La pulizia laser è considerata "la tecnologia di pulizia ecologica con il maggiore potenziale di sviluppo nel 21° secolo". È in grado di alterare la struttura dei grani e l'orientamento della superficie del substrato senza causare danni. Inoltre, consente il controllo della ruvidità superficiale, migliorando così le prestazioni complessive della superficie del substrato. La pulizia laser è considerata "la tecnologia di pulizia ecologica con il maggiore potenziale di sviluppo nel 21° secolo". È in grado di alterare la struttura dei grani e l'orientamento della superficie del substrato senza causare danni. Inoltre, consente il controllo della rugosità superficiale, migliorando così le prestazioni complessive della superficie del substrato.
Con l’accelerazione dell’industrializzazione e il costante avanzamento degli obiettivi “Dual Carbon” (carbon peaking e carbon neutrality), la pulizia laser sta gradualmente sostituendo i processi di pulizia tradizionali in molti settori. È diventata sempre più una tecnologia di produzione di apparecchiature indispensabile in campi manifatturieri-di fascia alta come l'industria generale, la difesa, la costruzione navale e l'aerospaziale.
Il concetto di pulizia laser è nato a metà-degli anni '80. Il suo principio si basa sulle caratteristiche dei raggi laser, come l'elevata densità di energia, la direzione controllabile e l'elevata capacità di focalizzazione. Queste proprietà consentono al laser di interagire con gli inquinanti attaccati al substrato del pezzo in lavorazione-come macchie di olio, macchie di ruggine, residui di polvere, rivestimenti, strati di ossido o pellicole, provocandone la separazione dal substrato attraverso meccanismi quali espansione termica istantanea, fusione e volatilizzazione del gas.
L'intero processo di pulizia laser è complesso e può essere approssimativamente suddiviso in vaporizzazione/decomposizione laser, ablazione laser, espansione termica delle particelle contaminanti, vibrazione della superficie del substrato e distacco dei contaminanti. Attualmente sono disponibili metodi come la pulizia mediante ablazione laser, la pulizia laser assistita da pellicola liquida-e la pulizia laser con onde d'urto. Questi metodi possono pulire in modo stabile ed efficace varie superfici regolari del substrato, inclusi metalli, leghe, vetro e vari materiali compositi.
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Elemento di confronto |
Pulizia laser |
Pulizia chimica |
Lucidatura/rettifica meccanica |
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Metodo di pulizia |
Tipo laser senza-contatto |
Tipo di contatto con detergente chimico |
Tipo di contatto meccanico/carta vetrata |
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Danni al pezzo |
Nessun danno |
Dannoso |
Dannoso |
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Efficienza di pulizia |
Alto |
Basso |
Basso |
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Materiali di consumo |
Solo elettricità |
Detergenti chimici |
Carta vetrata, mole, pietre oleose |
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Effetto pulente |
Elevata pulizia |
Nella media, irregolare |
Nella media, irregolare |
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Pulizia di precisione |
Precisamente controllabile, alta precisione |
Incontrollabile, scarsa precisione |
Incontrollabile, precisione media |
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Inquinamento |
Nessun inquinamento |
Inquina l'ambiente |
Inquina l'ambiente |
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Funzionamento manuale |
Funzionamento semplice Facile da integrare con l'automazione |
Processo complesso, requisiti operativi elevati Richiede misure ant-inquinamento |
È-dispendioso in termini di tempo e laborioso Richiede misure ant-inquinamento |
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Costo Investimento |
Elevato investimento iniziale Nessun materiale di consumo, bassi costi di manutenzione |
Basso investimento iniziale Costo dei materiali di consumo estremamente elevato |
Elevato investimento iniziale Elevato costo dei materiali di consumo e della manodopera |
Vantaggi comparativi della tecnologia di pulizia laser
Applicazione della pulizia laser nella produzione intelligente di batterie al litio
Attualmente, la pulizia laser è diventata un metodo primario per il trattamento superficiale delle batterie ed è ampiamente utilizzata nei tre principali processi di produzione delle batterie di potenza: produzione di piastre per elettrodi, fabbricazione di celle e assemblaggio di batterie. Utilizzando sorgenti laser, testine di pulizia e software di controllo attraverso il controllo integrato del computer, questa tecnologia migliora significativamente il livello della tecnologia di produzione delle batterie.
1. Pulizia laser delle piastre degli elettrodi
Durante il rivestimento dei materiali degli elettrodi sui collettori di corrente positiva e negativa, è necessario pulire le lamine metalliche. Il comune collettore di corrente positiva è un foglio di alluminio, mentre il collettore di corrente negativa è un foglio di rame. Per garantire la stabilità dei collettori di corrente all'interno della batteria, la purezza di entrambi i materiali deve essere superiore al 98%.
