Porównanie technologii czyszczenia laserowego

Na rynku urządzeń do czyszczenia laserowego, czyli tzw. ablacji laserowej, dominują dwa podstawowe typy technologii: lasery impulsowe oraz lasery pracy ciągłej (CW – Continuous Wave).

Obie grupy różnią się fundamentalnie pod względem sposobu emisji światła, konstrukcji, ceny oraz przeznaczenia. W artykule przedstawiono porównanie tych dwóch technologii w kontekście ich zastosowania do procesów ablacji – techniki usuwania materiału z powierzchni przy użyciu lasera.

Zasada działania

Laser impulsowy działa w trybie przerywanym, emitując niezwykle krótkie, lecz intensywne impulsy światła, których czas trwania może mieścić się w zakresie od femtosekund (10⁻¹⁵ s) do milisekund. Takie impulsy charakteryzują się bardzo wysoką mocą szczytową, co sprawia, że są szczególnie użyteczne w aplikacjach wymagających precyzyjnej, punktowej energii.

Laser CW, w odróżnieniu od impulsowego, emituje światło w sposób ciągły, z mocą niższą, ale stabilną. Taki tryb emisji sprawdza się głównie w zastosowaniach, w których istotna jest stałość procesu – np. w spawaniu czy podgrzewaniu.

Zastosowanie w ablacji laserowej

Ablacja laserowa, będąca metodą usuwania cienkich warstw materiału bez kontaktu fizycznego, znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle, budownictwie, medycynie oraz wielu innych obszarach przemysłowych.   W praktyce przemysłowej preferowanym wyborem są lasery impulsowe, i to z bardzo konkretnych powodów.

Lasery impulsowe:

• Femtosekundowe i pikosekundowe – pozwalają na tzw. „cold ablation”, czyli obróbkę bez strefy cieplnej. Dzięki ultrakrótkim impulsom możliwa jest mikroobróbka metali, ceramiki, a także aplikacje w medycynie i elektronice.
• Nanosekundowe – stanowią standard przemysłowy. Służą do usuwania lakierów, czyszczenia powierzchni czy ablacji rożnego rodzaju powłok.
• Excimer (UV) – stosowane do bardzo płytkiej ablacji bez uszkadzania warstw głębszych, m.in. w mikroelektronice i okulistyce.

Zaletą wszystkich impulsowych technologii jest możliwość usuwania materiału bez jego stopienia. Umożliwia to bardzo czystą, precyzyjną i szybką obróbkę – szczególnie istotną w procesach wymagających wysokiej klasy czystości powierzchni po czyszczeniu laserowym.

Lasery CW:

W zastosowaniach ablacyjnych są mniej skuteczne. Emitując światło w sposób ciągły, prowadzą do nagrzewania materiału, a nie jego odparowania. Może to powodować:

• powstawanie strefy przegrzania (HAZ),
• niższą jakość obróbki,
• ryzyko deformacji i topienia powierzchni.

Jednakże, dzięki prostszej budowie i niższym kosztom, lasery CW znajdują zastosowanie w procesach, gdzie precyzja nie jest kluczowa – np. w spawaniu metali, powierzchownej ablacji (niskie oczekiwania procesu ablacji), zgrzewaniu tworzyw sztucznych, a także w systemach LIDAR, skanerach czy wskaźnikach laserowych.

Podsumowanie: jednoznaczny wybór dla ablacji

Porównując technologię laserów impulsowych i CW w kontekście ablacji laserowej, wybór jest jednoznaczny: lasery impulsowe stanowią zdecydowanie lepsze rozwiązanie.

Dzięki ultrakrótkim impulsom i wysokiej mocy szczytowej umożliwiają precyzyjną, szybką i bezpieczną obróbkę bez negatywnych skutków termicznych.

Lasery CW, mimo niższego kosztu, nie spełniają kryteriów wymaganych do skutecznej ablacji – szczególnie w przemyśle, gdzie oczekiwane są określone parametry, w mikroobróbce czy elektronice. Zatem w procesach, gdzie liczy się precyzja, jakość i brak uszkodzeń termicznych – laser impulsowy jest technologicznym standardem.