激光清洗作為一種“綠色”的清洗技術,顛覆了傳統的工業清洗方法,能夠廣泛應用在諸多領域。企業的參與,更是讓激光清洗從技術、產品、市場化應用各方面得到發展。
國外激光清洗企業
國外激光清洗技術起步早,一些領域已經實現從技術研究到規模化應用。
CleanLASER
企業方面,德國CleanLASER是一家生產光纖耦合、便攜式、可移動式或工作站式激光清洗設備的公司,提供小至20 W的背帶式低功率清洗機、高至1000 W以及工作站或客制化的清洗系統,其中國總代理為昆山凱研光電科技有限公司。
德國CleanLASER激光清洗產品類型
德國CleanLASER推出了多種型號的產品,涵蓋低功率到高功率,可清洗油漆、鐵銹、灰塵、油污、指紋等。近年來CleanLASER致力于研究可以實現塑膠射出模和橡膠硫化模具線上、高溫清洗垢激光清洗設備。
IPG
光纖激光器領導者IPG也研發了用于激光清洗的光纖激光器。2015年,IPG使用6 kW 連續光纖激光器完成了對美國空軍F-16和C-130的全機身除漆。該技術從軍用到商用,其應用范圍不斷拓展。
針對市場上對激光清洗的不同需求,IPG創新推出了新型脈沖光纖激光器,它們擁有圓形/方形光斑、固定/可調脈寬、更高的脈沖能量(可達到100 mJ)以及更高的輸出功率(峰值功率可達到mW級別)。
方形光纖相較于圓形光纖,可以用最小的重疊區獲得最大的清理面積,提高清洗效率,獲得更高的消蝕/清理率。
圖片來源:IPG
意大利El.En.
意大利EL.EN. S.p.A是專業的高端、小型激光系統供應商,主攻文物激光清洗領域。其品牌Light for Art激光清洗機在文物修復領域與歐洲眾多權威的文物機構和研究院所具有多年的合作,是業界著名的供應商和合作伙伴,與中國的主要文物保護機構也有廣泛的合作。
激光清洗的應用實例最早始于文物保護領域,如石雕、石刻、油畫等。對比傳統的清洗方法,激光清洗非接觸、可控制的特性嫩能夠達到清除污垢而不損傷石材的基底。對于不同材質的清洗對象,可根據激光波長具體選擇,從而避免對文物的破壞。El.En. 公司切入這一細分領域,專業研制針對不同清除對象的文物激光清洗機,成為文物機構的供應商,牢牢把握住了該市場。
國內激光清洗企業
大族激光
大族激光作為國內激光設備領軍企業,其在激光打標、激光切割、激光焊接等領域已有長時間的技術積累。大族激光正式進軍激光清洗領域則是從2014年開始的,下表反映了大族激光在激光清洗領域的重要進程時間表。
大族激光已經推出的產品系列包括:HLC 系列、HLCM 系列、HLCD 系列、HLCMD 系列、HLCDU 五大系列產品。分為小功率和大功率激光清洗機,小功率可搭配大族光纖激光器的20 W、30 W和50 W,大功率100 W、200 W、500 W、1000 W可搭配IPG激光器。
激光清洗機機型可分為手持式和適用于集成自動化,現在大族激光已經擁有涵蓋光學、材料、機械、工藝等激光清洗相關專利 12 項,并且在申請專利 3 項。
銘鐳激光
深圳市銘鐳激光設備有限公司成立于2004年,從事工業激光設備研發、生產、銷售,旗下產品包括激光打標機、激光焊接機、激光切割機、激光清洗機以及非標系列。在激光清洗領域,銘鐳激光首先在國內研發推出中高功率激光清洗機,搶占市場先機。
銘鐳激光目前已經推出了從50 W-1000 W的激光清洗類產品,涵蓋低中高功率,并且能夠保證自主知識產權,應用于金屬、石材等物體表面的污垢、銹跡、油漆以及溶劑殘留物的清洗。著眼與產品和市場,使得銘鐳激光銷售規模不斷壯大,產品銷售到海外。2017年上海工博會上,銘鐳激光現場獲得了來自匈牙利客戶的激光清洗訂單,可見市場對其產品相當認可。
創鑫激光
深圳市創鑫激光股份有限公司是國內首批研制、量產光纖激光器及首家實現光纖激光器、激光光學核心器件兩類核心技術國產化并進行垂直整合的國家高科技企業,也是國際知名的專業從事光纖激光器及其核心器件研發、生產和銷售為一體的激光器制造商。
創鑫激光自主研發生產的MAXPulse 100 W脈沖激光器,配合高速振鏡系統,可實現材料表面污染物的高速清洗,且不損害基體材料。同時,創鑫激光也提供手持式激光清洗解決方案,可通過控制激光束的有效位移實現清洗,這整個過程由計算機按程序控制。
銳科激光
武漢銳科光纖激光技術股份有限公司,專業從事光纖激光器及其關鍵器件與材料的研發、生產和銷售,并提供各類光纖激光器產品和應用解決方案,提供研發服務和定制化產品。銳科激光先后研制出國內第一臺25 W脈沖光纖激光器產品,研發出100 W、1000 W、4000 W、6000 W和10000 W連續光纖激光器產品,并有量產化能力。
