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A laser cleaning machine is an advanced device that uses laser technology to remove contaminants from material surfaces. It offers advantages such as non-contact operation, high precision, and environmental friendliness. The following is a detailed introduction to this technology.
Principe de fonctionnement :
Core Mechanisms (ranked by frequency of use)
– Photothermal effect (most commonly used): Pollutants absorb laser energy and heat up instantly, vaporizing/thermally expanding. When the expansion force is greater than the adhesion force, the pollutants are removed. The substrate is minimally affected due to its high reflectivity and rapid heat dissipation. Suitable for rust, oil stains, and coatings.
– Photochemical effect (mainly ultraviolet laser): Photon energy breaks the molecular bonds of pollutants, decomposing them into easily volatile small molecules. Suitable for organic dirt and polymer coatings, often used for cultural relics/precision parts.
– Photomechanical/plasma shock wave effect: Short-pulse (nanosecond/picosecond/femto-second) lasers generate strong shock waves or plasma expansion forces, physically removing pollutants from the surface of brittle/heat-sensitive substrates without damaging the base material.
Typical Workflow
1. Laser Emission: A pulsed laser (such as a fiber laser or Nd:YAG laser) emits a laser beam with a specific wavelength (commonly 1064nm), pulse width, and energy density.
2. Focalisation du faisceau : Un système optique concentre le faisceau laser en un petit point (0,1-5 mm), ce qui permet d'obtenir une densité d'énergie suffisante pour le nettoyage.
3. Élimination des contaminants : Selon les mécanismes décrits ci-dessus, les contaminants sont vaporisés, décomposés ou éliminés par les ondes de choc sans endommager le substrat.
4. Collecte des déchets : Un système de ventilation permet d'éliminer les poussières et les vapeurs afin d'éviter toute pollution secondaire.
Key Control Points
Absorption sélective : Ciblage de longueurs d'onde spécifiques pour maximiser l'absorption par les contaminants tout en garantissant une réflectivité élevée des substrats.
- Seuil de densité énergétique : Dépasser les seuils d'élimination des contaminants tout en restant en deçà des seuils d'endommagement du substrat, contrôlé avec précision par la largeur d'impulsion, la puissance et le diamètre du spot.
- Caractéristiques des impulsions : Les impulsions courtes (nanosecondes et moins) minimisent l'accumulation de chaleur, protégeant ainsi les substrats.
- Configuration du système : Le système comprend généralement quatre modules principaux : le générateur laser, le système de focalisation optique, la plate-forme de contrôle des mouvements et le système de surveillance intelligent. Le générateur laser produit des impulsions laser à haute puissance de crête ; le système optique focalise et balaie le faisceau ; la plate-forme de contrôle des mouvements assure un positionnement relatif précis et contrôlable entre la tête laser et la pièce à usiner ; le système de surveillance intelligent contrôle le processus de nettoyage en temps réel pour garantir la qualité du nettoyage.
Caractéristiques techniques :
1. Non-contact Cleaning
– The laser beam acts on the workpiece surface without direct contact, preventing mechanical wear and scratches.
- Convient aux formes complexes, aux structures délicates et aux zones difficiles d'accès.
2. Consumable-Free and Eco-Friendly
– Requires no chemical cleaning agents or abrasive media, consuming only electrical energy.
– Dust and fumes generated during cleaning are collected and treated via an exhaust system, minimizing environmental pollution.
3. High Precision and Strong Controllability
– Cleaning depth and range can be precisely controlled by adjusting laser power, pulse width, repetition rate, spot size, and scanning speed.
– Enables localized cleaning without damaging surrounding areas, making it suitable for precision parts and artifact restoration.
4. Zone affectée par la chaleur minimale
– Utilizes short-pulse lasers (nanosecond, picosecond, femtosecond) that concentrate energy release within an extremely brief timeframe, minimizing heat diffusion.
– Produces a small heat-affected zone on substrates, making it suitable for heat-sensitive materials and precision components.
5. Efficacité de nettoyage élevée
– Rapid laser scanning enables continuous cleaning of large areas.
– Easily integrates with robots and automated production lines to enhance manufacturing efficiency.
6. Large applicabilité
- Capable de nettoyer divers substrats, notamment les métaux, le verre, la céramique, la pierre et les plastiques.
- Élimine divers contaminants tels que la rouille, le tartre, les taches d'huile, les revêtements, les couches de peinture, les résines, les dépôts de carbone et les impuretés particulaires.
7. Fonctionnement simple et entretien facile
- Il est doté d'un système de commande numérique avec une interface intuitive, qui permet de démarrer et de régler les paramètres à l'aide d'un seul bouton.
– Features a long-lasting laser with low maintenance costs; primary upkeep involves cleaning optical components and inspecting the cooling system.
8. Capacité de nettoyage sélectif
– Exploits material-specific laser absorption differences to remove contaminants without damaging the substrate.
- Idéal pour les applications exigeant une qualité de surface élevée, telles que les composants aérospatiaux, les dispositifs à semi-conducteurs et les objets culturels.
Scénarios d'application :
1. Traitement de surface du métal
- Élimination de la rouille : Élimination de la rouille sur les surfaces des structures en acier, des ponts, des navires, des moules, des pipelines, etc.
