Jak funguje čisticí laser?

Naše lasery emitují desetitisíce světelných pulzů za sekundu, ty se pak absorbují a odstraňují nečistoty ze specifických oblastí, mezi zmíněné nečistoty patří rez, nátěry, separátory, oxidace, silikony, různé kontaminanty a další. Pro čisticí laser obvykle není třeba žádný druhotný čisticí proces, jelikož laser produkuje jen velmi malé množství odpadu (kouř, částice kontaminantu).
Řada našich laserových systémů začíná u nejmenších ručních variant o výkonu několika desítek wattů až po robotické integrace s průměrnými výkony v řádu několika kilowattů. Každé laserové řešení účinně odstraňuje nečistoty, ale liší se výkonem, rychlostí a velikostí čištěné plochy. Díky nastavitelným parametrům lze upravit rychlost a kvalitu čištění tak, abychom byli schopni vyčistit větší plochu a dosáhnout vyšší rychlosti, s jakou lze kontaminanty odstranit.

Princip laserového čištění

Z laserové procesní hlavy vystupují jednotlivé laserové pulzy ve svazcích s kruhovým nebo čtvercovým profilem. Těchto svazků dokáže pulzní vláknový čisticí systém generovat od 5 000 do 200 000 za sekundu. Svazek dopadá na čištěný povrch ve fokusační vzdálenosti ve formě bodů o velikosti řádově desetin milimetru až 2 mm (tento parametr je nastavitelný přímo na laseru). Rovnoměrnou distribuci této koncentrované energie na čištěném povrchu zajišťuje u našich systémů buď jedno, nebo dvě zrcadla integrovaná v procesní hlavě.

Rozmítání svazku laseru

Dopadající svazek ma tvar velmi malého kruhového bodu nebo čtverce, který systémem rozmítáme rychlostí obvykle kolem 5 – 10m/s (u speciálních aplikací laseru i rychleji než 20m/s) do tvaru čáry nebo různých obrazců tak, aby byl čisticí laser co možná nejefektivnější.

Příklad možností rozmítání svazku ručního čisticího laseru. Pro výkonnější modely laserů (ROD 500, 1000 a 2000) je nutný manuální/robotický posun laseru (nebo čištěného objektu) v jedné ose, zatímco lasery s nižším výkonem dokážou svazek rozmítat do v obou osách například vytvářením obrazců.
Rozmítání paprsku do tvaru stahujícího se kruhu u laserového systému ROD 100
Mechanický posun čištěného objektu, zatímco laser je staticky ukotven

Pulzní nebo kontinuální laser, jaký je rozdíl?

Pro většinu aplikací čisticích laserů jsou pulzní lasery vhodnější technologií nežli kontinuální. Výjimkou jsou pak aplikace kde nevadí lehké poškození materiálu, nebo je cílem odstraňování tlustých vrstev barev, obecně však nachází CW lasery největší využití u aplikací laserového řezání. Jaký je mezi nimi rozdíl?

Pulzní lasery vysílají záblesky světla v časovém odstupu.
– Mezi pulzy laser nevydává žádné záření.
– Perioda je doba od začátku jednoho impulzu do následujícího.
– Doba trvání pulzu (šířka pulzu) je doba měřená v průběhu pulzu, často v jeho plné šířce a polovině maxima (FWHM).

Pulzní lasery emitují pulzy záření v časovém odstupu. Nedochází k žádnému vyzařování mezi pulzy.

Kontinuální lasery (CW) poskytují stálé vyzařování.
– Špičkový, minimální a průměrný výkon jsou přibližně stejné.
– Výrazně větší zahřívání čištěného materiálu, které může způsobit jeho poškození.
– Perioda a šířka impulzu se neuplatňují, pokud není světlo modulováno.

Kontinuální (CW) lasery emitují záření, jehož optická mohutnost je přibližně konstantní s časem.

Co je to špičkový výkon laseru a jakou roli při čištění hraje opakovací frekvence laseru?

Špičkovým výkonem se myslí (na rozdíl od průměrného či středního výkonu) výkon v rámci jednoho pulzu, nebo chcete-li střední výkon jednoho pulzu. Součin časové délky pulzu a špičkového výkonu dostaneme energii pulzu.

Opakovací frekvence je pak veličina, která udává počet opakování periodického děje za daný časový úsek – u laseru to znamená počet opakování pulzů za 1 sekundu. Naše systémy mají frekvenci nastavitelnou od 5 do 200kHz, tedy 5000 až 200000 pulzů za sekundu. Frekvenci lze pro jednodušší pochopení přirovnat k motoru vozidla. Pro optimální funkci motoru bez jeho poškození jej udržujete vždy při určitých vhodných otáčkách. Pro nejúčinnější čisticí efekt bez poškození čištěného materiálu je rovněž nutné použít správnou opakovací frekvenci.

Znamená tedy vyšší výkon systému možnost rozmítat paprsek v širší čáru/větší obrazce?

Odpověď je v tomto případě komplikovaná, čistě z technického hlediska můžeme všechny výkony rozmítat do stejných proporcí, nicméně je třeba brát v potaz, že každý laserový systém má jinou energii a v závislosti na zvolené čočce i jinou plošnou hustotu energie. Zvětšováním plochy rozmítaného svazku snižujeme efektivitu laseru a může se stát, že budeme potřebovat například dva a více průjezdů laseru pro dokonalé vyčištění.