在激光清洗方面,銳科推出100 W-500 W可用于激光清洗的光纖激光器,可用于汽車、軌道、輪胎模具、船舶等行業。
帝耐激光
南京帝耐激光科技有限公司從事高功率激光器的研發,產品涵蓋紅外、綠光、紫外、深紫外等波段激光器及激光設備。
南京帝耐激光聯合上海光學精密機械研究所研發出系列激光清洗機,已經研發出五軸激光清洗機,并且商用。應用到一些工業、科研、軍工等市場,他們申請了一系列專利,其公司系列產品如下,主要應用于清洗各種工件表面的污染物,例如膠水、灰塵、油脂等物質。
國科激光
北京國科世紀激光技術有限公司建立于2002年,主營高端半導體抽運激光器和固體激光器的研發、生產,具有強大的研發能力。國科激光和機械產品再制造國家工程研究中心聯合研制了高重頻高能量激光清洗裝備。
該激光清洗裝備搭載了國科激光研制的500 W半導體光纖耦合激光器,光路全密封,具有高穩定、對工作環境的適應性強等優點,具備升級至千瓦級的能力,該技術具有完全自主知識產權。該產品得到徐濱士院士的高度評價,認為該裝備為我國高端制造和再制造提供了綠色高效的國際前沿清洗手段,是我國表面處理技術的一次革新。
中科四象
江蘇中科四象激光科技有限公司成立于2010年9月,依托于中國科學院半導體研究所,是高功率光纖輸出激光器及其系統的專業制造商。公司主要產品包括:光纖輸出全固態激光器、光纖輸出半導體激光器以及全固態激光清洗機,主要應用在熔覆、淬火、清洗、焊接等領域。
中科四象的全固態激光清洗機是與中科院半導體所聯合開發,功率從200 W-1000 W。采用半導體二極管列陣側面抽運Nd:YAG激光模塊,光纖輸出技術方案實現高功率、高效率準連續激光輸出。廣泛應用于汽車、鐵路、船舶、冶金、石化、國防以及航空航天等領域的激光清洗、表面毛化等工藝中。尤其是應用在鋼軌清洗上,可以在最大限度保護鋼軌輪廓形貌的基礎上,大幅度提高銹蝕清除率。
圖片來源:中科四象
東方強光
東方強光(北京)科技有限公司成立于2008年,專注于高功率半導體激光器件、高功率半導體側面抽運模塊(DPSS Laser)、工業激光設備和激光美容設備的研發和生產,擁有四大產品線:高功率半導體激光器、DPSSL、激光美容設備、激光清洗設備。其所研發并實現銷售的激光清洗設備型號包括:LS-W300R、LS-L500R,下表中除LS-W300R、LS-L500R之外更多型號的激光清洗設備正處于研發之中。
圖片來源:東方強光
企業的參與為激光清洗的發展帶來了活力,除上述企業之外,研發激光清洗技術和設備的企業還有武鋼華工、和駿激光、鐳麥德光電、烽鐳光電、鞍山紫玉激光、蘇州艾思蘭光電、濟南森峰科技、濟南高能清揚激光清洗有限公司等。
上述這些企業中IPG、大族激光、創鑫激光、銳科激光、帝耐激光、北京國科世紀、江蘇中科四象、鞍山紫玉激光已在光電匯網站上展示其產品,可進行產品查詢。
結語
世界上第一例激光清洗專利,是1988年IBM公司的德國研究部門申請的。中國激光清洗技術起步較晚,國內激光清洗技術的真正起步是在2004年。從2004年開始,國內專利申請數量逐步上升,與國際上該技術領域的發展趨勢一致。早期參與激光清洗研究的以科研機構為主。
隨著越來越多企業的參與,推動著激光清洗從技術研究走向商業應用。例如國外在激光清洗模具方面,已經發展到1000 W激光手動清洗機;在電子線路清洗方面,采用248 nm激光、3 W、20 ns,已經實現工業化;在芯片領域,采用248 nm、5 W納秒紫外清洗,效果非常好;在光掩膜領域,采用紫外激光,已經完全取代傳統化學方法;在激光除銹、除污染物方面已經規?;瘧茫辉诎雽w領域、磁頭和絕緣體領域已開始實驗驗證。
從激光清洗領域參與企業來說,激光器廠商主要研究適用于激光清洗的激光光源和激光器,設備集成企業主要研發整套激光清洗系統。
從激光清洗產品來說,考察激光清洗設備主要集中在清洗效率和穩定性兩方面,機型可分為手持和機臺。目前應用在該領域的激光器以光纖激光器、半導體激光器、固體激光器居多,涵蓋低中高功率。
從激光清洗的應用范圍上來說,由軍用向商用擴展,未來有向民用發展的趨勢。具體應用領域小到器件除污除銹,大到飛機除漆、船舶除污、鋼軌除銹,許多領域屬于國民經濟的支柱產業。激光清洗高效環保,符合綠色發展的要求,具有巨大的社會效益和經濟效益。企業參與能夠帶動技術進步,市場需求,推動激光清洗產業化的早日實現。