Princíp laserového čistenia

Laserové čistenie je ekologický proces používaný na odstraňovanie hrdze, farby, oxidu a iných nečistôt z rôznych povrchov. Vďaka svojej účinnosti sa používa v čoraz väčšom počte aplikácií. Laserové čistenie vyžaduje pulzný vláknový laser (zvyčajne 50 wattov alebo viac).
Tradičné priemyselné metódy čistenia sú v niektorých prípadoch zdĺhavé. Odstraňovanie hrdze môže byť časovo a prácne náročné. Odstraňovanie oxidu môže zahŕňať nebezpečné chemikálie špecifické pre každý materiál, ktorý je potrebné odstrániť. V niektorých prípadoch môže odstránenie farby pieskovaním poškodiť povrch pod ním. Riešenie týchto problémov zvyčajne so sebou prináša ďalšie náklady, ale laserové čistenie to mení: je to nákladovo efektívne riešenie, ktoré skracuje čas čistenia a tak údržby zariadení.

Nižšie uvádzame kľúčové fakty o tom, čo laser robí pri odstraňovaní nečistôt a náterov:

1. Všetky materiály majú prah ablácie (odstránenia, odnesenia)
K laserovej ablácii dochádza, keď sa vrstva materiálu alebo povlak odstráni laserovým lúčom. Toto je proces, ktorý je základom všetkých aplikácií laserového čistenia. Vezmime si napríklad laserové odstraňovanie hrdze z ocele. Keď lúč dopadne na povrch, molekulárne väzby vo vrstve prachu alebo hrdze sa rozbijú a vymrštia zo substrátu. Menej technicky povedané, viete si predstaviť, že vrstva, ktorá sa má odstrániť, je laserovým lúčom jednoducho odparená. 
Jednoduchý spôsob, ako pochopiť dôležitosť ablačného prahu, je prirovnať ho k hodeniu lopty cez stenu. Ak ju nehodíte dostatočne vysoko, nikdy sa nedostane na druhú stranu. Aj keby ste loptu hodili tisíckrát, vždy zlyháte. To isté platí pre laserové čistenie hrdze. Môžete vystreliť laserový lúč tisíckrát, ale pokiaľ je energia pod ablačným prahom materiálu s ktorým pracujete, nič sa nikdy neodstráni.
Každý materiál má iné vlastnosti, a teda aj iné molekulárne väzby. Inými slovami, každý materiál má špecifický ablačný prah. Aby sa vrstva z daného materiálu úspešne odstránila, energia prenášaná laserovým lúčom musí byť nad ablačným prahom daného materiálu.

2. Čistenie laserom môže prebiehať vysoko selektívnym spôsobom
Pokračujme v našej analógii. Predstavte si, že za prvou stenou je druhá, vyššia stena a že lopta je hodená s energiou práve dostatočnou na to, aby preletela cez prvú stenu, ale nie dostatočnou na to, aby preletela cez druhú. Lopta by sa odrazila od druhej steny a spadla medzi dve steny. Opäť platí, že bez ohľadu na to, koľkokrát loptu hodíte, vždy dosiahnete rovnaký výsledok. Preletíte cez prvú stenu, ale nikdy cez druhú.
Keďže pre každý materiál existuje ablačný prah, laserové čistenie dokáže rozlišovať medzi dvoma alebo viacerými materiálmi pri pokuse o odstránenie nežiaducej vrstvy z objektu. Pri dostatočne veľkom rozdiele ablačného prahu medzi materiálmi je možné vybrať materiál, ktorý sa má odstrániť (t. j. ten s nižším ablačným prahom), pričom druhý materiál zostane nedotknutý.
Napríklad prah ablácie hrdze je oveľa nižší ako prah pre bežné kovy, ako je oceľ a hliník. To isté platí pre farby a olej. Tento obrovský rozdiel medzi dvoma hodnotami umožňuje úplné odparenie kontaminantov a náterov bez rizika poškodenia základného materiálu pod nimi. Na to, aby k poškodeniu došlo, jednoducho nie je dostatok energie.