Profil svazku laseru – Gauss nebo Top-hat?

Většina našich čisticích laserových systémů (ROD 500, 1000 a 2000) disponuje TOP-HAT profilem svazku, ten se vyznačuje homogenním rozložením energie, pro systémy s nižším průměrným výkonem se nicméně hodí spíše Gaussovský profil svazku díky prostorově normálovému rozložení energie, laser tak může kompenzovat nižší výkon větší hustotou energie a odstranit i náročnější kontaminaci materiálu.

Obr. 1: Srovnání Gaussovského a Top-Hat (Flat-top) profilu svazku laseru. Obr. 2: Kruhový a čtvercový Top-hat (Flat-top) profil laserového svazku.

Výkonové řady laserů

V úvodu je nutné vysvětlit, že z teoretického pohledu zvládnou všechny lasery stejné aplikace a rozdíl je pak primárně v rychlosti a může být i v konzistenci čištění. Zatímco pro vysoce výkonné systémy není problém čistit plochy v řádu čtverečních metrů a tlustší vrstvy nečistot, méně výkonné systémy jsou pak vhodnější pro menší plochy nebo aplikace, kde není klíčová rychlost. Nejslabší lasery (ROD 50 a ROD 100) pak buď nezvládají, nebo zvládají, ale jen velmi pomalu čištění tlustých nánosů kontaminantů, na takové aplikace je pak bez kombinace s jinou mechanickou formou čištění nedoporučujeme používat.

VYSOCE VÝKONNÉ ČISTICÍ LASERY

Naše nejvýkonnější lasery poskytují nejširší dostupné možnosti laserů a pracují s průměrným výkonem od 1000 do 2000 wattů (špičkový výkon v pulzu je pak až 2 500 000 wattů). To zjednodušeně znamená, že můžete pokrýt větší prostor za kratší dobu, využití těchto systémů pak nalézáme zejména v průmyslových provozech kde je rychlost klíčová a lasery běží i nepřetržitě, tyto systémy si od nás ale pořizují i poskytovatelé služeb, jelikož jim umožní dokončit zakázku v co nejkratším možném čase. Mezi aplikace s největší návratností vstupní investice patří:

  • Čištění průmyslových forem
  • Odstraňování barev, laků a nátěrů
  • Odstraňování oxidace, rzi a koroze z kovu
  • Dekontaminace povrchů kontaminovaných jadernými látkami
  • Přípravné čištění před lakováním nebo svařováním
  • Aplikace v leteckém, námořním a kosmickém průmyslu

ROD 500 (reference ze společnosti GumiImpex, reference ze společnosti MAGNA, reference ze společnosti SumiRiko)
ROD 1000 (reference ze společnosti Enne Pi)
ROD 2000  (reference ze společnosti Novaco)

STŘEDNĚ VÝKONNÉ LASERY

Obvyklými zákazníky pro středně výkonné lasery jsou menší průmyslové firmy nebo podnikatelé, kteří plánují nabízet služby v oblasti laserového čištění nebo doplnit stávající portfolio nabízených služeb. Mezi aplikace s největší návratností vstupní investice patří:

  • Čištění forem
  • Odstraňování rzi a nátěrů
  • Čištění před lepením
  • Příprava svařování

Středně výkonné lasery jsou nejlepší volbou pro přípravu lepení spojů a poskytují vyšší kvalitu pro sváry s nižší pórovitostí. V současné době nabízíme tři možnosti středního výkonu:

ROD 200 (reference ze společnosti TOYODA GOSEI)
ROD 300 (reference ze společnosti SŽDC)

LASEROVÁ ŘEŠENÍ S NÍZKÝM VÝKONEM

Nízkovýkonné laserové systémy pracují s výkonem mezi 50 a 200 watty a jsou téměř stejně účinné jako řešení s vyšším výkonem. Toto laserové řešení je ideální pro menší aplikace, které vyžadují maximální přesnost. Nejčastějšími zákazníky pro lasery s nižším výkonem jsou muzea, restaurátorská studia, opravny aut, školy, vědecká pracoviště nebo firmy využívající lasery pro specifické aplikace, kde doba čištění hraje jen malou roli. Mezi běžné aplikace patří například:

  • Cílené odstraňování nátěrů
  • Příprava pro lepení
  • Předběžná úprava polymerních materiálů
  • Čištění historických objektů/restaurování

Šetrné a přesné čištění, které nabízí naše řešení s nízkým výkonem, z něj činí základní nástroj pro čištění nejmenších a nejchoulostivějších výrobků. V současné době nabízíme tři nízkovýkonné systémy:

ROD 50 (reference ze společnosti Muzeum Jihlava)
ROD 100 (reference ze společnosti RESTO LASER)

 

Laserové čisticí systémy ROD

ROD 1000 Laser cleaning
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Mobilní čisticí laser, vhodný zejména pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
ROD 500 Laser cleaning
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Mobilní 500W čisticí laser pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
ROD 300 Laser cleaning
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Mobilní čisticí laserový stroj pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
ROD 200 Laser cleaning
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Mobilní čisticí laserový stroj pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
ROD 100 Laser cleaning system
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Mobilní pulzní vláknový čisticí laser pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
ROD 50 Laser cleaning system
Sklo
Kov
Dřevo
Plasty (PMMA)
Nejmenší mobilní čisticí laserový stroj pro čištění kovů, zdiva a mnoha dalších materiálů.
Na dotázání
Translate »