Sandblæsning med lys

Sandblæsning - det var i går. Laserstråler kan nu rense og strukturere overflader mere præcist og omkostningseffektivt og på mere miljøvenlige måder end konventionelle systemer. Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS i Dresden har udviklet teknologien "LIGHTblast" til dette formål, som nu overføres til halvlederfremstilling, bilforsyning og andre industrier.

Fraunhofer IWS-forskerne ser et betydeligt økologisk og økonomisk potentiale. "Dette er som sandblæsning med lysets hastighed," forklarer Dr. Patrick Herwig, der leder Laserskæringsgruppen på instituttet.

"Vi sætter dermed industrien i stand til at behandle udstyr og komponenter hurtigere, mere miljøvenligt og renere end tidligere. Hele produktionskæden taget i betragtning er vores proces billigere end klassisk sandblæsning, når den bruges i serieproduktion. Vi er sikre på, at laserteknologi vil betale sig. for virksomheder."

Fraunhofer IWS er ​​i øjeblikket ved at forberede indledende applikationseksempler med forskellige slutbrugere. Der kan lasersystemer snart erstatte sandblæsningssystemer trin for trin.

Højenergilys erstatter sandkorn

Markedspotentialet er betydeligt. Faktisk er antallet af industrier, der bruger klassiske sandblæsningssystemer, stigende. Ikke alene fjerner de enhver forurening fra en lang række komponenter, men de gør dem også ru på en defineret måde før belægning og optimerer dermed resultatet af belægningsprocessen.

Lejlighedsvis er sandpartikler indlejret i den behandlede overflade, som forbliver som en defekt selv efter intens rengøring. I konventionelle processer accelererer en stråle af trykluft sand med høj hastighed på måloverfladen.

De skarpkantede sandpartikler river dele af overfladen væk, hvilket får de skarpe kanter til at slides væk og blandes med det resulterende støv. Ved hver brug forurener blæsemediet mere og støt runde slibninger. Procesresultatet forringes løbende. I sidste ende skal blandingen bortskaffes som specialaffald, hvilket forurener miljøet og medfører ekstra omkostninger.

Fraunhofer IWS bruger højenergilys i stedet for sandkorn til at rense og ru. Til dette formål udviklede forskere den laserbaserede proces LIGHTblast, der realiserer rengørings- og struktureringsopgaver væsentligt hurtigere end konventionelle processer og skulle resultere i lavere driftsomkostninger i serieproduktion.

Processen kan også nemmere automatiseres med positive effekter på kvalitet, proceskontrol og arbejdssikkerhed. Derudover fungerer systemet meget mere præcist end et sandblæsningssystem, da en laserstråle med en diameter på mindre end 50 mikrometer (dvs. tusindedele af en millimeter) erstatter en partikelstrøm flere centimeter bred. "På en måde arbejder vi med en skalpel i stedet for en kølle," forklarer Patrick Herwig metaforisk. Hvor ru overfladen ender, kan også meget fint justeres med den nye metode.

Miljøaflastning

Ud over omkostnings- og kvalitetsfordelene bliver den økologiske balance i deres fremstillingsprocesser stadig vigtigere for mange industrielle brugere. Dermed er mange for- og efterbehandlingstrin elimineret:Den lysbaserede forarbejdning kræver ingen kemikalier til rengøring. Laserblæsningssystemet behandler præcist kun de ønskede overflader og bruger hverken sand eller materiale til maskering og sparer dermed farligt affald og tapespild. Laserstrålen fordamper dele af overfladen; den ekspanderende damp fjerner faste komponenter og opnår også en defineret ruhed.

Flere industrivirksomheder har allerede anerkendt disse og andre fordele ved let sandblæsning. De ønsker nu gradvist at overføre teknologien til fremstillingspraksis sammen med Fraunhofer-forskerne. For eksempel videreudvikler Fraunhofer IWS og en partner processen til at strukturere hårde materialebelægninger ved hjælp af laserteknologi og for at forbedre efterbehandlingsprocessen afgørende med hensyn til omkostninger og miljømæssig kompatibilitet.

"Hver bremseskive er anderledes," siger René Bischoff, Chief Technology Officer hos C4 Laser Technology fra Freital nær Dresden. "Faktorer som den kemiske materialesammensætning, afkølingshastigheder, bearbejdningsværktøjernes tilstand eller grafitstrukturen nær overfladen er blot nogle få parametre, der har en betydelig indflydelse på belægningsprocessen af ​​grå støbejernsoverflader. Sammen med Fraunhofer IWS har vi fundet en måde at standardisere friktionsbåndets overfladetilstand på bremseskiveemnet før belægning. Således lykkedes det os at gøre normaliseringsprocessen fuldt automatiseret samt omkostningseffektiv og at øge proceskapaciteten."

Som en del af produktionskæden bidrager processen således til en prisbillig bremseskive, hvis markant forlængede levetid vil sikre, at der i fremtiden vil blive produceret mindre partikler i vejtrafikken. Dresden-instituttet bidrager blandt andet med sin ekspertise i design af laserbaserede fremstillingsprocesser og i softwareudvikling til processtyring.

Generelt kan den nye metode anvendes overalt, hvor komponenter skal renses, forstruktureres eller gøres ru til efterfølgende belægning. Der er planlagt yderligere udviklingstrin til dette formål. + Udforsk yderligere

Rengør uden at skrubbe og bruge kemikalier. Forskere udvikler selvrensende aluminiumsoverflade