Qu'est-ce que le nettoyage au laser ?
Le nettoyage au laser, une forme d'ablation au laser, est une méthode d'élimination d'une couche sélective de matériau d'une surface à l'aide de l'énergie laser. Le processus de nettoyage au laser utilise l'énergie photonique pour décoller, vaporiser, sublimer ou brûler les déchets indésirables sans endommager le matériau en vrac sous-jacent.
Dans la plupart des applications de traitement des matériaux par laser, un faisceau focalisé forme un point relativement petit sur le matériau cible. Le nettoyage laser ne fait pas exception à la règle, bien qu'il soit généralement utilisé sur une zone relativement large. Le nettoyage laser utilise une technique connue sous le nom de balayage laser, qui dirige ou "balaie" rapidement un faisceau laser le long d'une trajectoire ou sur une zone plus large. Cela signifie que le laser n'interagit avec le matériau ciblé que pendant une fraction de seconde à la fois.
Comment fonctionne le nettoyage au laser ?
L'objectif du nettoyage au laser est d'enlever la matière en surface sans endommager la matière en dessous. Alors que les lasers peuvent découper plusieurs centimètres d'acier, le nettoyage nécessite une touche beaucoup plus légère et une compréhension des seuils d'ablation. Chaque matériau possède un seuil d'ablation qui définit l'énergie nécessaire pour le vaporiser. Si vous restez en dessous de ce seuil, le matériau en vrac ne sera pas endommagé. En revanche, si ce seuil est dépassé ne serait-ce qu'une seule fois, le matériau en vrac sera touché.
Heureusement, les matériaux que la plupart des fabricants cherchent à éliminer, tels que la rouille, l'huile et les revêtements, ont des seuils d'ablation inférieurs à ceux des métaux tels que l'acier et l'aluminium. Néanmoins, pour éviter d'endommager le substrat, il faut régler avec soin les paramètres du laser, tels que la longueur d'onde et l'énergie d'impulsion. Un contrôle précis de la taille et de la forme des points permet également de rendre le nettoyage laser plus efficace en minimisant le chevauchement lors du balayage du faisceau.
Quels sont les avantages du nettoyage au laser ?
Le nettoyage au laser a connu une forte croissance dans un grand nombre d'industries, car il offre de nombreux avantages par rapport aux méthodes traditionnelles d'enlèvement des matériaux.
Sans contact : Le nettoyage au laser est un processus à distance. En d'autres termes, la source du faisceau laser fonctionne à une distance de plusieurs centimètres, voire de plusieurs mètres. Cela rend le processus plus flexible et évite les dommages de surface causés par les méthodes abrasives.
Hautement sélectif : Les lasers sont extrêmement précis et peuvent être tirés avec une précision quasi parfaite. Par conséquent, les lasers ne nettoient que la zone souhaitée, quelle que soit sa taille ou sa forme. Cela élimine les étapes supplémentaires telles que le masquage.
Grande vitesse : Le nettoyage au laser est un processus à grande vitesse qui peut nettoyer jusqu'à des centaines de centimètres carrés de matériau par seconde. Par heure, les lasers peuvent nettoyer plus de 10 000 pieds carrés de matériau. Les taux d'enlèvement de matière exacts dépendent des paramètres du laser et des propriétés du matériau.
Sûr : Le nettoyage laser ne nécessite pas de matériaux abrasifs ou de solvants chimiques, ce qui réduit le bruit et élimine l'exposition à la poussière et aux matières dangereuses. Les vapeurs créées pendant le processus de nettoyage sont facilement éliminées à l'aide d'un système d'extraction des fumées.
Durable : En tant que processus sans support, le nettoyage au laser ne nécessite aucune manipulation ou élimination de matériaux. En outre, les systèmes laser consomment moins d'énergie et réduisent considérablement les émissions deCO2 associées au transport et à l'élimination des produits de nettoyage et des produits chimiques.
Rentabilité : Nécessitant un minimum de manutention, d'espace au sol, d'énergie et d'entretien, les solutions de nettoyage laser sont durables et exceptionnellement rentables, en particulier à long terme.
Nettoyage au laser ou sablage abrasif
Le sablage est un procédé de nettoyage courant qui utilise de l'eau ou de l'air à haute pression pour propulser des particules abrasives telles que du sable, des gravillons, de la grenaille d'acier ou des coquilles de noix. Cette méthode peut offrir des vitesses de nettoyage acceptables, mais nécessite une manipulation et une élimination des matériaux coûteuses. Les abrasifs peuvent être recyclés pour compenser certains coûts, mais les abrasifs réutilisés subissent une dégradation qui a un impact sur la cohérence des résultats de nettoyage.
La sécurité est une considération majeure pour toute opération de grenaillage. La manipulation des abrasifs, notamment le levage, le balayage et le pelletage dans les trémies, prend du temps et est physiquement éprouvante pour les travailleurs. De nombreux abrasifs génèrent un volume élevé de poussière, ce qui oblige les travailleurs à prendre des mesures de sécurité, notamment à porter un équipement respiratoire et un équipement de protection individuelle (EPI) sur tout le corps. Le processus de sablage est également notoirement bruyant et présente un risque sérieux de lésions auditives pour les travailleurs, ainsi que des plaintes pour bruit de la part des habitations et des entreprises voisines.
