Специалисты германского Института Фраунгофера по материаловедению и лазерным технологиям (Fraunhofer IWS) в Дрездене разработали новый техпроцесс обработки поверхностей, основанный на применении лазеров, – более точный, дешевый и экологичный по сравнению с пескоструйными системами. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Пескоструйная обработка может теперь окончательно считаться «вчерашним днем» технологий, поскольку лазерные лучи показали способность очищать и структурировать поверхности намного более точно, экономично и экологично. Исследователи Fraunhofer IWS смогли приспособить для серийного обрабатывающего производства технологию «LIGHTblast», которая в настоящее время применяется в производстве полупроводников, некоторых видов автомобильных комплектующих и других особо высокоточных изделий.
«Это похоже на пескоструйную обработку со скоростью света. Таким образом, мы даем возможность промышленности обрабатывать оборудование и компоненты быстрее, экологичнее, точнее и чище, чем раньше. Учитывая всю производственную цепочку, наш новый техпроцесс дешевле, чем классическая пескоструйная обработка», – пояснил д-р Патрик Хервиг, возглавляющий исследовательскую группу лазерной резки Fraunhofer IWS.
Fraunhofer IWS в настоящее время готовит начальные примеры практических применений для различных операций, в которых лазерные системы вскоре смогут постепенно заменить пескоструйные. Потенциал этого рынка – значителен. Число отраслей и производств, использующих классические пескоструйные системы, стабильно увеличивается, поскольку такая обработка не только удаляет любые загрязнения с самых разных компонентов, но и придает им нужную степень гладкости/шероховатости перед нанесением покрытия, оптимизируя эффективность последнего.
Но в этих системах есть свои недостатки. Иногда в обрабатываемую поверхность вкрапляются частички песка, сохраняя этот дефект даже после интенсивной очистки. Нередко частицы песка с острыми краями отрывают части поверхности, в результате чего острые края стираются и смешиваются с образовавшейся пылью. С каждым использованием пескоструйная среда все больше загрязняет шлифовальное оборудование, и результат процесса со временем неизбежно ухудшается. В конечном итоге пескоструйную смесь необходимо утилизировать как спецотходы, что загрязняет окружающую среду и влечет дополнительные расходы.
Fraunhofer IWS использует высокоэнергетический свет вместо песчинок для очистки и придания нужной степени шероховатости. С этой целью исследователи разработали основанный на лазере процесс LIGHTblast, который реализует задачи по очистке и структурированию значительно быстрее, чем обычные процессы. Лазерный луч испаряет части поверхности; расширяющийся пар уносит твердые компоненты, а также достигает определенной шероховатости.
Этот процесс также легче автоматизировать, что положительно сказывается на качестве, управлении и безопасности труда. Кроме того, система работает намного точнее, чем пескоструйная установка, так как лазерный луч диаметром менее 50 микрометров (т.е. тысячных долей миллиметра) заменяет собой поток частиц с общей шириной до нескольких сантиметров.
Помимо преимущества в стоимости и качестве, экологический баланс производственных процессов становится все более важным для многих промышленных пользователей. Поэтому значимо, что обработка на основе лазеров не требует никаких химикатов для мер по очистке. Система лазерной струйной обработки воздействует только на заданные поверхности, не потребляя ни песка, ни защитного материала, таким образом, экономя опасные отходы.
Несколько промышленных компаний уже признали эти и другие преимущества легкой пескоструйной обработки. Теперь они хотят постепенно перенести технологию в производственную практику вместе с исследователями, чтобы далее совершенствовать процесс структурирования покрытий из твердых материалов с помощью лазерной технологии.
«Вместе с Fraunhofer IWS мы нашли способ стандартизировать состояние поверхности фрикционной ленты заготовки тормозного диска перед нанесением покрытия. Таким образом, нам удалось сделать процесс нормализации полностью автоматизированным, экономически эффективным и повысить производительность процесса. Увеличенный за счет этого срок службы наших изделий гарантирует, что в будущем при дорожном движении будет образовываться меньше твердых частиц», – отзывается о новой технологии Рене Бишофф, главный технический директор компании C4 Laser Technology из Фрайталя под Дрезденом, выпускающей тормозные диски для автомобилей.