1-2017

Lasertechnik
Ein Vergleich verschiedener Reinigungsmethoden, vom CO 2 -Schneestrahlen
über die Ultraschallreinigung bis hin zum Beizen, ergab eine
Verbesserung der Sauberkeit auf über 95% durch die Optimierung der
Parameter bei der Ultraschallreinigung
„Alle Parameter wurden einzeln
untersucht und bewertet, wobei wir
die Sauberkeit zusätzlich unter dem
Die Edelstahl- und Messing-Bauteile für die Parameterstudie wurden
mit der von GFH entwickelten Laserbearbeitungsmaschine GL.compact
gefertigt, die über eine hohe Positioniergenauigkeit von ± 1 µm verfügt
und mit fünf Achsen die nötige Beweglichkeit zum Längs-, Querund
Formdrehen bietet
Mikroskop validiert haben“, berichtet
Schmid. „Um selbst geringste
Unterschiede darstellen zu können,
wurde eigens ein spezieller
Auswertungsalgorithmus entwickelt
und angewandt.“
Die Basis dafür waren verschiedene
Bildbearbeitungsprozesse: So
wurden die Mikroskopaufnahmen
zunächst in Graustufen umgewandelt.
Um Stellen mit Laserschmauch
– erkennbar anhand dunkler Spuren
– vom restlichen Bauteil unterscheiden
zu können, wurden ein
Schwellwert gewählt, die dunklen
Pixel extrahiert und gezählt. „Zur
besseren Interpretation haben wir
diese Werte auf einer Skala eingeordnet,
wobei ein Bauteil direkt
nach der Bearbeitung, das entsprechend
viele dunkle Bildpunkte aufwies,
als zu 0% sauber eingestuft
wurde. Der theoretische Wert von
100% entsprach somit einer Komponente
ohne dunkle Pixel, die also
frei von jeglicher Verschmutzung
war“, ergänzt Schmid
Prozessoptimierung durch
Auswertung der Einstellungen
Für ein optimales Ergebnis sollte
das Reinigungsmedium mindestens
10 min vor dem Beginn der Prozedur
entgast werden. Für Messing eignet
sich grundsätzlich ein leicht
saures Medium, für Edelstahl hingegen
ein alkalisches. Zu beachten
ist, dass wegen der hohen Temperaturen
während der Reinigung ein
Teil der Flüssigkeit verdampft. „Deshalb
sollte der Füllstand regelmäßig
überprüft und gegebenenfalls
angepasst werden, denn sowohl
ein zu niedriger als auch ein zu
hoher Füllstand mindert die Reinigungsleistung“,
so Schmid. Wenn
man sehr empfindliche Teile reinigt,
empfehlen sich Glasbecher oder
Plastiknetze als Gefäß. Robustere
Teile sollten in einem Edelstahlkorb
gereinigt werden.
Temperaturen zwischen 45 und
65 °C bringen – abhängig von der
Reinigungsdauer – die besten
Ergebnisse, da aufgrund der Ultraschall-Kavitation
mit zunehmender
Zeit auch die Temperaturen steigen.
Die Verbesserungen sind nach
15 min Reinigung und 5 min Spülen
am größten. Mit bis zu 45 min für die
Reinigung und 15 min für die Spülung
erzielt man nur geringe Verbesserungen.
Optimal ist es, die
Reinigungsfrequenz alle 30 s zwischen
37 und 80 kHz zu wechseln.
Bei großen Objekten oder mehreren
Teilen ist zudem der Sweep-Modus
„Beim Lasern wird kein Öl,
Kühlflüssigkeit oder Schmierfett
verwendet, was sich auch
auf die Verschmutzungen
auswirkt. Das Hauptproblem
bestand bisher darin, dass das
Reinigungs verfahren nur an
das Material, nicht aber an den
vorangegangenen Bearbeitungsprozess
angepasst worden war“,
beschreibt die bei GFH für die
Untersuchungen zuständige
Barbara Schmid die Ausgangslage
„Wenn zu einer Thematik kein
Fachwissen vorhanden ist, erarbeiten
wir dieses. Denn um eine
erfolgreiche Lasermikrobearbeitung
durchzuführen, muss jeder
einzelne Schritt optimal gelöst
sein“, erläutert GFH-Geschäftsführer
Anton Pauli seine Unternehmensphilosophie“
von vorteil. Ist die Verunreinigung
sehr hartnäckig, kann der Pulse-
Modus unterstützen. Ein Vorreinigen
ist nur nötig, wenn sich Öle
oder andere Fette auf den Bauteilen
befinden. Bei der Spülung beschleunigen
ein Korrosionsschutz-Zusatz
sowie ein Netzmittel die anschließende
Trocknung.
Optimiertes Reinigungsverfahren
wird Standard
Die Umsetzung der gewonnenen
Erkenntnisse führte bei der Edelstahl-Serie
zur genannten Verbesserung
der Sauberkeit. „Im Gegensatz
zu anderen Bearbeitungsmethoden
werden beim Lasern weder
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