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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.
動作原理：
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.ビーム集光：光学システムにより、レーザービームを小さなスポット（0.1～5mm）に集光し、クリーニングに十分なエネルギー密度を実現する。.
3.汚染物質の除去：上記のメカニズムにより、汚染物質は気化、分解、または基材を損傷することなく衝撃波によって除去される。.
4.廃棄物の回収：二次汚染を防ぐため、換気システムにより粉塵/蒸気を除去する。.
Key Control Points
選択的吸収：特定の波長をターゲットとし、基材からの高い反射率を確保しながら、汚染物質による吸収を最大化する。.
- エネルギー密度しきい値：パルス幅、パワー、スポット径を精密に制御することで、基板損傷しきい値を下回りながら、汚染物質除去しきい値を超える。.
- パルス特性：短いパルス（ナノ秒以下）は熱蓄積を最小限に抑え、基板を保護する。.
- システム構成：通常、レーザー発振器、光学集光システム、モーション・コントロール・プラットフォーム、インテリジェント・モニタリング・システムの4つの主要モジュールで構成される。レーザー発振器は高ピークパワーレーザーパルスを生成し、光学システムはビームの集光と走査を行い、モーションコントロールプラットフォームはレーザーヘッドとワークピース間の正確で制御可能な相対位置決めを保証し、インテリジェントモニタリングシステムはクリーニング品質を保証するためにクリーニングプロセスをリアルタイムで監視します。.
技術的な特徴
1. Non-contact Cleaning
– The laser beam acts on the workpiece surface without direct contact, preventing mechanical wear and scratches.
- 複雑な形状、繊細な構造、手の届きにくい場所に適しています。.
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.最小熱影響ゾーン
– 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.高い洗浄効率
– Rapid laser scanning enables continuous cleaning of large areas.
– Easily integrates with robots and automated production lines to enhance manufacturing efficiency.
6.幅広い適用性
- 金属、ガラス、セラミック、石材、プラスチックなど、さまざまな基材の洗浄が可能。.
- 錆、スケール、油汚れ、コーティング、塗膜、樹脂、カーボン付着物、粒子状不純物など、さまざまな汚染物質を除去。.
7.簡単な操作と容易なメンテナンス
- 直感的なインターフェイスのデジタル制御システムを採用し、ワンボタンでの起動とパラメーター調整が可能。.
– Features a long-lasting laser with low maintenance costs; primary upkeep involves cleaning optical components and inspecting the cooling system.
8.選択洗浄機能
– Exploits material-specific laser absorption differences to remove contaminants without damaging the substrate.
- 航空宇宙部品、半導体デバイス、文化財など、高い表面品質が要求される用途に最適。.
アプリケーションのシナリオ：
1.金属表面処理
- 錆の除去：鋼構造物、橋梁、船舶、金型、パイプラインなどの表面から錆を除去する。.
- スケール除去：熱延鋼板、鍛造品、鋳造品から酸化スケールを除去すること。.
- 脱脂：機械部品、エンジン部品、金型表面に付着した油汚れや切削油の除去。.
- コーティング除去：自動車ボディや建設機械から古い塗装、防錆コーティング、旧式のメッキを剥がして再生する。.
2.金型および精密部品の洗浄
- 射出成形金型、ダイカスト金型、スタンピング金型に付着したカーボン、樹脂、離型剤の洗浄。.
- 精密機械部品や航空宇宙部品に付着した微細な汚染物質を除去し、二次的な損傷を防ぐ。.
3.電子・半導体産業
- プリント基板（PCB）表面のはんだペースト残渣、接着剤層、油汚れの洗浄。.
- 半導体ウェハーおよびチップパッケージング部品からの有機汚染物質および粒子状不純物の除去。.
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.
- 空港の滑走路やターミナルビル表面のゴム跡の除去。.
6.建設・海洋産業
– 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.
8.3Dプリンティングと積層造形
– Removing support materials and powder residues (e.g., metal powders, resin residues) from 3D printed parts.
9.ガラスおよび光学部品のクリーニング
- 光学レンズ、カメラレンズ、ガラス製品の表面に付着したグリース、指紋、コーティング剤の除去。.
10.文化・創作・家庭用品
– 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)
- 世界：市場規模は約$42～45億米ドル、年平均成長率（CAGR）は約18～20%。2030年には100億米ドルを超えると予測。欧米企業が引き続きハイエンド市場を支配しており、上位5社の市場シェアは45%を超える。.
- 中国2025年の市場規模は約35～40億人民元、年間成長率は25～28%。2030年には120億人民元を超えると予測。国内の潜在需要は600億人民元を超える。Han's Laser、Huatai Laser、Raycus、Chuangxinなど、国内サプライヤーの階層構造が形成されている。輸出は前年比約89%増加し、東南アジアが主な増加市場である。.
II. Core Drivers
1.政策と環境規制：デュアルカーボンの目標と環境法が、従来の化学的/機械的洗浄の代替を推進し、レーザーの消耗品不要、低公害の利点を強調している。.
2.技術革新とコスト削減：ナノ秒ファイバーレーザーが主流になり、ピコ秒/フェムト秒のコストは下がり続ける。出力は100Wから数万Wまで、軽工業から重工業のアプリケーションに適応。インテリジェントシステムとロボット工学の統合が効率を高める。.
3.川下需要の拡大：以下のようなシナリオで急速に浸透している：
- 新エネルギー自動車用バッテリーの洗浄
- 航空宇宙における精密加工
- 船舶／橋梁の錆除去
- 3Dプリントの後処理
- 文化財修復
4.費用対効果の向上：
- 機材価格の下落
- 低メンテナンスコスト
- 従来のソリューションを凌駕する長期的なTCO
– “Rent-to-own” service models emerging in certain sectors.
III. Competitive Landscape
- 国際：IPG、TRUMPF、コヒレントなどが高出力短パルス（ピコ秒/フェムト秒）で優勢