DE4202074A1 - Verfahren zum entlacken von teilen - Google Patents
Verfahren zum entlacken von teilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlacken von
Teilen, insbesondere zum Entlacken farbverschmutzter
Oberflächen von Fertigungseinrichtungen in Lackieran
lagen.
Bei der serienmäßigen Lackierung von Teilen, z. B. Ka
rosserien und Kleinteilen in der Automobilindustrie, be
dient man sich elektrostatischer oder elektrolytischer
Verfahren beim Lackauftrag, bei denen an das zu lackie
rende Teil eine elektrische Spannung aufgebracht wird
bzw. dieses anodisch oder kathodisch geschaltet wird.
Dabei muß ein Oberflächenkontakt zwischen zu lackieren
dem Teil und der entsprechenden Fertigungseinrichtung
(Transportgehänge, Schlitten, Ketten, Gitterroste etc.)
sichergestellt sein. Da diese Oberflächen beim Lackauf
trag zwangsläufig verschmutzt werden, ist ein regel
mäßiges Entlacken erforderlich.
Bekannte Entlackungsverfahren sind beispielsweise das
Strahlentlacken mittels Wasser oder einem körnigen
Strahlmittel, die Stickstoffentlackung oder der Einsatz
chemischer Mittel. Diese Verfahren sind jedoch relativ
aufwendig und wirken teilweise aggressiv auf die zu rei
nigenden Oberflächen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen,
welches sowohl den Arbeitsaufwand reduziert als auch
eine Schädigung der zu reinigenden Oberflächen der Fer
tigungseinrichtungen ausschließt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen
den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf
te Weiterbildungen des Verfahrens sind den weiteren Pa
tentansprüchen entnehmbar.
Überraschend hat sich herausgestellt, daß durch Einsatz
eines Lasers bzw. durch Beaufschlagung der zu reinigenden
Oberflächen mit einem Laserstrahl diese schnell und
effizient entlackt werden können, wobei eine Schädigung
der Oberfläche oder der darunterliegenden Materialstruk
tur ausschließbar ist. Insbesondere gelingt es, den für
den Lackiervorgang nachteiligen Durchgangswiderstand auf
die Werte des blanken Metalls zu drücken. Als besonders
geeignet hat sich dabei der Einsatz eines gepulsten La
serstrahles erwiesen, mit dem bei einer geringen Puls
dauer und abhängig von der Laserbauart höchstmöglicher
Frequenz eine Reinigung ausreichend großer Flächen in
nerhalb weniger Sekunden erzielt wird.
Durch Variation im gepulsten Betrieb, durch Fokussierung
des Laserstrahles, durch Steuerung der Pulsenergie und
der Pulszahl kann der Lackabtrag optimiert werden, ohne
daß eine Schädigung an der Fertigungseinrichtung auf
tritt. Das beste Bearbeitungsergebnis läßt sich mit
einer Einstellung der Strahlenergie erzielen, die knapp
interhalb der Plasmaschwelle an der beaufschlagten Ober
fläche liegt. Dann ergibt sich der größtmögliche nutz
bare Energieübertrag, und die sich bildenden Lackdämpfe
brennen mit einer gelblichen Flamme ab. Selbst bei einer
Frequenz von 200 Hz ist der zeitliche Abstand zwischen
den Pulsen noch um einen Faktor 107 größer als die Puls
dauer, so daß eine merkliche thermische Aufheizung des
unter der zu reinigenden Oberfläche liegenden Materiales
ausgeschlossen werden kann. Es kann daher problemlos die
höchstmögliche Frequenz des Lasers gewählt werden, um die
Bearbeitungszeiten zu reduzieren.
Untersuchungen haben gezeigt, daß insbesondere abhängig
von der Pulszeit und der Pulsenergie eine vollständige
Entlackung erreicht wird, wenn die für den Nd:YAG-, den
TEA CO2- oder den Excimer-Laser angegebenen Werte ge
fahren werden; dabei werden eine nur teilweise Ent
lackung, eine Aufrauhung der Oberfläche, deren Anschmel
zung oder Oxidation vermieden.
