Che cos'è la pulizia laser?
La pulizia laser, una forma di ablazione laser, è un metodo per rimuovere uno strato selettivo di materiale da una superficie utilizzando l'energia laser. Il processo di pulizia laser utilizza l'energia fotonica per staccare, vaporizzare, sublimare o bruciare il materiale di scarto indesiderato senza danneggiare il materiale sottostante.
Nella maggior parte delle applicazioni di trattamento laser dei materiali, un fascio focalizzato forma un punto relativamente piccolo sul materiale di destinazione. La pulizia laser non fa eccezione, nonostante sia tipicamente utilizzata su un'area relativamente ampia. La pulizia laser utilizza una tecnica nota come scansione laser, che dirige o "scansiona" rapidamente un raggio laser lungo un percorso o su una zona più ampia. Ciò significa che il laser interagisce con il materiale mirato solo per una frazione di secondo alla volta.
Come funziona la pulizia laser?
L'obiettivo della pulizia laser è rimuovere il materiale superficiale senza danneggiare il materiale sottostante. Mentre i laser possono tagliare diversi centimetri di acciaio, la pulizia richiede un tocco molto più leggero e la comprensione delle soglie di ablazione. Ogni materiale ha una soglia di ablazione che definisce l'energia necessaria per vaporizzarlo. Rimanendo al di sotto di tale soglia, il materiale sfuso non verrà danneggiato. Se invece si supera la soglia anche solo una volta, il materiale sfuso subirà un impatto.
Fortunatamente, i materiali che la maggior parte dei produttori cerca di rimuovere, come ruggine, olio e rivestimenti, hanno soglie di ablazione più basse rispetto a metalli come acciaio e alluminio. Tuttavia, per evitare di danneggiare il substrato è necessaria un'attenta regolazione dei parametri laser, come la lunghezza d'onda e l'energia dell'impulso. Il controllo preciso delle dimensioni e della forma degli spot contribuisce a rendere più efficiente la pulizia laser, riducendo al minimo le sovrapposizioni durante la scansione del fascio.
Quali sono i vantaggi della pulizia laser?
La pulizia laser ha registrato un'impennata di adozione in un'ampia gamma di settori perché offre numerosi vantaggi rispetto ai metodi tradizionali di rimozione del materiale.
Senza contatto: La pulizia laser è un processo a distanza. In altre parole, la sorgente del raggio laser opera a diversi centimetri o addirittura a metri di distanza. Ciò rende il processo più flessibile ed evita i danni alla superficie causati dai metodi abrasivi.
Altamente selettivi: I laser sono estremamente precisi e possono essere sparati con un'accuratezza praticamente perfetta. Di conseguenza, i laser puliscono solo l'area desiderata, indipendentemente dalle dimensioni o dalla forma. In questo modo si eliminano ulteriori passaggi come la mascheratura.
Alta velocità: La pulizia laser è un processo ad alta velocità che può pulire fino a centinaia di centimetri quadrati di materiale al secondo. In un'ora, i laser possono pulire più di 10.000 metri quadrati di materiale. I tassi esatti di rimozione del materiale dipendono dai parametri del laser e dalle proprietà del materiale.
Sicuro: La pulizia laser non richiede materiali abrasivi o solventi chimici, riducendo il rumore ed eliminando l'esposizione a polveri e materiali pericolosi. I vapori che si creano durante il processo di pulizia vengono facilmente eliminati con un sistema di aspirazione dei fumi.
Sostenibile: Essendo un processo privo di supporti, la pulizia laser non richiede la manipolazione o lo smaltimento di materiali. Inoltre, i sistemi laser consumano meno energia e riducono drasticamente le emissioni diCO2 associate al trasporto e allo smaltimento dei mezzi di pulizia e dei prodotti chimici.
Economico: Richiedendo una movimentazione minima di materiali, spazio, energia e manutenzione, le soluzioni di pulizia laser sono durature ed eccezionalmente convenienti, soprattutto a lungo termine.
Pulizia laser vs. sabbiatura abrasiva
La sabbiatura abrasiva è un processo di pulizia comune che utilizza acqua o aria ad alta pressione per spingere particelle abrasive come sabbia, graniglia, pallini d'acciaio o gusci di noce. Questo metodo può offrire velocità di pulizia accettabili, ma richiede una gestione e uno smaltimento del materiale costosi. I mezzi abrasivi possono essere riciclati per compensare alcuni costi, ma i mezzi di sabbiatura riutilizzati subiscono un degrado che influisce sulla costanza dei risultati di pulizia.
La sicurezza è un aspetto fondamentale per qualsiasi operazione di sabbiatura. Il lavoro di manipolazione dei materiali abrasivi, che comprende il sollevamento, la pulizia e la ricollocazione nelle tramogge, richiede tempo e fatica fisica per i lavoratori. Molti abrasivi generano un elevato volume di polvere, che richiede ai lavoratori l'adozione di precauzioni di sicurezza, tra cui dispositivi di respirazione e DPI integrali. Il processo di sabbiatura è inoltre notoriamente rumoroso e comporta un serio rischio di danni all'udito per i lavoratori e di lamentele per il rumore da parte delle abitazioni e delle aziende vicine.
