Alternative Verfahren

Sandstrahlen, Trockeneis- und Pelletstrahlen sowie weitere alternative Verfahren

Neben der Laserstrahl-Reinigung gibt es weitere Verfahren zur Oberflächenentschichtung und Reinigung. Diese konventionellen Verfahren weisen Vor- und Nachteile gegenüber dem Laserverfahren auf.

Die gängigen Verfahren zur Oberflächenbearbeitung teilen sich nach ihrer Wirkungsweise wie folgt auf:

      • Mechanische Verfahren (z.B. Schleifen oder Partikelstrahlen)
      • Thermische Verfahren (z.B. Abbrennen durch Pyrolyse)
      • Chemische Verfahren (z.B. Waschen, Beizen)

 

Je nach Verfahren kann es aber auch zu Kombinationen von verschiedenen Wirkungen kommen.

Anhand von drei Beispielen konventioneller Technologien  sollen die Vor- und Nachteile gegenüber dem Laserreinigen dargestelt werden:

Partikelstrahlen

Beim Partikelstrahlen wird ein Strahlmedium beschleunigt und auf die Oberfläche „geschossen“. Durch den mechanischen Impact werden Deckschichten und Verschmutzungen mechanisch abgetragen. Je nach Strahlgut (von Backpulver bis zu Stahlschrot) ist ein mehr oder weniger abrasiver Abtrag und eine Schädigung des Grundmaterials möglich.

Das Verfahren lässt sich recht einfach und mit moderatem Investitionsvolumen installieren und ist sehr flexibel einsetzbar. Neben dem Nachteil einer Oberflächenaufrauhung (der je nach Anwendung auch ein Vorteil sein kann) weist das Partikelstrahlen aber einige prinzipielle Nachteile auf:

    • Hohe Energieverbrauchskosten (inbesondere beim Druckluftstrahlen)
    • Keine partielle Anwendung möglich, Strahlmedium kann in kritische Bauteilbereiche eindringen
    • Vermischung des Strahlmediums mit der abgetragenen Schicht führt je nach Technologie zu hohen Abfallmengen
    • Hoher Verschleiß an Strahldüsen und Strahlvorrichtungen
    • Hohe Lärm- und Staubbelastung erfordert Schallschutzkabinen

Trockeneisstrahlen

Beim Trockeneisstrahlen wird als Strahlmedium (tief-)gefrorenes CO2 (Eis-Pellets) eingesetzt. Beim Aufprall des CO2 entsteht neben der kinetischen Energie auch noch eine thermisch induziert  Schockwelle/Spannung, die zum Abplatzen der Beschichtung führt.

Durch das „gasförmige“ Strahlgut muss man sich zwar um die Entsorgung des Strahlguts keine Sorgen machen, jedoch stehen auch hier den Vorteilen der einfachen Anwendung einige Nachteile gegenüber:

    • Trockeneis als Strahlgut muss gekühlt und isoliert gelagert werden und ist nur „bedingt“ haltbar.
    • Kosten des Strahlguts
    • Erheblicher Druckluft- und Energieverbrauch bei der Erzeugung und der Applikation des Strahlmediums CO2. Teilweise sind Kosten von bis zu 100 €/Stunde möglich
    • Beim sehr wirksamen Pelletstrahlen können Lärmemissionen von bis zu 120 dB/A entstehen
    • Eingeschränkte Möglichkeiten der Prozessabsicherung

Waschprozesse

Waschprozesse dienen in der Regel dazu, Bauteile von Partikelverunreinigungen und filmischen Verschmutzungen zu befreien. Dabei werden die Bauteil meist in Losen mittels Körben in die Anlage eingeführt und in mindestens 3 Stufen (Waschen, Spülen, Trocknen), oftmals aber auch weiteren Reinigungsschritten (bis zu 9 Stufen) vorbehandelt. Der Vorteil des Verfahrens ist die großflächige Anwendung durch das Tauchen ins Bad. Auch schwer erreichbare Innenbereiche und Bohrungen/Kühlkanäle können erreicht und damit Späne und Partikel durch Kombination mit Hochdruckpumpen sehr effizient abgeführt werden. Somit bietet das Verfahren Anwendungsfelder, die auch durch das innovative Laserverfahren nicht ersetzt werden können. Aber das nasschemische Verfahren weist einige Nachteile auf, die insbesondere durch die Einschränkungen der mittlerweile noch – aus Umweltschutzgründen – einsetzbaren Chemikalien in den Reinigungslösungen begründet sind:

    • Hoher Energieverbrauch beim Temperieren der Reinigungslösungen (insbesondere bei Entfettungsanwendungen) und für den Betrieb von Hochdruckpumpen
    • Hoher Platzbedarf (in der Regel >20 m²)
    • Hohe laufende Kosten für Badpflege und Wartung der Chemie
    • Verschleppung von Verschmutzungen durch die Bäder
    • Keine partielle Reinigung, es wird immer das ganze Bauteil gereinigt
    • Eingeschränkte In-Line Fähigkeit
    • Bauteile werden nass und müssen getrocknet sowie ggf. wieder konserviert werden
    • Prozessabsicherung nur sehr begrenzt möglich

Kombination aus zwei Verfahren

Oftmals lässt sich durch die Kombination von zwei Verfahren am Ende viel Geld einsparen. So ist zum Beispiel die Kombination eines wässrigen Reinigungsverfahrens (ohne Temperierung) zur Reinigung von Spänen und Kühlkanälen mit einem partiell und präzise wirkenden Laserreinigungsschritt zur Vorbehandlung von Funktionsbereichen (z.B. Entfetten zur Schweiß- oder Klebevorbehandlung) im Vergleich zur ausschließlich nasschemischen Reinigung und Entfettung deutlich günstiger in der Gesamtkostenbetrachtung und viel platzsparender.

Als Hersteller von Lasersystemen bieten selbst keine alternativen Verfahren an, beraten Sie aber gerne, ob das Laserverfahren für Ihre Anwendungen sinnvoll ist.

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