Nettoyage au laser ou nettoyage à la glace sèche
Également connue sous le nom de jet à froid, la projection de glace carbonique fonctionne de manière similaire à la projection d'abrasifs en utilisant de l'air comprimé pour propulser les pellets de glace carbonique. Cela permet d'atténuer certains des problèmes liés à la récupération et à l'élimination des matériaux abrasifs en raison de la vaporisation du produit de nettoyage par glace sèche après le processus de nettoyage.
Malheureusement, l'utilisation de glace sèche non réutilisable s'accompagne de coûts de consommation élevés et n'est pas respectueuse de l'environnement. Même avec une unité de récupération des vapeurs destinée à re-pelletiser leCO2 libéré par la glace sèche, la majeure partie du gaz est rejetée dans l'atmosphère. À l'instar des méthodes de projection d'abrasifs, la projection de glace sèche est également très bruyante et nécessite des considérations supplémentaires telles que des protections auditives.
Nettoyage au laser ou nettoyage chimique
Le nettoyage chimique utilise des solvants pour décomposer les revêtements et les résidus sans endommager le matériau sous-jacent. Cette méthode est généralement lente et exige que le matériau soit plongé dans un bain chimique pendant de longues périodes et qu'il soit séché une fois le nettoyage terminé. Le long processus de trempage peut être partiellement surmonté en installant plus de pièces dans des bains plus grands, mais cette approche nécessite un espace au sol important.
Les produits chimiques dangereux nécessaires requièrent également des précautions de sécurité importantes telles que l'utilisation d'EPI et des procédures d'élimination rigoureuses. La manipulation, le recyclage et l'élimination des solvants chimiques nécessaires sont devenus un défi de plus en plus coûteux en raison des contrôles réglementaires.
Malgré ses nombreux inconvénients, le nettoyage au laser ne peut pas remplacer entièrement le nettoyage chimique. Si le nettoyage chimique n'est pas facilement applicable à une zone sélective, il est souvent la seule solution pour nettoyer des éléments non visibles tels que les tubes et les pièces complexes.
Nettoyage au laser ou nettoyage thermique
Le nettoyage thermique utilise des températures très élevées pour brûler les matériaux de surface. Cette approche entraîne des coûts énergétiques élevés et peut endommager le matériau sous-jacent, en fonction de la tolérance à la chaleur du matériau de surface et du substrat. Le nettoyage thermique est également incapable, par nature, de procéder à une élimination sélective, même en cas d'utilisation d'un masque.
Comment le nettoyage au laser est-il utilisé ?
Le nettoyage laser est une excellente méthode pour nettoyer une grande variété de matériaux et de types de pièces. Le nettoyage laser est utilisé dans toute une série d'applications et à différents stades de la production, notamment comme étape avant ou après un autre processus dans une chaîne de production ou pour la restauration de pièces existantes. Les applications courantes du nettoyage au laser sont les suivantes
- Nettoyage des contaminants tels que la rouille, l'huile et les dépôts de combustion
- Décapage de revêtements tels que la peinture, l'e-coat, la céramique et les oxydes
- Simplification de l'entretien des moules grâce à l'élimination des agents de démoulage et des résidus
- Améliorer l'adhérence en préparant les surfaces pour le soudage, le collage, la peinture et le revêtement
- Augmentation de l'adhérence grâce au nettoyage pré-adhésif ou à la texturation de la surface
- Augmentation de la durée de vie des revêtements grâce à un pré-nettoyage avant l'application des revêtements de pièces
- Stérilisation des équipements critiques dans les applications médicales et alimentaires
Quelles sont les industries qui utilisent le nettoyage au laser ?
Toute industrie qui doit fournir ou travailler avec des surfaces propres peut bénéficier de la myriade d'avantages du nettoyage au laser. En tant que processus, le nettoyage au laser est facilement automatisé et intégré à l'atelier de production. Pour une utilisation à plus petite échelle, certains appareils laser portatifs offrent des capacités de nettoyage en plus de la soudure ou de la découpe. Le nettoyage au laser est couramment utilisé dans des industries telles que :
- Fabrication générale
- Fabrication aérospatiale
- Décontamination nucléaire
- Stérilisation des dispositifs médicaux
- Alimentation et boissons
Le nettoyage au laser : un premier pas vers l'avenir
De nombreuses applications et de nombreux fabricants peuvent bénéficier de solutions de nettoyage laser. Qu'il s'agisse de sources laser à fibre à nettoyer ou de systèmes de nettoyage laser dédiés, un expert en nettoyage laser d'IPG est prêt à vous aider. Pour commencer, rien de plus simple : envoyez-nous un échantillon, visitez l'un de nos laboratoires d'application internationaux ou parlez-nous simplement de votre application.
