Pulizia laser: definizione, tipi, vantaggi, 5 usi

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Cos'è la pulizia laser?

La pulizia laser o la pulizia della superficie laser si riferisce alla tecnica di utilizzare il fenomeno dell'irradiazione laser per rimuovere le impurità e gli agenti contaminanti dalla superficie di un materiale. Il processo di raffreddamento laser prevede la rimozione di un sottile strato superiore del materiale dato per eliminare completamente i contaminanti superficiali.

In generale, il processo di pulizia della superficie laser richiede un raggio laser di potenza molto elevata con impulsi laser molto brevi.

pulizia laser
Una macchina per la pulizia laser industriale. Fonte immagine: Optola, Industrinzer lazerinio valymo ranga, CC BY-SA 4.0

Contenuti

Come funziona la pulizia laser?

La pulizia laser prevede l'uso del fenomeno dell'irradiazione laser per rimuovere le impurità e gli agenti contaminanti dalla superficie di un materiale. Per il processo viene selezionato un laser ad alta potenza con brevi impulsi laser. L'energia del laser è diretta per l'ablazione dello strato superiore del materiale. Mentre una parte dei contaminanti e delle impurità vaporizzano dopo il processo di ablazione, alcune rimangono come polvere particolata. Questa polvere può essere successivamente raccolta nel sistema di filtrazione. Questo processo di ablazione viene ripetuto fino a rimuovere lo spessore richiesto dello strato superiore del materiale.

Quali sono i tipi di processi di pulizia laser?

I processi di pulizia laser possono essere suddivisi in due tipologie distinte:

Rimozione del rivestimento:

Questo tipo di pulizia della superficie laser, come suggerisce il nome, si riferisce alla rimozione di impurità e contaminanti dalla superficie di un materiale con l'aiuto dei laser. In questo processo, la composizione chimica e fisica dello strato di impurità è significativamente diversa da quella del substrato. Il materiale organico assorbe la luce laser mentre il substrato non organico non viene intaccato in alcun modo. Nessun cambiamento meccanico, chimico o fisico è stato osservato sul substrato. Esempi di applicazione di questo processo includono vernice, rivestimento in gomma e isolamento.

Decontaminazione laser della superficie:

Il processo di decontaminazione della superficie laser comporta la rimozione di contaminanti e impurità presenti in profondità all'interno della superficie del materiale dato. Questo processo rimuove fisicamente l'intero strato superiore del materiale. Esempi di applicazione di questo processo includono la rimozione di strati radioattivi in ​​calcestruzzo con l'aiuto di scabbling laser tecnica.

lasi
Ablazione laser in una soluzione. fonte immagine: Sahehco, lasi, CC BY-SA 4.0

Quali sono i vantaggi della pulizia laser?

I vantaggi della pulizia laser delle superfici sono:

  • La pulizia laser della superficie è un processo senza contatto, che lo rende estremamente conveniente per l'applicazione.
  • La pulizia della superficie con il laser non comporta l'uso di abrasivi o prodotti chimici dannosi.
  • La pulizia laser delle superfici non produce alcuna forma di rifiuto secondario.
  • La pulizia laser della superficie consente la rimozione dello strato sottile senza compromettere la struttura o la forma del materiale.
  • La pulizia laser della superficie non produce alcun cambiamento chimico, fisico o meccanico nel substrato.
  • La pulizia laser delle superfici può essere eseguita da macchine e robot, eliminando il rischio di esposizione dei lavoratori alle radiazioni.
  • La pulizia laser delle superfici è una tecnica flessibile.

Quali sono gli usi della pulizia laser?

  • Oggigiorno la pulizia laser delle superfici viene utilizzata per diversi scopi. Viene utilizzato sia nelle industrie su scala macro sia in quelle su larga scala per diversi scopi di pulizia. Le impurità come polvere, vernice, elementi radioattivi, ecc. Vengono rimosse dai laser.
  • Nell'industria elettronica, la pulizia laser delle superfici viene utilizzata per pulire le aree di contatto di tamponi e spine e anche per rimuovere l'isolamento dai cavi elettrici.
  • Nell'industria della gomma, i laser vengono utilizzati per pulire la superficie di stampi in gomma o pneumatici. In alcuni materiali l'uso di prodotti chimici è impossibile per la pulizia; la pulizia laser si rivela utile per tali materiali.
  • La rimozione di strati di vernice da edifici, aerei, navi, automobili, ecc. Comporta anche l'applicazione della pulizia laser delle superfici.
  • Anche la pulizia fine nei microchip viene eseguita dai laser. Anche la pulizia laser delle superfici è un metodo comune per rimuovere ruggine, olio e grasso.
Ablazione laser di un campione simile a un asteroide
Ablazione di una superficie irregolare mediante laser. Fonte immagine: Travis Brashear, Ablazione laser di un campione simile a un asteroide, CC BY 4.0

Che tipo di laser vengono utilizzati per la pulizia laser?

Generalmente, i laser ottici ad alta potenza vengono utilizzati per la pulizia della superficie del laser. I laser a fibra producono e dirigono la luce laser utilizzando un mezzo flessibile che consente un migliore e più facile convogliamento del fascio di luce alla destinazione richiesta. La potenza in uscita dei laser a fibra ottica è superiore rispetto agli altri tipi di laser. L'elevato rapporto tra superficie e volume di queste varianti laser fornisce una potenza di uscita continua della gamma di kilowatt insieme a un raffreddamento efficiente. La guida d'onda in fibra ottica contribuisce a ridurre la distorsione del percorso ottico dovuta a problemi termici. I laser basati su fibra ottica hanno generalmente un design più compatto rispetto ai laser a gas o allo stato solido (della stessa potenza di uscita) e producono un raggio laser limitato dalla diffrazione.

Oltre ai laser a fibra ottica, i laser Nd: YAG vengono utilizzati anche per la pulizia laser delle superfici. I laser Nd: YAG vengono utilizzati per emettere luce nella gamma degli infrarossi (vicino a 946, 1064, 1120, 1320 e 1440 nm). I campioni organici (impurità superficiali) sono costituiti principalmente da acqua e sono in grado di assorbire bene la frequenza IR della luce.

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Laser Nd: YAG (granato di ittrio alluminio drogato al neodimio). fonte immagine: Kkmmurray, Powerlite NdYAG, CC BY 3.0

Per saperne di più sui laser a fibra ottica visita https://techiescience.com/fiber-lasers/

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