porer, samt rense dekk og verktøy former for forurensninger. Innenfor elektrisk mobilitet kan laser brukes til forbehandling av aluminiums komponenter i produksjonen av batterirom, eller til rengjøring av kobberledninger, hårpinner og buss”bars” for kontakt.
I luft- og maritime industrier, hvor bruken av kjemiske løsningsmidler er begrenset, er laser rengjøring en effektiv metode for å fjerne maling, vegetasjon eller alger fra store paneler og propeller på fly og skip under vanlig vedlikehold.
Innen olje- og gassindustrien kan rørledninger bli påvirket av ulike typer avleiringer som må fjernes for å opprettholde kontinuerlig drift. Laser rengjøring kan utføres eksternt av automatiserte roboter, og denne teknologien har en spesiell fordel ved at det ikke er behov for forbruksvarer. Det kreves kun strøm for å forsyne robotene over de lange avstandene som er involvert.
I elektronikkindustrien er vanlige anvendelser rengjøring av kontaktpunkter på støpsler og pads, samt fjerning av isolasjonslag i kabler. Før lodding av sjetonger må broene på komponentene fjernes fullstendig for å sikre optimal elektrisk kontakt.
I medisin industrien kan laser benyttes til å rense dampsterilisatorsystemer, som i seg selv benyttes til å rense medisinske verktøy ved høye temperaturer. Når verktøyene rengjøres, kan forurensninger feste seg til de interne flatene på sterilisatoren og etterlate flekker samt fremme korrosjon. Laser gir en rask og effektiv metode for å fjerne slike innebygde forurensninger.
I farmasøytisk industri kan laser benyttes til å rense objekter som reaktor beholdere, omrørere, ekstrusjons skruer, systemer for luftbehandling, lagrings beholdere, verktøy, støpeformer, presser, valser og transportører.
Laser rengjøring spiller også en økende rolle innenfor restaureringsarbeid. Den benyttes til skånsom behandling av ikke bare steinbygninger, statuer, monumenter og broer, men også verdifulle kunstverk, som kan bli skjemmet av luftforurensning, støv eller sotpartikler.