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激光清洗的技术优势与前景

星之球科技 来源:国际工业激光商情2020-03-08 我要评论(0 )   

激光清洗行业现状激光清洗是基于激光与物质相互作用发展而来,与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗和高频超声清

激光清洗行业现状
激光清洗是基于激光与物质相互作用发展而来,与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗和高频超声清洗等传统清洗方法相比,激光清洗具有环境友好、非接触、可精准控制、可实时监控反馈和对基材无损微损等优点,有望部分替代传统清洗方法,成为目前具有很大发展潜力的清洗技术。
尽管激光清洗的出现最早可追溯到 20 世纪 60 年代,但针对这种创新型清洗技术的研究和应用是从 20 世纪 90 年代才开始逐步扩大。近几年,激光清洗成为激光再制造领域的研究热点之一,国家重点研发计划 2017 和 2018 连续两年将激光清洗项目写入指南。研究内容也涵盖工艺、理论、装备及应用,但国内在激光清洗装备和应用方面的整体水平与国外仍有差距。
中国是公认的制造大国,也是全球最大的加工国家,工业体量也是世界第一。 随着带来环境的问题,改变一些生产工序上的工艺和升级更加环保的清洗工艺,就成为非常迫切与必要的任务,激光清洗 / 除锈就是一项非常有发挥潜力的选择。
据市场研究机构 Reportlinker 发布的数据显示,到 2023年预计将达到 7.24 亿美元,CAGR 为 4.22%。
2018-2023 年全球激光清洗市场规模预测(单位:亿美元)。
资源来源:前瞻产业研究院整理。
在不少属于国民经济的支柱产业中使用激光清洗技术,产生的经济效益和社会效益是十分可观的。利用我国现有的激光技术条件,开发配套的激光清洗设备,并使其在短时间内实用化、产业化,是完全可能的,对推动高新技术产业的发展本身亦具有重要意义。
资料显示,激光清洗目前已经在包括微电子领域、文物保护、模具清洗、表面处理以及其他领域有着不同程度的应用。
激光清洗国内外发展现状
激光清洗的普遍应用始于欧美国家,尤其欧洲国家普遍保留了大量的历史文物和古老建筑,许多教堂、城堡、大学、博物馆、雕塑等均有数百年甚至千年历史,欧洲人十分注重这些“古董”的保护和修复,自 1990 年代中已开始把激光清洗技术用于文物修复去污。
传统的机械清洗与化学清洗可能导致绘画作品表层的物质损伤,或者化学物质对颜料的破坏。从而对绘画艺术品造成不可修复的破坏。与这些传统方法相比,采用激光清洗保护技术具有较高能量以及作用位置的可控性。紫外激光器由于单光子能量较高,利用光分解效应破坏或削弱污染物之间的实现剥蚀,达到清洗目的。这是一个“冷”过程,对周围不产生热作用。因此不会对基体造成很大的影响。
据悉,2018 年以来,国内各家激光清洗设备公司均取得了不错的增长,保守估计在 2018 年上半年的销售额比2017 年增长了超过 60%。一部分原因是目前从事激光清洗设备的企业增加,各式机器层出不穷,价格也有一定下降,另一方面,以往一些潜在用户在观望了解后,下决心采购用上激光清洗,期待科技带来的新变化。
如今,国内从事激光清洗的科研机构包括中国工程物理研究院激光聚变中心、解放军装甲兵工程学院再制造中心、哈尔滨工业大学、天津大学、江苏大学、华中科技大学、南开大学等。
相关激光器厂家则主要有创鑫激光、锐科激光、杰普特光电、飞博激光、中科四象等,而从事激光清洗设备开发的企业则有大族激光智能装备集团、华工激光、铭镭激光、帝耐激光、艾思兰、纽芬奇机电、武钢华工、嘉信激光、奥华激光、汇泽激光、瑞丰光电、翔明激光、三江航天激光研究院等,其中个别企业最高可以提供 1000 W 的清洗机。目前国内提供激光清洗用的光纤激光器最高功率水平达到 800W,由海富光子生产,创鑫激光正在配合研发工作;而在1000 W 功率水平则仅是 IPG 一家能够提供。
挑战与机遇 未来任重道远
国内的激光清洗发展受到环保需求和政策的驱动,目前仍存在不少问题:
用于清洗的国产激光器技术和产业化还落后国外厂家很多;
激光清洗工艺应用点很多,但没有形成成熟的体系;
还没有具备指导性的检测方法、仪器和行业标准。
由于脉冲光纤激光器的功率局限,更高功率的激光清洗应用,目前则要用上固体激光器,英国的 Powerlase 公司可提供 1600 W 用于激光清洗的固体激光器。一些从事配套产品的企业也顺势推出了激光清洗头,比如金海创科技。较早开发的激光清洗机主要是手持式的,但由于激光的高亮度和高能量,使用高功率的激光时采用手持式也许不太适合,一些企业逐渐研发出了机器人激光清洗系统,包括铭镭、嘉信、汇泽几家,实现了自动化清洗控制,大大提高了清洗效率和人的安全。
在国家项目上,围绕军民用飞机蒙皮除漆清洗的重大需求,攻克多组分材料逐层精密无损去除机理、工艺技术,突破激光清洗质量控制及其成套装备研发等关键技术,实现大功率光纤激光清洗技术在军民飞机蒙皮清洗领域的示范应用,为激光清洗技术和装备的辐射及推广提供技术、硬件和实践基础。
未来,国内激光清洗产业将呈集群产业化的爆发式需求增长,传统方法有望被快速替代;激光器技术则将有突破性发展;产业集群的成本大幅降低;高效率、小型化、专业化发展,同时追求高效率、小型化和专业化。

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