Dagli impianti di produzione, ai laboratori medici, passando per le industrie automobilistica, aeronautica e di fabbricazione dell'acciaio, il laser sta diventando il metodo preferito per la pulizia delle superfici di diversi tipi di materiali.
L'uso dei laser nelle applicazioni di taglio, foratura e saldatura è ormai assodato, mentre il suo attuale adattamento nelle applicazioni di pulizia industriale è relativamente nuovo e inesplorato. Questa nuova applicazione dei laser, conosciuta come laser cleaning, è il risultato della necessità crescente in ambito industriale di poter maneggiare un metodo di pulizia non pericoloso e non abrasivo che possa rimpiazzare applicazioni che venivano impiegate in precedenza come i metodi di sabbiatura chimica, manuale e abrasiva.
Per secoli, le tecniche e le attrezzature utilizzate per la pulizia o il rinnovo delle superfici nelle applicazioni industriali sono rimaste le stesse. La necessità di innovazione in questo ambito, tuttavia, è cresciuta notevolmente negli ultimi anni. La tecnologia cleaning laser oggi sta sostituendo i tradizionali processi abrasivi e chimici in molte applicazioni, come la rimozione della ruggine, la sverniciatura, lo sgrassaggio, l'attivazione, il ripristino e la pulizia dei giunti pre/post-saldatura, la preparazione delle superfici, la decontaminazione e il ringiovanimento. Come tecnica di pulizia, i laser sono sempre più diffusi perché sono precisi, facilmente controllabili ed efficienti e generano scarti ridotti. Inoltre, il basso spreco e l'elevata efficienza sono i motivi principali per cui il laser cleaning è considerato l'approccio più "green" e rispettoso dell'ambiente quando si tratta di pulizia delle superfici. Gli unici rifiuti creati durante il processo sono le particelle di polvere, che possono essere facilmente raccolte e rimosse.
Il cleaning laser utilizza un raggio di luce focalizzato per effettuare una "ablazione", ovvero un processo che rimuove un materiale o rivestimento dalla superficie di un pezzo; questo processo è accompagnato da un'onda d'urto che si diffonde verso l'esterno, interessando le superfici circostanti. L'energia del raggio laser viene assimilata dal materiale superficiale. In questi casi si parla di tasso di ablazione, che calcola quanto materiale è stato rimosso, ed è commisurato al logaritmo della potenza di un laser. L'efficienza della capacità di assorbimento della luce laser è legata a vari fattori tra cui il grado di riflettività di un materiale, le proprietà della superficie e gli attributi del contaminante situato sulla superficie stessa.
La pulizia laser può sostituire i trattamenti chimici delle superfici metalliche che vengono preparate per una saldatura durevole e di alta qualità. Sostanze come lubrificanti, grasso e idrati possono essere rimosse in un solo passaggio utilizzando il laser fibra. Gli impulsi brevi e a bassa energia del laser ad alte frequenze permettono di riportare una superficie metallica alla sua rugosità iniziale. Scegliendo le potenze e le modalità prestazionali corrette, è possibile modificare il profilo della superficie in base a particolari esigenze e preparare le superfici per eventuali processi di giunzione e saldatura.
Una delle applicazioni di laser clean più note è la rimozione della ruggine. La ruggine ha un'elevata capacità di assorbimento, pertanto, uno strato sottile può essere rimosso con la stessa facilità del lubrificante, rendendo il laser uno strumento potente per effettuare questo lavoro. Applicazioni simili di ricondizionamento, come la rimozione di sporco o finiture anodizzate e il rinnovamento di parti in acciaio inossidabile, sono ampiamente adottate nell'industria automobilistica. Per queste applicazioni sono disponibili i laser dell’azienda Evlaser che includono macchinari fissi e portatili.
In industrie come la cantieristica navale che si occupano di produzione pesante, la rimozione di spessi strati di ruggine può essere un compito complicato. Generalmente, quando viene rimossa una quantità significativa di materiale, sul percorso del raggio laser si creano un flusso verso l'alto di polvere e un pennacchio di plasma. La presenza di queste particelle si traduce in parte nell'ombreggiatura del raggio e in parte nell'interazione del raggio laser con la polvere, fondendo potenzialmente i rifiuti in superficie e creando contaminazioni secondarie, che possono essere difficili da rimuovere. Queste applicazioni richiedono dunque configurazioni laser di maggiore potenza con apparecchiature aggiuntive per il soffiaggio e la raccolta della polvere.
Alcune operazioni industriali che utilizzano parti metalliche richiedono inoltre la rimozione di uno strato metallico che ricopre il metallo di base, ad esempio la rimozione dello zinco dall'acciaio. Lo spessore di uno strato di zinco può variare da pochi micron a millimetri. In questo tipo di operazioni, è spesso necessario eseguire una rimozione completa del rivestimento fino alla superficie del metallo di base. Lo zinco ha un'elevata riflettività e un punto di ebollizione ad alta temperatura. Pertanto, la rimozione anche di uno strato sottile richiede una potenza del laser molto più elevata rispetto alle applicazioni precedentemente menzionate. Un laser pulsato operante a frequenze megahertz con una potenza media di centesimi di watt può essere la soluzione migliore. L’impiego del laser cleaning si traduce dunque in un risultato più pulito e più controllabile rispetto ai tradizionali metodi di pulitura chimici o meccanici.