Parameterleitfaden für die Laserreinigung: Metall, Stein und Verbundwerkstoffe – alles in einem

Die Laserreinigung bietet einen berührungslosen, abrasiven und chemikalienfreien Prozess mit kontrollierter Wärmezufuhr und ist damit die gängige Lösung für die industrielle Oberflächenbehandlung.

Um eine effiziente Reinigung zu erreichen und gleichzeitig die Sicherheit des Substrats zu gewährleisten, müssen sieben Parameter genau auf die Eigenschaften des Materials abgestimmt sein: Leistung, Wellenlänge, Impulsbreite, Frequenz, Scangeschwindigkeit, Punktgröße/Defokussierung und Überlappungsrate.

Dieser Artikel bietet eine systematische Parameteroptimierungslogik und praktische Bereiche für gängige Substrate – Metalle, Stein, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe – und bringt Effizienz mit zerstörungsfreier Reinigung in Einklang.

I. Metallreinigung (1064 nm, Faserlaser)

1. Kohlenstoffstahl / Gusseisen / Baustahl

Anwendungen
Rostentfernung, Entfernung von Oxidablagerungen, Entfernen alter Farbe, Reinigung vor dem Schweißen

Empfohlene Parameter

• Leistung: 200–1000 W

• Impulsbreite: 50–100 ns

• Frequenz: 20–50 kHz

• Geschwindigkeit: 200–500 mm/s

• Fluenz: 5–15 J/cm²

• Überlappungsrate: 50 %–60 %

Tuning-Tipps

• Bei starkem Rost oder starker Beschichtung → Leistung erhöhen, Frequenz verringern, Drehzahl verringern.

• Bei dünnen Teilen → geringere Leistung + positive Defokussierung verwenden, um Verbrennungen und Verformungen zu vermeiden.

2. Edelstahl

Anwendungen
Schweißnahtreinigung, Oxidschichtentfernung, Öl-/Fingerabdruckentfernung

Empfohlene Parameter

• Leistung: 100–500 W

• Impulsbreite: 20–50 ns

• Frequenz: 30–80 kHz

• Geschwindigkeit: 300–800 mm/s

• Fluenz: 3–8 J/cm²

Tuning-Tipps

• Bevorzugen Sie eine kürzere Impulsbreite, um hitzebedingte Verfärbungen zu reduzieren.

• Für Hochglanz- oder Präzisionsteile → geringe Leistung, hohe Frequenz, hohe Geschwindigkeit, um interkristalline Korrosion und Farbunterschiede zu vermeiden.

3. Aluminium-/Magnesiumlegierungen (stark reflektierend/hitzeempfindlich)

Anwendungen
Ölentfernung, Beschichtungsentfernung, Vorbehandlung zum Eloxieren

Empfohlene Parameter

• Leistung: 100–300 W

• Impulsbreite: 10–50 ns

• Frequenz: 50–100 kHz

• Geschwindigkeit: 400–1000 mm/s

• Defokussierung: +2 bis +5 mm

Tuning-Tipps

• Begrenzen Sie die Fluenz strikt, um Verbrennungen und Verformungen zu vermeiden.

• Bei stark reflektierenden Materialien → enge Fokussierung vermeiden; Verwenden Sie einen homogenisierten großen Fleck.

• Bei dünnen Teilen (≤0,5 mm) → immer mit geringer Leistung und geringer Drehzahl testen.

4. Kupfer-/Messing-/Titanlegierungen

Kupfer und Messing

• Leistung: 150–400 W

• Hohe Frequenz, kurze Impulsbreite → verhindert Oxidation und Verfärbung.

Titanlegierungen

• Leistung: 100–300 W

• Impulsbreite: <1 ns (Pikosekunde oder Femtosekunde) für präzise Entfernung von Oxidfilmen bei gleichzeitiger Wahrung der Oberflächenintegrität.

II. Stein-/Beton-/Keramikreinigung

1. Marmor / Kalkstein (weich und porös)

Anwendungen
Entfernung von Vergilbungen, Schimmelentfernung, Entfernung von Ölflecken, Restaurierung des kulturellen Erbes

Empfohlene Parameter

• Wellenlänge: 1064 nm oder UV

• Leistung: 50–200 W

• Frequenz: 50–100 kHz

• Geschwindigkeit: 150–300 mm/s

Tuning-Tipps

• Verwenden Sie niedrige Fluenz, hohe Frequenz und hohe Geschwindigkeit.

• Niemals mit hoher Leistung verweilen → Kantenabsplitterungen, Schwärzungen und Schäden an den Korngrenzen vermeiden.

2. Granit / Quarzit (hart und dicht)

Anwendungen
Anorganische Fleckenentfernung, Klebstoffentfernung, Farb-/Beschichtungsentfernung

Empfohlene Parameter

• Wellenlänge: 1064 nm

• Leistung: 100–300 W

• Frequenz: 30–60 kHz

• Geschwindigkeit: 200–400 mm/s

• Fluenz: 5–8 J/cm²

Tuning-Tipps

• Organische Kontamination → kann durch UV-photochemische Zersetzung unterstützt werden.

• Bei porösen Oberflächen → Überlappungsrate reduzieren und mehrere Lichtdurchgänge verwenden, um einen Wärmestau zu vermeiden.

3. Keramik und Glas

Präzisionskeramik

• UV- oder Pikosekundenlaser (kurze Pulsbreite) verwenden → Rissbildung verhindern.

Glas

• Geringe Fluenz + hohe Frequenz + hohe Geschwindigkeit → Vermeidung von thermischem Bruch und Ablösung der Beschichtung.

III. Reinigung von Verbundwerkstoffen / Holz / Artefakten

1. Kohlefaser- und Glasfaser-Verbundwerkstoffe

Empfohlene Parameter

• Geringe Leistung: 50–150 W

• Kurze Pulsbreite

• Hohe Frequenz, hohe Geschwindigkeit

• Positive Defokussierung

Tuning-Tipps

• Verhindern Sie das Verbrennen des Harzes und die Freilegung der Fasern.

• Hauptsächlich zum Entfernen von Klebstoffen/Beschichtungen → Die Energie bei einem Durchgang strikt begrenzen.

2. Artefakte aus Holz und Papier

Empfohlene Parameter

• UV- oder CO₂-Laser

• Ultraschnelles Scannen mit geringem Stromverbrauch

• Mehrere Lichtdurchgänge, sehr geringe Fluenz pro Durchgang

Tuning-Tipps

• Keine Karbonisierung, keine Ablation.

• Validieren Sie immer zuerst einen verborgenen Bereich.