Le sablage, c'était hier. Les faisceaux laser peuvent désormais nettoyer et structurer les surfaces de manière plus précise, plus économique et plus respectueuse de l'environnement que les systèmes conventionnels. L'Institut Fraunhofer pour la technologie des matériaux et des faisceaux IWS à Dresde a développé la technologie "LIGHTblast" à cette fin qui est maintenant transférée à la fabrication de semi-conducteurs, à la fourniture automobile et à d'autres industries.

Les chercheurs de Fraunhofer IWS voient un potentiel écologique et économique considérable. "C'est comme un sablage à la vitesse de la lumière", explique le Dr Patrick Herwig, qui dirige le groupe de découpe laser à l'institut.

"Nous permettons ainsi à l'industrie de traiter les équipements et les composants plus rapidement, de manière plus écologique et plus propre qu'auparavant. Compte tenu de l'ensemble de la chaîne de production, notre procédé est moins coûteux que le sablage classique lorsqu'il est utilisé en série. Nous sommes certains que la technologie laser sera payante. pour les entreprises."

Fraunhofer IWS prépare actuellement des exemples d'application initiaux avec divers utilisateurs finaux. Les systèmes laser pourraient bientôt y remplacer progressivement les systèmes de sablage.

La lumière à haute énergie remplace les grains de sable

Le potentiel du marché est considérable. En effet, le nombre d'industries utilisant des systèmes de sablage classiques est en augmentation. Non seulement ils éliminent toute contamination d'une grande variété de composants, mais ils les rendent également rugueux d'une manière définie avant le revêtement, optimisant ainsi le résultat du processus de revêtement.

Parfois, des particules de sable sont incrustées dans la surface traitée, qui restent comme un défaut même après un nettoyage intensif. Dans les procédés conventionnels, un jet d'air comprimé accélère le sable à grande vitesse sur la surface cible.

Les particules de sable aux arêtes vives arrachent des parties de la surface, provoquant l'usure des arêtes vives et se mélangeant à la poussière résultante. À chaque utilisation, l'abrasif contamine de plus en plus les moutures rondes. Le résultat du processus se détériore continuellement. En fin de compte, le mélange doit être éliminé comme un déchet spécial, ce qui pollue l'environnement et entraîne des coûts supplémentaires.

Fraunhofer IWS utilise une lumière à haute énergie au lieu de grains de sable pour nettoyer et rendre rugueux. À cette fin, les chercheurs ont développé le procédé laser LIGHTblast qui réalise les tâches de nettoyage et de structuration beaucoup plus rapidement que les procédés conventionnels et devrait entraîner des coûts d'exploitation inférieurs dans la production en série.

Le processus peut également être automatisé plus facilement avec des effets positifs sur la qualité, le contrôle des processus et la sécurité au travail. De plus, le système fonctionne beaucoup plus précisément qu'un système de sablage, car un faisceau laser d'un diamètre inférieur à 50 micromètres (c'est-à-dire des millièmes de millimètre) remplace un flux de particules de plusieurs centimètres de large. "Dans un sens, nous travaillons avec un scalpel au lieu d'un club", explique Patrick Herwig métaphoriquement. La rugosité de la surface peut également être ajustée très finement avec la nouvelle méthode.

Aide environnementale

Outre les avantages en termes de coût et de qualité, le bilan écologique de leurs procédés de fabrication devient de plus en plus important pour de nombreux utilisateurs industriels. Ainsi, de nombreuses étapes de pré- et post-traitement sont éliminées :Le traitement à base de lumière ne nécessite aucun produit chimique pour le nettoyage. Le système de sablage laser ne traite avec précision que les surfaces souhaitées, ne consommant ni sable ni matériau de masquage et économisant ainsi les déchets dangereux et les déchets de ruban adhésif. Le faisceau laser vaporise des parties de la surface; la vapeur en expansion emporte les composants solides et atteint également une rugosité définie.

Plusieurs entreprises industrielles ont déjà reconnu ces avantages et d'autres du sablage léger. Ils veulent maintenant transférer progressivement la technologie dans la pratique de fabrication avec les chercheurs de Fraunhofer. Par exemple, Fraunhofer IWS et un partenaire développent encore le processus de structuration des revêtements de matériaux durs au moyen de la technologie laser et améliorent de manière décisive le processus de finition en termes de coûts et de compatibilité environnementale.

"Chaque disque de frein est différent", déclare René Bischoff, directeur de la technologie chez C4 Laser Technology de Freital près de Dresde. "Des facteurs tels que la composition chimique du matériau, les vitesses de refroidissement, l'état des outils d'usinage ou la structure du graphite près de la surface ne sont que quelques paramètres exerçant une influence considérable sur le processus de revêtement des surfaces en fonte grise. En collaboration avec Fraunhofer IWS, nous avons trouvé un moyen de normaliser l'état de surface de la bande de friction de l'ébauche de disque de frein avant le revêtement. Ainsi, nous avons réussi à rendre le processus de normalisation entièrement automatisable, rentable et à augmenter la capacité du processus.

Dans le cadre de la chaîne de production, le processus contribue ainsi à un disque de frein abordable dont la durée de vie considérablement prolongée garantira que moins de particules seront produites dans le trafic routier à l'avenir. Entre autres choses, l'institut de Dresde apporte son expertise dans la conception de procédés de fabrication basés sur le laser et dans le développement de logiciels pour le contrôle des procédés.

En général, la nouvelle méthode peut être appliquée partout où des composants doivent être nettoyés, pré-structurés ou rendus rugueux pour un revêtement ultérieur. D'autres étapes de développement sont prévues à cet effet. + Explorer plus loin

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