La tradizionale pulizia con etanolo umido può facilmente causare danni ad altri componenti delle batterie al litio. L'utilizzo della pulizia laser per le lamine metalliche non solo migliora l'efficienza del processo di pulizia e preserva le risorse di pulizia, ma stabilisce anche il monitoraggio in tempo reale-dei dati del processo di pulizia e la valutazione quantitativa dei risultati della pulizia, che possono effettivamente migliorare la coerenza della produzione di massa delle piastre per elettrodi.
2 Pulizia laser prima della saldatura a batteria
Negli ultimi anni, la saldatura laser è diventata un'attrezzatura standard sulle linee di produzione delle batterie di potenza ed è ampiamente utilizzata nella saldatura delle linguette delle batterie di potenza, dei perni di tenuta, delle sbarre collettrici e dei moduli batteria. Una superficie pulita e uniforme è un prerequisito fondamentale per ottenere saldature e incollaggi duraturi e di successo. Pertanto, l'esecuzione del trattamento superficiale sulle aree di saldatura prima della saldatura per rimuovere i contaminanti dai giunti di saldatura può effettivamente migliorare la qualità della saldatura e ridurre i costi.
Confronto tra la pulizia dei terminali
La pulizia laser viene applicata nei processi di pulizia per sigillare perni e piastre adattatrici nello stadio delle celle, sbarre collettrici e terminali nello stadio dei moduli, nonché pellicole blu a cella singola, silicone e rivestimenti. Rimuove efficacemente contaminanti, polvere e altri detriti da varie superfici terminali, fungendo da preparazione per la saldatura delle batterie e riducendo i difetti di saldatura.
3 Pulizia del laser durante l'assemblaggio della batteria
Per prevenire incidenti di sicurezza che coinvolgono le batterie al litio, spesso viene applicato del nastro adesivo esterno alle celle della batteria al litio per fornire isolamento. Ciò impedisce cortocircuiti, protegge le linee dei circuiti e previene i graffi.
Pulizia degli strati di ossido sui cordoni di saldatura del vassoio della batteria
La pulizia laser viene applicata ai cordoni di saldatura CMT sui vassoi del pacco batteria, ai rivestimenti elettroforetici sui coperchi superiori del pacco batteria, agli strati di ossido lungo le tracce del sigillante sugli alloggiamenti del pacco batteria e agli strati di ossido sulle piastre di base protettive prima della saldatura. Questo processo migliora l'adesione per l'applicazione di nastro adesivo o sigillante. Poiché il processo di pulizia non genera sostanze nocive, questo metodo di pulizia ecologico ed ecologico sta diventando sempre più importante nel contesto di una maggiore consapevolezza ambientale.
Vantaggi della pulizia laser
1 Vantaggi ambientali
La pulizia laser è un metodo di pulizia "verde" che non richiede agenti chimici o liquidi detergenti. I rifiuti rimossi sono costituiti quasi interamente da polvere solida, di piccolo volume, facile da stoccare, riciclabile, che non comporta reazioni fotochimiche e non genera inquinamento. Può facilmente risolvere i problemi di inquinamento ambientale associati alla pulizia chimica. Spesso, una sola ventola di scarico è sufficiente per gestire i rifiuti generati dal processo di pulizia.
2 Vantaggi di efficacia
I metodi di pulizia tradizionali sono spesso basati sul contatto-, che esercitano una forza meccanica sulla superficie dell'oggetto da pulire, che può danneggiarla. In alternativa, il mezzo detergente può aderire alla superficie dell'oggetto, diventando impossibile da rimuovere e causando inquinamento secondario. La natura non-abrasiva e senza-contatto della pulizia laser, combinata con l'assenza di effetti termici, garantisce che il substrato non venga danneggiato, risolvendo efficacemente questi problemi.
Sistema di pulizia laser della lamina di batteria al litio
3 Vantaggi del controllo
I laser possono essere trasmessi tramite fibre ottiche e integrati con manipolatori e robot per facilitare il funzionamento a distanza. Sono in grado di pulire aree difficilmente raggiungibili con i metodi tradizionali, garantendo la sicurezza del personale quando utilizzati in ambienti pericolosi.
4 vantaggi in termini di comodità
La pulizia laser può rimuovere vari tipi di contaminanti dalle superfici di diversi materiali, raggiungendo un livello di pulizia irraggiungibile con i metodi di pulizia convenzionali. Inoltre, consente la rimozione selettiva dei contaminanti superficiali senza danneggiare il substrato del materiale.
5 vantaggi in termini di costi
La pulizia laser è veloce ed efficiente e fa risparmiare tempo. Sebbene l'acquisto di un sistema di pulizia laser comporti un investimento iniziale una-tantum relativamente elevato, il sistema garantisce un utilizzo stabile a lungo-termine con bassi costi operativi. Ancora più importante, facilita l’automazione.