Die Strukturierung und Reinigung von Oberflächen sind in einer Industriegesellschaft tagtägliche, unabdingbare und zugleich zeit-, kosten- und ressourcenintensive Prozesse. Wie schon die Vielfalt der zu bearbeitenden Objekte selbst existieren hierzu ebenso umfang- wie facettenreiche Bearbeitungsverfahren. Von diesen stellt die lasergestützte Bearbeitung empfindlicher Oberflächen, wie Kunststoffe und Lacke, ein junges, neuartiges Konzept dar. Klassische Verfahren für die Oberflächenstrukturierung und -reinigung beruhen auf mechanische und physikalisch-chemische Prozesse, wie das Reinigen mit Wasser, inklusive chemischer Zusätze, mit Lösungsmitteln, Heißluftströmung oder das Sandstrahlen, Schleifen, Polieren usw. Sie bedeuten jedoch hohe Materialbelastungen mit ausgeprägten Schädigungspotenzialen, was deren Einsatz für empfindliche Objekte (feinmechanische, elektrische, optische Geräte etc.) verbietet. Gleichzeitig bestehen stets die wirtschaftlichen Erfordernisse von Zeit, Kosten und Qualität: Die Erzielung und Einhaltung höherwertiger Bearbeitungsergebnisse erfordert eine stringente Zunahme des zu investierenden Aufwands mit reduzierten Kosten. Es bedarf daher spezialisierte Verfahren, die das Bearbeiten effizienter, schneller, schonender und kostengünstiger gestalten bzw. erst zulassen. UV-Laserlicht erscheint mit seinen Eigenschaften und Leistungspotenzial als prädestiniertes Medium für derartige Anwendungen. Gegenüber dem erfolgreichen Einsatz zum Trennen oder Fügen von Werkstoffen oder zur Strukturierung harter Oberflächen, ist die Reinigung empfindlicher Materialien ein Novum, dessen Eignung, Qualität und Effizienz aufgezeigt wird. Dazu werden die Entwicklung und die Anwendung eines auf UV-Laserstrahlung basierenden Reinigungssystems für empfindliche Oberflächen vorgestellt. Nach Auswahl des Excimerlasers als UV-Lichtquelle erfolgt die ingenieurtechnisch-wissenschaftliche Analyse unterschiedlicher Konzeptionen zum Bau eines geeigneten Gerätes. Schwerpunktthemen sind die Bereitstellung eines optimalen Strahlprofils (TopHat) durch diskrete und komplexe Homogenisierer, Lichtleitfasern und Diffraktive Optische Elemente, sowie Methoden für die Prozessführung, wie die Nutzung von Gelenkarmsystemen, die statische und dynamische Strahlführung, optische Scanner und weitere. Auf Basis der optimalen Resultate wird, unter Verwendung des Excimerlasers, ein ganzheitliches UV-Laserreinigungssystem realisiert. Im Fokus steht ebenfalls die Charakterisierung des Abtrag- und Reinigungsverhaltens. Durch Anwendungsanalysen werden die Wechselwirkungen zwischen Oberflächenmaterialien und Licht, mit besonderem Gewicht auf Polymere als empfindliche Materialien, studiert. Hierauf beruhend, werden theoretische Prozessbeschreibungen entwickelt. Sie ermöglichen modellhafte Interpretationen und darüber die Quantifizierung des Ablationsverhaltens. Deren technische Integration zur Steuerung des Bearbeitungsgeräts führt zur optimalen, autarken Laserapplikation unter Berücksichtigung individueller Objekteigenschaften. Es werden praktische Einsätze des Excimerlaser-Reinigungssystems sowie die zuverlässige Funktionalität und Anwendungsbreite an staub- und strahlend-kontaminierten Ölgemälden, Kunststofflacken, optischen Glaslinsen und Rasterdruckwalzen demonstriert. Zur Bewertung des Reinigungserfolgs werden unterschiedliche Messverfahren eingesetzt und auch eigens entwickelt. Mit der einwandfreien Funktionalität steht ein den Anforderungen genügendes Gerät zur schonenden Reinigung empfindlicher Oberflächen bereit. Das Prozessverhalten wird für ausgewählte Oberflächen nutzbringend dargestellt, analysiert und charakterisiert.weiterlesen