Laser brennt Verschmutzungen weg

Bauteile müssen oft die halbe Welt umschiffen, bevor sie weiterverarbeitet werden: So kommt es beispielsweise vor, dass Autotüren und Kotflügel in Deutschland hergestellt und in den USA montiert werden. Da die Bauteile auf dem Seeweg der aggressiven, salzigen Meerluft ausgesetzt sind, schützen die Hersteller sie mit Korrosionsmitteln.

Beim Schweißen oder Kleben der Bauteile stören diese Beschichtungen jedoch, sie können Poren und Risse in der Schweißnaht hervorrufen. Ebenso ist es bei Prozesshilfsstoffen aus vorangegangenen Bearbeitungsschritten. Bisher entfetten die Monteure das komplette Bauteil in einer chemischen Waschlösung, in die sie es hineinlegen. Mit einem Laser geht das Entfetten dagegen einfacher und schneller: „Die Lichtenergie wird in Wärme umgewandelt und der Schmutz verdampft“, erklärt Dr. Jan Hauptmann, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden.

Die Vorteile des Laserreinigens: Es braucht nicht das ganze Bauteil behandelt werden, sondern nur die Schweiß- oder Klebstelle. Das ist beispielsweise bei Korrosionsschutz vorteilhaft, da dieser nicht komplett entfernt werden muss und so weiterhin das restliche Bauteil schützen kann. „Das Laserreinigen lässt sich gut in bestehende Produktionsprozesse integrieren. Zudem ist die Reinigungsleistung reproduzierbar – während sie bei Waschlösungen abnimmt. Das kennt man von Spülmitteln – bei der vierten Pfanne reinigt das Spülwasser nicht mehr so gut wie anfangs“, sagt Hauptmann. Auf der Messe Parts2Clean zeigen die Forscher vom IWS die Laserreinigung in Live-Vorführungen.

Für das Laserschweißen haben die Experten das Laserreinigen bereits optimiert. „Wir verwenden den gleichen Laser wie für das Schweißen“, sagt Hauptmann. Die Herausforderung dabei: Beim Schweißen schmilzt der Laser die Bauteile an der Fügestelle kurzzeitig auf, um sie miteinander zu verbinden. Beim Reinigen will man dieses Aufschmelzen des Bauteils verhindern, um die exakten Formen der Teile zu erhalten – lediglich die Verunreinigungen sollen verdampfen.

„Zum Reinigen lenken wir den Laser mit einem schwingenden Spiegel sehr schnell über das Material. So trifft der Laser die verschiedenen Stellen nur kurz – lang genug, um den Schmutz zu verdampfen, aber zu kurz, um das Bauteil anzuschmelzen“, sagt der Experte. Zusätzlich stellen sie die Parameter des Lasers für jede Bauteilgeometrie genau ein: An Bauteilkanten, wo die Wärmeleitfähigkeit des Materials recht klein ist, drosselt das System beispielsweise die Laserleistung.