3. Silný a krátky nápor energie znamená rýchlejšie čistenie
Laserovú abláciu si môžete predstaviť ako rezanie kameňa kladivom a dlátom. Môžete použiť malé kladivo a robiť veľa malých úderov dlátom. Alebo môžete rovnako dobre použiť väčšie kladivo, aby ste využili väčší výkon, a tým znížili požadovaný počet úderov a zvýšili rýchlosť odstraňovania. Myšlienka je rovnaká ako pri laserovom čistení, až na to, že chcete odstrániť iba vrstvu materiálu: kontaminant.

Systémy čistenia vláknovým laserom dokážu odstrániť akúkoľvek danú vrstvu dvoma rôznymi metódami. Laserový lúč je buď kontinuálna svetelná vlna, alebo pulzuje s danou opakovacou frekvenciou. Aj keď je výsledok takmer rovnaký, rýchlosť odstraňovania sa v závislosti od metódy značne líši.
Pre danú plochu povrchu sa pridaním rovnakej energie do krátkeho impulzu zvýši výkon. Je to ako pri použití väčšieho kladiva. Pulzný laserový lúč je účinnejší a poskytuje vyššiu rýchlosť odstraňovania ako kontinuálny lúč. A hoci krátke laserové impulzy čistia povrchy rýchlejšie, zároveň zabezpečujú, aby sa podkladový materiál príliš nezahrial.

4. Laserové čistenie nevyžaduje spotrebný materiál a je šetrný k životnému prostrediu
Keďže táto metóda čistenia využíva iba laserový lúč na odparovanie vrstvy, ktorá sa má odstrániť, doslova nepotrebuje žiadny spotrebný materiál. To je krása laserov, ktoré potrebujú iba zapojenie do elektrickej siete a sú pripravené na použitie.
Okrem toho lasery nepoužívajú žiadne chemické produkty ani rozpúšťadlá. Vďaka tomu je laserové čistenie povrchov jedným z najbezpečnejších riešení, pokiaľ ide o odstraňovanie hrdze a náterov. Nielenže sa nemusíte starať o žiadny chemický odpad, ale zamestnanci sú úplne bezpeční pri práci v blízkosti laserových čistiacich strojov, ktoré sú navrhnuté tak, aby spĺňali medzinárodné bezpečnostné normy pre lasery. Pracovníci nebudú potrebovať osobné ochranné prostriedky a nebudú musieť manipulovať s týmito otravnými chemikáliami.
Keďže laserové čistenie produkuje výpary, mali by ste mať v blízkosti lasera systém na odsávanie výparov, aby ste zabezpečili, že sa do ovzdušia neuvoľnia žiadne častice farby, oleja ani prachu.

5. Laserové čistenie je zaujímavé pre rôzne priemyselné aplikácie
Odstraňovanie zvyškov spálenej gumy z foriem pneumatík; vdýchnutie nového života starým potrubiam; čistenie potrubí v jadrových elektrárňach; a ešte väčšie projekty, ako je odstraňovanie farby z hrdzavého mosta a príprava zváraných povrchov, sú všetko projekty, ktoré môžu profitovať z priemyselného laserového čistenia.
Táto bezkontaktná čistiaca technika sa dá použiť v nespočetných priemyselných aplikáciách. Jediným obmedzením je schopnosť rozlišovať medzi materiálom, ktorý sa má odstrániť, a tým, ktorý sa má chrániť.

V súčasnosti medzi najbežnejšie aplikácie laserového čistenia patria:
- Predbežné úpravy zvárania na odstránenie hrdze a iných nečistôt zo zváracích oblastí
- Dodatočné úpravy zvárania na odstránenie oxidov hliníka a nehrdzavejúcej ocele
- Príprava povrchu laserom na maximalizáciu priľnavosti farby
- Odstraňovanie oxidov laserom zo špeciálnych zliatinových ingotov
- Odstraňovanie povlakov hneď po procese nanášania povlaku ako náhrada maskovania dielov vo výrobných linkách
- Odstraňovanie náterov dielov, ktoré by inak boli zošrotované kvôli chybám farby
- Laserová ablácia sa nepoužíva len na čistenie, ale je široko používaná aj v iných priemyselných aplikáciách.

Laserové čistenie dokáže prekonať mnohé problémy s ktorými sa stretávame pri odstraňovaní hrdze a iných priemyselných čistiacich aplikáciách. Výberom konkrétneho materiálu, ktorý sa má odstrániť, ponúkajú vláknové lasery rýchle a zároveň jednoduché riešenie pre mnohé odvetvia.