Welche Leistung braucht ein Laserreiniger für die eigene Aufgabe?

Vier Angaben bestimmen die Einordnung: welche Schicht entfernt werden soll, wie dick sie ist, wie viel Fläche anfällt und auf welchem Grundmaterial sie sitzt. Dazu kommen Einsatzort, Handhabung und Arbeitsschutz.

Wie gepulste und kontinuierlich arbeitende Systeme Energie abgeben und welche Kennwerte eine Laserquelle beschreiben, behandeln eigene Magazinbeiträge. Hier geht es um eine Frage: Welche Wattklasse kann zu welcher Aufgabe passen?

Warum die Wattklasse eine Planungsfrage ist

Die Wattzahl ist die Angabe, die in Angeboten am schnellsten zu finden ist. Entsprechend häufig wird sie zum Ausgangspunkt der Auswahl: Man vergleicht Zahlen und nimmt die Klasse, die „auf jeden Fall reicht“.

Ob ein Laserreiniger eine Aufgabe löst, entscheidet sich jedoch an der Oberfläche des Werkstücks. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT nennt als Einflussgrößen beim Reinigen mit Laserstrahlung die Wellenlänge, die Intensität, die Wechselwirkungszeit der Strahlung mit der Schicht und die Materialeigenschaften. Die Nennleistung ist nur eine Größe unter mehreren.

Hinzu kommt, dass gepulste und kontinuierlich arbeitende Geräte mit ähnlicher Wattangabe nicht ohne Weiteres vergleichbar sind. Wattklassen lassen sich deshalb vor allem innerhalb derselben Bauart gegenüberstellen — und erst dann, wenn die Aufgabe beschrieben ist.

Drei grobe Leistungsbereiche als Orientierung

Eine allgemein verbindliche Einteilung von Reinigungslasern nach Watt gibt es nicht. Hersteller verwenden eigene Stufen. Die Clean-Lasersysteme GmbH etwa teilt ihre Systeme in drei Bereiche ein:

• 12 bis 100 Watt für kleinflächige Anwendungen, Oxid- und dünnere Schichten
• 150 bis 600 Watt für mittelgroße bis große Anwendungen und moderate Schichtdicken
• ab 1000 Watt für großflächige Anwendungen und höhere Schichtdicken, vom Hersteller mit bis zu 1 mm angegeben

Das ist die Orientierung eines einzelnen Herstellers, keine Norm. Sie zeigt aber ein Grundmuster: Mit wachsender Fläche und dickerer Schicht verschiebt sich die sinnvolle Leistungsklasse nach oben. Die Beschreibung der eigenen Aufgabe und den Versuch am Werkstück ersetzt eine solche Einteilung nicht.

Schichtart: was entfernt werden soll

Die Schicht gibt die Richtung vor. Das Fraunhofer ILT nennt als Aufgaben unter anderem das Entfernen von Oxidschichten sowie von partikulären und filmartigen Verunreinigungen wie Fetten oder Ölen. Die DGUV-Schrift FBHM-139 beschreibt den Abtrag von Korrosions- und Passivierungsschichten, von Lack und Beschichtungsstoffen und von Prozessrückständen.

Für die Wahl der Wattklasse lassen sich diese Aufgaben grob in zwei Gruppen teilen:

• dünne Beläge und Filme, etwa Oxidschichten, Öl- und Fettfilme oder Prozessrückstände — hier steht häufig die kontrollierte Bearbeitung im Vordergrund
• aufgebaute Schichten, etwa Lacke, Beschichtungsstoffe oder ausgeprägte Korrosion — hier spielt die abzutragende Materialmenge eine größere Rolle

Eine Schicht muss dabei nicht einheitlich sein. FBHM-139 weist darauf hin, dass Beschichtungen aus verschiedenen Komponenten bestehen oder in mehreren Schichten aufgebracht sein können. Ob eine Einstellung, die den Decklack löst, auch für die Schicht darunter passt, lässt sich erst am Bauteil feststellen.

Schichtdicke und Zielzustand

Mit der Schichtdicke wächst das Material, das abgetragen werden muss. Ob ein Gerät geringerer Leistung eine dicke Schicht in mehreren Überfahrten abträgt oder ob der Abtrag ausbleibt, hängt von Schicht und Einstellung ab. Ein Gerät höherer Leistung kann dieselbe Aufgabe in weniger Durchgängen erledigen — sofern Schicht und Grundmaterial den höheren Energieeintrag zulassen. Die Schichtdicke sollte deshalb, wo möglich, gemessen oder aus Unterlagen entnommen und nicht nach Augenschein geschätzt werden.

Zu klären ist außerdem der Zielzustand. Muss die Schicht vollständig entfernt werden, oder genügt es, eine Deckschicht abzunehmen? Soll das Metall anschließend geschweißt, geklebt oder neu beschichtet werden? Je höher die Anforderung an den Endzustand, desto stärker kann eine kontrollierte Bearbeitung gegenüber der reinen Abtragsgeschwindigkeit ins Gewicht fallen.

Fläche und Einsatzhäufigkeit

Die Fläche verändert die Rechnung am deutlichsten. Einzelne Kontaktstellen, Schweißzonen oder Werkzeugkonturen umfassen oft wenige Quadratzentimeter, Stahlkonstruktionen oder Behälter dagegen Quadratmeter.