Im Rahmen einer automatischen Prozeßkontrolle wird zur
Steuerung des Laserstrahles vorgeschlagen, nach der
Methode der Differenzreflektrometrie die zu reinigende
Oberfläche zu überwachen bzw. abhängig davon online den
Laser zu steuern.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgen
den näher beschrieben.
Im ersten Ausführungsbeispiel wurde die zu reinigende
Oberfläche in einer Größe von ca. 1 cm2 eines Teile
trägers als Fertigungseinrichtung einer Lackieranlage
mit einem Laserstrahl eines TEA-CO2 Lasers beaufschlagt.
Die Daten des TEA-CO₂ Lasers waren:
Leistung:|75 W | |
Pulsenergie: | 7 J/cm² |
Pulsdauer: | 50 ns |
Höchstmögliche Frequenz: | 20 Hz |
Der Laserstrahl des TEA-CO2 Lasers wurde über ein ma
nuell bewegtes Gelenksystem in Form eines Auslegers mit
mehreren Gelenken und mit einer Spiegeloptik mit mehre
ren Spiegeln zur nahezu verlustlosen Übertragung des La
serstrahles entlang dem Gelenksystem auf die Oberfläche
geleitet.
Nach 30 Pulsen (entsprechend einer Zeit von 1,5 Sekun
den) war die mit einem Lackauftrag von ca. 0,2 mm verun
reinigte Oberfläche gereinigt bzw. der gemessene Über
gangswiderstand an der Oberfläche gegen Null gesunken.
Dabei hat sich aufgrund der extrem kurzen Pulsdauer (50
ns) keine Erwärmung des Teileträgers und somit keine
schädliche strukturelle Beeinflussung an der gereinigten
Oberfläche ergeben.
Die Anzahl der Pulse des Laserstrahls ist selbstver
ständlich abhängig vom Grad der Verschmutzung der Ober
fläche, von der Fokussierung des Laserstrahles und
schließlich von der Leistung des Laser. Die eingestellte
Leistung sollte knapp unterhalb der am Werkstück auftre
tenden Plasmaschwelle liegen.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Oberfläche in
der Größe wiederum von ca. 1 cm2 eines Gehängehakens als
Fertigungseinrichtung einer Lackieranlage entlackt.
Dazu wurde ein Nd:YAG Kurzpulslaser mit folgenden Daten
verwendet:
Leistung:|50 W | |
Pulsenergie: | 3 J/cm² |
Pulsdauer: | 15 ns |
Höchstmögliche Frequenz: | 20 Hz |
Der gepulste Laserstrahl wurde manuell über ein Licht
leitkabel auf die zu reinigende Oberfläche übertragen.
Auf die Oberfläche wurde ferner das Licht einer Xenon
lampe gestrahlt, und zwar über eine koaxiale Lichtleit
faser, die in einen über die Oberfläche geführten Meß
kopf mündet. Über eine weitere Lichtleitfaser wurde das
im Meßkopf reflektierte Licht nach dessen Verzweigung
einem Simultanspektrometer (z. B. der Handelsbezeichnung
Zeiss MCS) zugeleitet und hier die spektrale Verteilung
des reflektierten Lichts zwischen 300 bis 720 nm ge
messen.
Die Intensitäten des reflektierten Lichtes über den
Spektralbereich wurden unmittelbar bei der Laserbearbei
tung aufgenommen und einem Prozeßrechner zugeführt, der
bei Erreichen eines definierten Reflektionsverhaltens
(entsprechend der vom Lack vollständig gereinigten Ober
fläche) den Laser abschaltete. Hinsichtlich der Details
zu dem Verfahren nach der Differenzreflektrometrie wird
auf die auf die gleiche Anmelderin zurückgehende euro
päische Patentanmeldung Nr. 4 25 917 Bezug genommen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiele beschränkt. Obwohl sich Kurzpulslaser als
besonders vorteilhaft herausgestellt haben, könnten auch
Langpulslaser und cw-Laser angewendet werden. Aus si
cherheitstechnischen Gründen wäre hier eine feste
Strahlführung zu bevorzugen.
