Verfverwijdering en laserreiniging wordt een trend in de industrie. Met de beschikbaarheid van gepulseerde lasers van industriële kwaliteit met een gemiddeld vermogen van meer dan 1 kW, ontstond het vermogen om veel materialen en structuren te verwerken met commercieel haalbare snelheden. Gewoonlijk hebben deze lasers een pulspiekvermogen van meer dan 100 kW en typisch meer dan 1 MW. Interactie met bijna elk materiaal is gegarandeerd met het hoge piekvermogen, wat leidt tot ablatie, losraken of ontleding, afhankelijk van de bundelgrootte en de materiaaleigenschappen. Dergelijke lasers van industriële kwaliteit zijn gebaseerd op q-switching of vermogensversterking van diodesignalen, waardoor pulsen met een hoog piekvermogen worden geleverd. Elke puls is een energiepakket dat een volume of een reeks coatings kan verdampen, of het oppervlak kan smelten en herstructureren of het van zijn substraat kan losmaken.
Voor defensie- en commerciële vliegtuigen zijn al een aantal projecten voor laserverf en coatingverwijdering uitgevoerd. De LADS I & LADS II en de ARBSS-systemen zijn ontwikkeld en getest op vliegtuigen en vliegtuigonderdelen. In 2017 hebben Singapore Airlines een commercieel systeem voor het verwijderen van laserverf in gebruik genomen, met een grote 8-assige robot van NTS en geavanceerde scanners van EWI. De Marine-industrie biedt een breder scala aan toepassingen, met een potentiële jaarlijkse markt voor verfverwijdering van commerciële schepen die slechts ongeveer $ 300 miljoen bedraagt, wat groter is dan die van vliegtuigen die wereldwijd op $ 250 miljoen worden geschat.
Als andere, meer gelokaliseerde processen zoals as- en propelleroppervlakken, selectieve roest- en corrosieverwijdering enz. Op de markt worden geïntroduceerd, stijgt de schatting tot $ 2,3 miljard per jaar. Aan de andere kant is de markttoegang laag omdat de sector te weinig commercieel gebruik heeft en alleen winstgevende gebieden overblijven in het LPG / LNG-transport, de cruise-, privéboot- en veerboottransporten.
Coatings bedoeld voor toepassingen op zee zijn veel dikker, meestal ~ 1 mm. Variaties in coatingdikte worden veel minder gecontroleerd en de consistentie van de coating is tijdens het onderhoud vaak veranderd. Elke degradatie van de coating gaat meestal gepaard met diepe substraatcorrosie. Toegang tot complexe structurele geometrieën is bijna onmogelijk. Bovendien is de oppervlakte van een commercieel schip erg belangrijk en moesten vertragingen in de werf tot een minimum worden beperkt.
Verwijderingspercentages
Twee belangrijke toepassingen - verwijderen van verf en verwijderen van roest - worden onderzocht. Panamax, het gemiddelde commerciële zeeschip, heeft een externe oppervlakte van ongeveer 19000 m2. CW en QCW CO2 zijn lasertechnologieën die tot 30 kW uitstoten. Ze geven een uitstekende interactie met organische verf aan, maar hebben aangetoond dat de verwijderingssnelheden slechts 22.500 mm3 / kW.minuut naderen. Gebaseerd op oppervlakte en verfvolume van het Panamax-zeeschip, zou de operatie tot 130 dagen duren met 1 kW laservermogen.
Bij voorkeur zijn processnelheden van ongeveer 10 keer nodig zodat een commercieel geval van gebruik van 4 tot 6 kW totaal laservermogen rond het vat kan worden verdeeld in 3 tot 4 workshops en de taak binnen een week kan worden aangepakt. Een andere optie is om lage energie ns-pulsen van 0,1 tot 12 mJ te gebruiken bij hoge pulsherhalingssnelheden van 100 tot 1000 kHz, waardoor een hoger dekkingsbereik per raster wordt bereikt en tegelijkertijd wordt gefocust op voldoende kleine vlekken om de instralingsniveaus boven de ablatiedrempel te behouden.
Dit resulteert in een veel lagere verwijderingssnelheid, bijna 2.000 mm3 / kW. Minuut omdat de verhoogde dekkingsgraad door verminderde spotgrootte en pulsenergie wiskundig leidt tot een lichte toename van de verwijderingssnelheid, in omgekeerde verhouding tot pulsenergie. De toename in verwijderingssnelheid wordt echter beperkt door de theoretische en praktisch haalbare grootte van de kleinste spotgrootte. Aangezien warmte continu in het materiaal diffundeert bij CW of hoger dan 200 kHz, kunnen beide technologieën het substraat thermisch beïnvloeden.
