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Oberflächenreinigung mit Plasma und Laser

Eine effiziente und gleichzeitig schonende Oberflächenreinigung ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, welche von Wissenschaftlern der HAWK in Göttingen entwickelt wurde. Hierbei werden Synergieeffekte durch gleichzeitige Anwendung von Plasma und Laser gezielt ausgenutzt.

Problemstellung

Oberflächenreinigung nur Mithilfe von Plasma oder Laser benötigt viel Energie und Zeit und ggf. reduzierten Druck. Bei längerer Laseranwendung (z.B. bei komplizierten Verunreinigungen) oder zu hoher Plasmastärke kann auch die Oberfläche beschädigt werden. Will man also schonend behandeln, bedeutet dies eine begrenzte Abtragungs- bzw. Reinigungseffizienz.

Unsere Lösung

Wissenschaftler der HAWK in Göttingen entwickelten ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen, in dem Plasma gleichzeitig mit einem Laserstrahl kombiniert wird, um diese effizient und schonend von Verunreinigungen zu befreien. Das Plasma modifiziert die Verunreinigungen, sodass diese größere Intensitäten des Laserlichts absorbieren und dadurch ganz entfernt werden können. Das kombinierte System kann somit auch unterhalb der Abtragschwelle auf die Oberfläche einwirken.

Wenn die Intensität des Plasmas klein gehalten wird, kann die Abtragsselektivität des monochromatischen Laserlichts ausgenutzt werden. Dazu wird die Wellenlänge des Laserlichts so abgestimmt, dass sie überwiegend von Verunreinigungen auf der Oberfläche und nicht von der Oberfläche selbst absorbiert wird.
Auch kann das Plasma auf die Substanzen abgestimmt werden. Z.B. können transparente Substanzen auf der Oberfläche mattiert werden, so dass sie anschließend größere Intensitäten des Laserlichts absorbieren und dadurch ganz entfernt werden.

Vorteile

  • Synergieeffekte durch gleichzeitige Anwendung von Plasma und Laser:
    • Schnelle und effiziente Reinigung und Abtragung durch erhöhte Flächenleistung
    • Schonende Reinigung und Abtragung durch geringerer Energieeintrag pro Fläche
  • Vermeidet unerwünschte Einwirkungen & Beschädigungen auf der Oberfläche.
  • Vergrößerung des Parameterfensters der Laserablation.
  • Verbesserung des Bearbeitungsergebnisses (gr. Formtreue, kl. Rauheit).
  • Reinigung ohne chemische Wirkstoffe.

Anwendungsbereiche

  • Reinigung von Oberflächen (z.B. Steine, Keramik, Monumente, Fassaden, etc..)
  • Effiziente Lackentfernung
  • Behandlung von Substraten (z.B. Metalle, Münzen, Farbflächen, etc..)

Entwicklungsstand

Das Verfahren wurde an verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Beschichtungen bzw. Verunreinigungen (z.B. Oxidationen, Farben, Lacke, Parylenbeschichtungen) erfolgreich getestet.

Patentsituation

Ein erteiltes europäisches Patent (EP 1971448 B1) wurde in Deutschland, Frankreich und Großbritannien validiert (Anmelder: HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst).

Kontakt

Dr. Stefan Uhle
Patentmanager Life Science
E-Mail: suhle(at)sciencebridge.de
Tel: +49 551 30724 154
Referenz: MM-0786-HAWK

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