100~200W パルスレーザークリーニングシステム

Maxphotonics

100W パルスファイバレーザー使用のハンドヘルド型クリーニング装置。

100~200W パルスファイバレーザー使用のハンドヘルド型クリーニング装置
  • 低価格、コンパクト、高品質、高性能
  • 連続稼働時間:100,000時間以上

 

Maxphotonics社では100~200W出力パルスファイバレーザーを用いた、低価格で小型、ポータブルなハンドヘルド型レーザークリーニング装置を製造しています。ファイバ出力で、光路は安定性の高い完全密封型です。メンテナンスフリーである一方、100,000時間を超える連続稼働に耐えます。強制空冷システムで、消費電力はわずか480Wの省エネ設計です。

従来のクリーニング法における問題点

  • 機械的摩擦洗浄:洗浄度は高いが基材に損傷を与えやすい
  • 化学的エッチング洗浄:負荷は抑えられるが汚染度が高くなる
  • 流体-固体ジェット洗浄:柔軟性高いがコスト高。排水処理が複雑。
  • 高周波数 超音波洗浄:洗浄効果良好。サイズに制限あり。対象物は乾燥したもののみ。

レーザーリーニングの特長と原理

長焦点クリーニング用レーザー光源は、対象物に関して表面粗さや加工高さの許容範囲が広いの特長です。また安定した産業環境だけでなく、屋外での複雑な環境でも適用できます。光源の選択によっては、不安定な環境下に対応できるだけでなく、基材を傷めることなく錆などの汚れを効率的に除去できます。

完全に閉じられた外部光学系と特殊なモードのレーザーを組み合わせます。高エネルギーパルスレーザーが物体の表面で集光されると、プラズマブラストの原理で、高エネルギーパルス励起と複雑な光化学反応が起こります。レーザービームを効果的に制御・移動させることでクリーニングを行えます。プロセス全体はプログラムによりPC制御できます。

レーザークリーニングの加工パラメータ例

ベース金属 表面 有効焦点深さ 効率 効果
鋳鉄 重度の腐食 >40mm 3000mm2/s 表面洗浄、ダメージ無し
炭素鋼 軽度の腐食 >45mm 4000mm2/s 表面洗浄、ダメージ無し
ステンレス鋼 油分、わずかな腐食 >60mm 30000mm2/s つや表面、ダメージ無し
金型スチールギア 軽度な油分、スクラップ鉄を含む >45mm 5000mm2/s つや表面、ダメージ無し
アルミスチール 酸化物、表面にスポット状 >40mm 3000mm2/s 白色表面、ダメージ無し
白焼けステンレス鋼 ニスの白焼け >30mm 1000mm2/s つや表面、ダメージ無し

 

使用レーザーでの比較


素材や波長によって異なる吸光度を考慮して、レーザーを選定します。1064 nm の固体レーザーやファイバレーザーを使用した場合の金属の吸光度は最大30%です。いずれも基材を傷つけずに表面クリーニングが可能です。しかしながら、安定性、稼働コスト、インテグレーションの方法などを考慮した場合、1064nm帯では固体レーザーよりもファイバレーザーの方がより適しています。Maxphotoncis社のレーザークリーニング用 100~200W パルスレーザーは、ハンドヘルド型レーザークリーニングに最適化されたレーザーです。

 

光源 長所 短所
固体レーザー 1. 高い平均出力, 高パルスエネルギー, 高いクリーニング効率
2. 多彩な非金属に適用可
3. 非常に高いクリーニング効果&クリーニング力
1. 消費電力が大きい, ハイパワーのチラーが必要
2. 組込み制限, メンテナンスが煩雑
3. 高価、高コスト
ファイバレーザー 1. メンテナンスフリー, 高い費用対効果, 低コスト
2. 強制空冷, 高い安定性で連続使用可
3. 良好なビームモード, 多彩な金属に適用可
4. 光路が自在, 組込み自在, 小型
5. 光電変換率が高い, 消費電力小さい, 省エネ
1. 厚い金属コートでは加工効率低い
2. パワー制限
  • モールド洗浄
  • ピーリング、コーティング剤剥離
  • コーティング前処理
  • 航空部品の洗浄
  • はんだ付け前処理
  • 酸化膜、しみ、油汚れ、残渣の除去
  • 修復、保護
  • 酸化膜除去

    高エネルギーパルスレーザーを対象物の表面に集光すると、瞬間形成・膨張された高エネルギープラズマが連続的に照射され、一連の小さな爆発となってプラズマブラストを形成します。その結果対象物表面の比較的滑らかな腐食膜を、物理的にバーストできます。レーザースポットを高速で移動させるとプルームを形成し、こでがデブリを洗浄してクリーニング処理を行えます。主に金属汚れに適用されています。

    油分、グリース除去


    高エネルギーパルスレーザーを対象物正面に集光すると、錆などの不要な構造や暗色表面がレーザーエネルギーや、金属表面で形成されるプラズマエネルギーを吸収し、ベース金属か瞬間的に蒸発します。主に金型の洗浄や文化的遺物の修理ほか産業用途に適用されます。

    塗料除去


    塗料や化学コーティングを剥離するような特殊な表面加工において、表面材料と基材は材料に応じて吸光度やレーザーによる損傷閾値が異なります。集光や空気接触の後、レーザーが表面のコーティングを破壊するプロセスには、複雑な光化学反応や酸化が関係し、最終的に反応はガス放電の形態をとります。マスターバッチの損傷閾値未満のレーザーを用いることで、基材を損傷せずにコーティングを除去できます。本技術は塗料やコーティングの剥離に適用できます。
    アプリケーション 酸化膜除去 油分、グリース除去 塗料除去
    基材 錆びた炭素鋼、鋳鉄 油汚れのついた炭素鋼 白色金属塗料
    汚染度 中程度の油汚れ、軽度の錆 中程度の油汚れ、軽度の錆 >0.1 mm(除去層厚み)
    洗浄効率 35000mm2/s 35000mm2/s 1500mm2/s
    有効焦点深さ > 45mm > 60mm > 30mm
    洗浄効果 良好 良好 良好
    基材損傷 無し 無し 無し
発振モード パルス
偏光 ランダム
出力パワー  99.9W(min.), 100W(typ.), 110W(max.)
パワー可変範囲 50~100%
中心波長 1060nm(min.), 1064nm(typ.), 1068nm(max.)
パルス幅  80ns(min.), 100ns(typ.), 160ns(max.)
長時間パワー安定性 ±2%(typ.), ±5%(max.)
トータル消費電力 480W (AC110V or 220V)
重量  22.7kg
冷却 強制空冷
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