Loại bỏ sơn và làm sạch laser đang trở thành một xu hướng trong công nghiệp. Với sự sẵn có của laser xung ns cấp công nghiệp với công suất trung bình trên 1 kW, khả năng này đã xuất hiện để xử lý nhiều vật liệu và cấu trúc ở tốc độ khả thi về mặt thương mại. Thông thường, các laser này có công suất cực đại xung vượt quá 100 kW và thường vượt quá 1 MW. Tương tác với hầu hết mọi vật liệu được đảm bảo với công suất cực đại cao, dẫn đến sự cắt bỏ, tách rời hoặc phân hủy, tùy thuộc vào kích thước chùm tia và tính chất vật liệu. Các laser cấp công nghiệp như vậy dựa trên cơ chế chuyển mạch q hoặc khuếch đại công suất của tín hiệu diode, cung cấp các xung công suất cực đại cao. Mỗi xung là một gói năng lượng có thể làm bay hơi một thể tích hoặc tập hợp lớp phủ, làm tan chảy và tái cấu trúc bề mặt của nó, hoặc tách nó ra khỏi chất nền của nó.
Đối với máy bay quốc phòng và thương mại, một số dự án về sơn laser và loại bỏ lớp phủ đã được thực hiện. Các hệ thống LADS I & LADS II và ARBSS đã được phát triển và thử nghiệm trên các thành phần máy bay và máy bay. Năm 2017, các hãng hàng không Singapore đã đưa vào sử dụng hệ thống loại bỏ sơn laser thương mại, sử dụng robot 8 trục lớn của NTS và máy quét tiên tiến của EWI. Ngành công nghiệp hàng hải cung cấp một phạm vi ứng dụng rộng hơn, với một thị trường tiềm năng hàng năm để loại bỏ sơn tàu thương mại chỉ đứng ở mức xấp xỉ 300 triệu đô la, vượt xa so với máy bay ước tính khoảng 250 triệu đô la trên toàn thế giới.
Nếu các quy trình địa phương hóa khác như tái tạo bề mặt trục và chân vịt, loại bỏ rỉ sét và ăn mòn có chọn lọc, v.v., được giới thiệu ra thị trường, ước tính tăng lên 2,3 tỷ đô la mỗi năm. Mặt khác, khả năng tiếp cận thị trường thấp vì lĩnh vực này sử dụng thương mại thấp với các khu vực chỉ sinh lãi trong vận chuyển LPG / LNG, tàu du lịch, tàu riêng và vận tải phà.
Lớp phủ có nghĩa là cho các ứng dụng hàng hải dày hơn nhiều, thường ~ 1 mm. Biến thể về độ dày lớp phủ được kiểm soát ít hơn nhiều và tính nhất quán của lớp phủ thường xuyên thay đổi trong quá trình bảo dưỡng. Bất kỳ sự xuống cấp của lớp phủ thường đi kèm với ăn mòn bề mặt sâu. Truy cập vào hình học cấu trúc phức tạp là gần như không thể. Ngoài ra, diện tích bề mặt của một tàu thương mại là rất quan trọng và sự chậm trễ của xưởng đóng tàu phải được giảm thiểu.
Tỷ lệ loại bỏ
Hai ứng dụng chính - loại bỏ sơn và loại bỏ rỉ sét - được kiểm tra. Panamax, tàu biển thương mại kích thước trung bình, có khoảng 19000 m2 diện tích bề mặt bên ngoài. CW và QCW CO2 là các công nghệ laser phát ra tới 30 kW. Chúng cho thấy sự tương tác tuyệt vời với sơn hữu cơ, nhưng đã cho thấy tốc độ loại bỏ chỉ đạt gần 22.500 mm3 / kW.minute. Dựa trên diện tích bề mặt và thể tích sơn của tàu biển Panamax, hoạt động sẽ mất tới 130 ngày với công suất laser 1 kW.
Tốt hơn là, tốc độ xử lý khoảng 10 lần là cần thiết để trường hợp thương mại sử dụng tổng công suất laser 4 đến 6 kW có thể được phân phối xung quanh tàu trong 3 đến 4 xưởng và nhiệm vụ có thể được giải quyết trong vòng một tuần. Một lựa chọn khác là sử dụng các xung ns năng lượng thấp từ 0,1 đến 12 mJ với tốc độ lặp lại xung cao từ 100 đến 1000 kHz, đạt được phạm vi phủ sóng cao hơn trên mỗi raster và đồng thời tập trung vào các điểm đủ nhỏ để duy trì mức độ chiếu xạ trên ngưỡng lạm phát.
Điều này dẫn đến tốc độ loại bỏ thấp hơn nhiều, gần 2.000 mm3 / kW.minute vì tốc độ bao phủ tăng lên do giảm kích thước điểm và năng lượng xung, về mặt toán học dẫn đến tăng tốc độ loại bỏ, tỷ lệ ngược với năng lượng xung. Tuy nhiên, sự gia tăng tỷ lệ loại bỏ bị hạn chế bởi kích thước của kích thước điểm nhỏ nhất về mặt lý thuyết và thực tế có thể đạt được. Cuối cùng, khi nhiệt liên tục khuếch tán vào vật liệu ở CW hoặc trên 200 kHz, cả hai công nghệ này có thể ảnh hưởng nhiệt đến chất nền.