- Élimination de la calamine : Élimination de la calamine sur les plaques d'acier laminées à chaud, les pièces forgées et les pièces moulées.
- Dégraissage : Élimination de la contamination par l'huile et des résidus de liquide de coupe sur les pièces mécaniques, les composants du moteur et les surfaces des moules.
- Décapage de revêtements : Décapage de vieilles peintures, de revêtements anticorrosion et de placages périmés sur les carrosseries automobiles et les engins de chantier en vue de leur remise à neuf.
2. Nettoyage de moules et de composants de précision
- Nettoyage des dépôts de carbone, des résidus de résine et des résidus d'agents de démoulage dans les moules d'injection, les moules de coulée sous pression et les matrices d'emboutissage.
- Élimination des contaminants microscopiques sur les pièces mécaniques de précision et les composants aérospatiaux afin d'éviter tout dommage secondaire.
3. Industrie de l'électronique et des semi-conducteurs
- Nettoyage des résidus de pâte à braser, des couches d'adhésif et des taches d'huile sur les surfaces des circuits imprimés (PCB).
- Élimination des contaminants organiques et des impuretés particulaires des plaquettes de semi-conducteurs et des composants d'emballage des puces.
4. Cultural Relics and Historic Building Restoration
– Cleaning dust, soot, mold stains, and old restoration materials from surfaces of ancient paintings, murals, stone carvings, bronze artifacts, etc.
– Removing black crusts and contaminants from ancient building exteriors, steles, and statues without damaging the substrate.
5. Automotive and Aerospace Fields
– Pre-welding cleaning of automotive bodies: Removing grease and coatings from weld zones to enhance welding quality.
– Cleaning paint layers, oil stains, and carbon deposits from aircraft fuselages and engine blades.
- Élimination des traces de caoutchouc sur les pistes d'aéroport et les surfaces des terminaux.
6. Industries de la construction et de la marine
– Rust and old paint layer removal from steel bridges and industrial buildings.
– Elimination of marine biofouling, rust layers, and old anti-corrosion coatings from ship decks, compartments, and hulls.
7. Food and Pharmaceutical Industry
– Cleaning organic residues and oil stains from food processing equipment and pharmaceutical machinery surfaces to prevent chemical cleaner residue.
– Descaling stainless steel equipment and internal pipe walls.
8. Impression 3D et fabrication additive
– Removing support materials and powder residues (e.g., metal powders, resin residues) from 3D printed parts.
9. Nettoyage du verre et des composants optiques
- Élimination de la graisse, des empreintes digitales et des résidus de revêtement sur les lentilles optiques, les objectifs d'appareils photo et les surfaces en verre.
10. Articles culturels, créatifs et d'ameublement
– Removal of old paint and coatings from furniture surfaces for refurbishment.
– Cleaning of dust and oxidation layers from artwork and decorative items.
Market Development:
I. Market Size and Growth (2025 Data Basis)
- Au niveau mondial : la taille du marché est d'environ $4,2-4,5 milliards USD, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) d'environ 18-20%. Il devrait dépasser les $10 milliards USD d'ici 2030. Les entreprises européennes et américaines continuent de dominer le marché haut de gamme, les cinq premiers fabricants détenant plus de 45% de parts de marché.
- Chine : La taille du marché en 2025 est d'environ 3,5 à 4 milliards de RMB, avec un taux de croissance annuel de 25-28%. Le marché devrait dépasser les 12 milliards de RMB d'ici 2030. La demande intérieure latente dépasse 60 milliards de RMB. Une structure de fournisseurs nationaux à plusieurs niveaux s'est formée, comprenant Han's Laser, Huatai Laser, Raycus et Chuangxin. Les exportations ont augmenté d'environ 89% en glissement annuel, l'Asie du Sud-Est étant le principal marché en expansion.
II. Core Drivers
1. Politique et réglementation environnementale : Les objectifs en matière de double carbone et les lois sur l'environnement poussent à remplacer le nettoyage chimique/mécanique traditionnel, en soulignant les avantages du laser, qui ne nécessite pas de consommables et qui est peu polluant.
2. Itération technologique et réduction des coûts : Les lasers à fibre nanoseconde deviennent courants ; les coûts des lasers picoseconde/femtoseconde continuent de baisser. La puissance va de 100 W à des dizaines de milliers de watts, s'adaptant aux applications industrielles légères à lourdes. Les systèmes intelligents et l'intégration de la robotique renforcent l'efficacité.
3. Expansion de la demande en aval : Pénétration rapide dans des scénarios comprenant
- Nettoyage des batteries des véhicules à énergie nouvelle
- Traitement de précision dans l'aérospatiale
- Enlèvement de la rouille sur les navires/ponts
- Post-traitement pour l'impression 3D
- Restauration des vestiges culturels
4. Amélioration du rapport coût-efficacité :
- Baisse des prix des équipements
- Faibles coûts d'entretien
- Coût total de possession à long terme supérieur à celui des solutions traditionnelles
– “Rent-to-own” service models emerging in certain sectors.
III. Competitive Landscape
- International : IPG, TRUMPF, Coherent et d'autres dominent avec une puissance élevée et des impulsions courtes (picoseconde/femtoseconde).