Anstelle einer manuellen Bedienung des Gelenksystems
oder eines Lichtleitkabels könnte auch eine roboterge
steuerte Führung verwendet sein. Bei Verwendung von
Kurzpulslasern ist eine automatisierte Prozeßkontrolle
in Form einer automatischen Strahlunterbrechung (Diffe
renzreflektrometrie) nach erfolgter Entlackung nicht
zwingend erforderlich, da die Fertigungseinrichtung auch
bei höheren Pulszahlen nicht merklich geschädigt wird.
Eine automatische Strahlunterbrechung könnte dann z. B.
auch nach einer fest vorgegebenen Pulszahl erfolgen.
Durch das Entstehen komplexer chemischer Verbindungen
bei Einwirkung von Laserstrahlung auf das zu entlackende
Material ist bevorzugt die Bearbeitung in einer ge
schlossenen Kabine mit Absaugung vorzusehen und auch ein
Atemschutz beim manuellen Arbeitseinsatz unabdingbar.
Sowohl die CO2- als auch die Nd:YAG-Laserstrahlung sind
unsichtbar und damit gefährlich für die Augen, so daß
nur mit Schutzbrille gearbeitet werden darf. Eine maxi
male Sicherheit läßt sich durch eine vollautomatisierte
Prozeßkontrolle mittels der Differenzreflektrometrie er
reichen. Diese kann so ausgelegt werden, daß Laserpulse
nur bei Erkennen einer lackierten Oberfläche im Fokuss
punkt des Lasers ausgelöst werden, während bei Messung
einer blanken Metalloberfläche bzw. eines anderen Ob
jektes automatisch keine Laserbelichtung erfolgt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Entlacken von Teilen, insbesondere
zum Entlacken farbverschmutzter Oberflächen von
Fertigungseinrichtungen in Lackieranlagen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teile mit einem Laserstrahl
beaufschlagt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teile mit einem gepulsten Laserstrahl be
aufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Laser ein Kurzpulslaser mit einer Pulsdauer
< 100 ns, insbesondere < 60 ns verwendet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Laser mit seiner höchstmögli
chen Frequenz betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Laser ein Nd:YAG Laser ver
wendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nd:YAG-Laser auf eine Pulsenergie von 3-4
J/cm2 bei einer Pulszeit von 12-15 ns eingestellt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserstrahl mittels eines Lichtleitkabels
auf die zu reinigende Oberfläche appliziert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Laser ein TEA-CO2 Laser
verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der TEA-CO2-Laser mit einer Pulsenergie von 7-11
J/cm2 bei einer Pulszeit von 50 ns betrieben
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserstrahl mittels eines Gelenksystems mit
einer Spiegeloptik auf die zu reinigende Oberfläche
appliziert wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Laser ein Excimerlaser ver
wendet wird, dessen Pulsenergie 0,8-1,2 J/cm2 bei
einer Pulszeit von 60 ns beträgt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen einer
automatischen Prozeßkontrolle der Laserstrahl nach
der Methode der Differenzreflektrometrie gesteuert
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4202074A DE4202074A1 (de) | 1992-01-25 | 1992-01-25 | Verfahren zum entlacken von teilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4202074A DE4202074A1 (de) | 1992-01-25 | 1992-01-25 | Verfahren zum entlacken von teilen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4202074A1 true DE4202074A1 (de) | 1993-07-29 |
Family
ID=6450279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4202074A Withdrawn DE4202074A1 (de) | 1992-01-25 | 1992-01-25 | Verfahren zum entlacken von teilen |
Country Status (1)
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