Pulizia laser vs. sabbiatura a ghiaccio secco
Conosciuta anche come getto a freddo, la sabbiatura a ghiaccio secco funziona in modo simile alla sabbiatura abrasiva, utilizzando aria compressa per spingere i pellet di ghiaccio secco. In questo modo si attenuano alcuni dei problemi di recupero e smaltimento del materiale abrasivo, dovuti alla vaporizzazione dei mezzi di sabbiatura a ghiaccio secco dopo il processo di pulizia.
Purtroppo, l'uso di ghiaccio secco non riutilizzabile comporta elevati costi di consumo e non è ecologico. Anche con un'unità di recupero dei vapori destinata a ripellettizzare il gasCO2 rilasciato dal ghiaccio secco, la maggior parte del gas viene rilasciata nell'atmosfera. Come i metodi di sabbiatura con abrasivi, anche la sabbiatura con ghiaccio secco è fastidiosamente rumorosa e richiede ulteriori considerazioni, come la protezione dell'udito.
Pulizia laser vs. pulizia chimica
La pulizia chimica utilizza solventi per rompere rivestimenti e residui senza danneggiare il materiale sottostante. Questo metodo è tipicamente lento e richiede che il materiale rimanga in un bagno chimico per lunghi periodi di tempo e che venga asciugato una volta completata la pulizia. Il lungo processo di immersione può essere parzialmente superato inserendo più pezzi in bagni più grandi, ma questo approccio richiede una grande quantità di spazio.
Le sostanze chimiche pericolose necessarie richiedono anche notevoli precauzioni di sicurezza, come i DPI e procedure di smaltimento rigorose. La manipolazione, il riciclaggio e lo smaltimento dei solventi chimici necessari sono diventati una sfida sempre più costosa a causa dei controlli normativi.
Nonostante i suoi numerosi svantaggi, la pulizia laser non può sostituire completamente la pulizia chimica. Sebbene la pulizia chimica non sia facilmente applicabile a un'area selettiva, spesso è l'unica soluzione per la pulizia di elementi non visibili, come tubi e parti complesse.
Pulizia laser vs. pulizia termica
La pulizia termica utilizza temperature molto elevate per bruciare i materiali superficiali. Questo approccio comporta costi energetici elevati e può danneggiare il materiale sottostante, a seconda della tolleranza termica del materiale superficiale e del substrato. La pulizia termica è inoltre intrinsecamente incapace di effettuare una rimozione selettiva, anche se si utilizza una maschera.
Come si usa la pulizia laser?
La pulizia laser è un metodo eccellente per pulire un'ampia varietà di materiali e tipi di pezzi. La pulizia laser viene utilizzata in una serie di applicazioni e in varie fasi della produzione, anche come fase precedente o successiva a un altro processo in una linea di produzione o per il ripristino di pezzi esistenti. Le applicazioni più comuni di pulizia laser includono:
- Pulizia di contaminanti come ruggine, olio e depositi da combustione
- Sverniciatura di rivestimenti come vernici, e-coat, ceramiche e ossidi
- Semplificare la manutenzione degli stampi rimuovendo agenti distaccanti e residui
- Aumentare l'incollaggio preparando le superfici per la saldatura, l'incollaggio, la verniciatura e il rivestimento.
- Aumento dell'adesione con la pulizia preadesiva o la testurizzazione della superficie
- Aumento della durata del rivestimento grazie alla pre-pulizia prima dell'applicazione dei rivestimenti per parti
- Sterilizzazione di apparecchiature critiche in applicazioni mediche e alimentari
Quali settori utilizzano la pulizia laser?
Tutti i settori che devono fornire o lavorare con superfici pulite possono beneficiare della miriade di vantaggi offerti dalla pulizia laser. Come processo, la pulizia laser è facilmente automatizzabile e integrabile nella produzione. Per un uso su scala ridotta, alcuni dispositivi laser portatili offrono funzionalità di pulizia oltre alla saldatura o al taglio. La pulizia laser è comunemente utilizzata in settori quali:
- Produzione generale
- Produzione aerospaziale
- Decontaminazione nucleare
- Sterilizzazione dei dispositivi medici
- Cibo e bevande
Come iniziare la pulizia laser
Molte applicazioni e produttori possono trarre vantaggio dalle soluzioni di pulizia laser. Dalle sorgenti laser in fibra da pulire ai sistemi di pulizia laser dedicati, un esperto di pulizia laser IPG è pronto ad aiutarvi. Iniziare è facile: inviateci un campione, visitate uno dei nostri laboratori applicativi globali o parlateci della vostra applicazione.
