Technologia laserowa od dłuższego czasu znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Promieniowanie laserowe wykorzystuje się m.in. w procesach spawania, cięcia, wiercenia, a także znakowania bądź grawerowania. Z kolei proces tzw. ablacji laserowej pozwala na usuwanie wszelkiego rodzaju nawarstwień wtórnych, dzięki czemu technologia ta stosowana jest z powodzeniem do czyszczenia powierzchni z praktycznie każdego rodzaju zabrudzenia.

Ablacja laserowa

Aby warstwa zanieczyszczeń została skutecznie usunięta, na jej powierzchni musi dojść do ablacji laserowej, czyli odparowania materiału z powierzchni ciała stałego (z pominięciem stanu ciekłego). Proces ten jest wywoływany za pomocą wiązki promienia laserowego o odpowiednich parametrach (długość fali i moc dopasowana do właściwości fizycznych i chemicznych czyszczonej powierzchni oraz rodzaju zabrudzenia), która powinna zostać zaabsorbowana. W efekcie na powierzchni lub wewnątrz warstwy zabrudzenia zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której następuje osłabienie wiązań pomiędzy cząsteczkami tej struktury lub ubytek masy.

Nieodpowiednie parametry mogą spowodować, że brud nie zostanie usunięty bądź też proces jego likwidacji będzie wydłużony (gdy moc wiązki lasera jest zbyt niska) albo też czyszczona powierzchnia zostanie uszkodzona (gdy moc wiązki lasera jest za duża).

Do wywołania procesu ablacji najczęściej stosowane są lasery o krótkim impulsie, choć możliwe jest także jego wywołanie przy zastosowaniu laserów do pracy ciągłej.

Różne powierzchnie i różne zabrudzenia

Podobnie jak czyszczenie suchym lodem również technologia czyszczenia laserowego jest metodą bezkontaktową, dzięki czemu ryzyko uszkodzenia lub zmiany geometrii nawet delikatnych i kruchych powierzchni jest znacznie niższe niż w przypadku czyszczenia metodami strumieniowo-ściernymi. Szeroki zakres regulacji większości dostępnych na rynku urządzeń czyszczących sprawia, że operator może dostosować ich parametry do różnych powierzchni i rodzajów zabrudzenia, a tym samym jedno urządzenie może być wykorzystywane do przeprowadzania procesów czyszczenia w różnych aplikacjach przemysłowych, np. do oczyszczania delikatnych komponentów elektrycznych i elektronicznych oraz podzespołów silników mechanicznych.

Powyższa właściwość sprawia też, że laser może być z powodzeniem stosowany nie tylko do czyszczenia powierzchni metalowych, drewnianych, z tworzyw sztucznych, kompozytów i szkła, ale też z kamienia, a nawet papieru, skóry, kości słoniowej, terakoty czy jedwabiu. Dzięki temu technologia ta zyskuje na popularności również poza obszarem przemysłowym, np. w konserwacji obiektów zabytkowych i dzieł sztuki.

Spektrum możliwych zastosowań tej metody czyszczenia jest praktycznie nieograniczone. Za pomocą wiązki laserowej można usuwać warstwy starej farby i lakierów, resztki oleju i innych smarów, żywicę, tłuszcz, ślady korozji, pozostałości po spawaniu, różnego rodzaju naloty oraz inne zabrudzenia. Laser może być również wykorzystywany do przygotowania powierzchni bądź wybranych elementów do innych procesów (np. malowania, klejenia czy spawania).

Szybko i precyzyjnie

Czyszczenie przy użyciu lasera pozwala na pełną kontrolę procesu w czasie rzeczywistym, co przekłada się na wysoką precyzję tej technologii, ale też zmniejsza ryzyko nieodwracalnego uszkodzenia czyszczonego elementu. Operator urządzenia może skupić się np. wyłącznie na wybranym fragmencie czyszczonej powierzchni (także trudno dostępnym) i skierować tylko na niego wiązkę laserową.

Średnica wiązki jest regulowana – od setnych części milimetra do kilku centymetrów. Technologia ta pozwala również na selektywne usuwanie warstw z wielowarstwowej powierzchni materiału dzięki możliwości wybierania odpowiedniej długości fali impulsu laserowego, a tym samym głębokości ablacji. Wspomniane regulacje najważniejszych parametrów wiązki laserowej sprawiają, że metoda ta może być wykorzystywana zarówno do precyzyjnego czyszczenia małych fragmentów, jak i prac na znacznie większą skalę.

Czyszczenie laserem należy ponadto do metod szybkich, co jest istotne w przypadku maszyn, urządzeń i elementów linii produkcyjnych, których konserwacja wymaga przerw w produkcji. Sam proces czyszczenia może zostać przerwany w dowolnym momencie i pozwala na powrót do niego po przerwie.

Czysto i ekologicznie

Korzystanie z konwencjonalnych metod czyszczenia, np. chemicznego bądź piaskowania, wymaga stosowania dodatkowych materiałów eksploatacyjnych (np. ścierniwa, rozpuszczalników, innych chemikaliów), przez co mają one negatywny wpływ na środowisko naturalne, a także środowisko pracy operatora urządzenia, ponieważ mogą emitować np. niebezpieczne opary. Brak konieczności używania tych materiałów powoduje też, że po zakończonym procesie nie pojawia się problem utylizacji odpadów. Pozostaje jedynie kwestia pozbycia się usuniętego materiału, do czego można wykorzystać np. systemy zasysające. Wszystko to sprawia, że czyszczenie laserem jest metodą bezpieczniejszą niż metody konwencjonalne.

Z punktu widzenia pracownika istotne jest, że po takim procesie czyszczona maszyna lub stanowisko pracy nie wymagają kolejnego etapu sprzątania, np. z drobinek ścierniwa. Ważną zaletą dla operatora urządzenia czyszczącego jest ponadto cicha praca lasera.

Koszt wysoki, ale tylko początkowy

Nabycie urządzenia do czyszczenia laserowego wiąże się z wysokim kosztem – najwyższym wśród dostępnych obecnie metod czyszczenia przemysłowego. Jednak poza niezbędną podczas czyszczenia energią i kosztami konserwacji urządzenia metoda ta nie generuje innych kosztów eksploatacyjnych. Choć jest to dość skomplikowana technologia, wymagająca precyzyjnego dopasowania parametrów lasera do podłoża i zabrudzenia, to dostępne na rynku urządzenia zapewniają łatwą i szybką regulację.

Warto też pamiętać o bezpieczeństwie związanym z obsługą lasera. Pracownik używający tego typu urządzenia może być narażony na niebezpieczne dla oczu lub skóry promieniowanie laserowe (także promieniowanie odbite), dlatego też niezbędne jest stosowanie odpowiedniego ubrania, a także okularów ochronnych.

Duża wydajność i skuteczność metody czyszczenia laserem rysuje przed nią świetlaną przyszłość. Tym bardziej że technologie laserowe są wciąż stale ulepszane, co może się przełożyć na dalszy rozwój tej technologii usuwania zabrudzeń w procesach przemysłowych.