Dabei zählt nicht die Größe des Bauteils, sondern die Fläche, die tatsächlich bearbeitet werden muss — und wie oft das geschieht. Eine brauchbare Grundlage sind drei Angaben:

1. die bearbeitete Fläche je Bauteil oder je Einsatz
2. die Zahl der Bauteile oder Einsätze pro Woche oder Monat
3. die Zeit, die dafür zur Verfügung steht

Daraus ergibt sich, welche Flächenleistung mindestens erreicht werden muss. Liegt der Bedarf niedrig, kann eine kleinere Klasse ausreichen, auch wenn eine größere schneller wäre. Liegt er hoch, kann die Bearbeitungszeit mit einer kleineren Klasse zum Engpass werden. Flächenangaben aus Prospekten gelten dabei immer für eine bestimmte Schicht auf einem bestimmten Untergrund.

Grundmaterial und Wärmeempfindlichkeit

Das Grundmaterial begrenzt, wie viel Leistung am Bauteil tatsächlich genutzt werden kann. FBHM-139 beschreibt Absorption als Aufnahme der Strahlung, bei der die Energie zum Teil in das Medium überführt und in Wärme umgewandelt wird. Ob diese Wärme zum Problem wird, hängt vom Werkstoff, von der Wandstärke und von der Prozessführung ab.

Eine frei zugängliche Untersuchung zum Lackabtrag von Flugzeugaußenhaut aus Aluminium mit einem gepulsten Laser bei 1064 nm zeigt den Zusammenhang: Oberhalb eines geeigneten Bereichs der Leistungsdichte erreichte die Aluminiumoberfläche Schmelztemperatur, es entstanden Rillen und deutliche Schäden. Auch eine zu geringe Scangeschwindigkeit schädigte das Grundmaterial. Zudem beschreiben die Autoren, dass sich die Temperaturfelder aufeinanderfolgender Pulse überlagern und Wärme akkumulieren kann.

Die Werte dieser Studie lassen sich nicht auf andere Geräte übertragen. Die Richtung aber schon: Mehr Energie auf derselben Stelle bedeutet nicht automatisch mehr Reinigung, sondern kann ab einem gewissen Punkt das Grundmaterial angreifen.

Dünne Bleche, wärmeempfindliche Werkstoffe und hochwertige Sichtflächen können deshalb eine niedrigere Leistung oder eine sehr sorgfältige Parametrierung erfordern. Bei massiven Bauteilen kann mehr Spielraum bestehen — auch das ist am Werkstück zu prüfen. Bei blanken Oberflächen kommt die Reflexion hinzu: FBHM-139 nennt Reflexionseigenschaften und Geometrie des Werkstücks als Punkte, die bei der Planung zu berücksichtigen sind.

Warum mehr Watt nicht automatisch besser ist

Die Annahme, dass zusätzliche Leistung zumindest nicht schadet, ist verbreitet. Sie greift aus mehreren Gründen zu kurz:

• Grundmaterial: Leistung, die das Werkstück nicht verträgt, muss am Gerät zurückgenommen werden. Sie steht dann im Datenblatt, wird aber nicht genutzt.
• Handhabung: Bei Beamlux sind die Dauerstrichgeräte mit 1500 Watt und mehr fahrbar und wassergekühlt. An engen Stellen oder wechselnden Einsatzorten kann ein tragbares Gerät praktischer sein.
• Gefahrstoffe: Welche Gefahrstoffgemische entstehen, hängt laut BGHM von den entfernten Substanzen und auch vom verwendeten Laser ab. Ein Wechsel der Leistungsklasse betrifft deshalb auch Absaugung und Gefährdungsbeurteilung.
• Schutzmaßnahmen: Nach FBHM-139 hängen sie sowohl von der Leistungs- beziehungsweise Energiedichte des Lasers als auch von der Anwendung ab.
• Preis: Aus der Wattzahl lässt sich der Anschaffungspreis nicht ablesen, weil gepulste Geräte und Dauerstrichgeräte technisch verschieden aufgebaut sind.

Mehr Leistung kann dort Zeit sparen, wo große Flächen mit aufgebauten Schichten auf einem Grundmaterial anfallen, das den Energieeintrag verträgt. Außerhalb dieses Rahmens ist sie nicht automatisch ein Vorteil.

Bauform, Kühlung und Einsatzort

Mit der Wattklasse ändert sich meist auch das Gerät drumherum:

• Tragen oder fahren: Ein tragbares Gerät mit Tragegurt erreicht Stellen, an die ein fahrbares Gerät schwer herankommt. Ein fahrbares Gerät passt eher zu Werkstatt, Halle und längeren Bearbeitungsgängen.
• Kühlung: Das tragbare gepulste Gerät von Beamlux arbeitet luftgekühlt, das BL CW 2000 und das Laserschweißgerät sind wassergekühlt.
• Energieversorgung: Die tragbare gepulste Ausführung lässt sich mit Akku betreiben. Für die übrigen Geräte ist die Stromversorgung am Einsatzort vorab zu klären.

Bei handgehaltenen Geräten zählt auch das Gewicht: Die DGUV-Schrift nennt mögliche körperliche Belastungen, die in die Auswahl einfließen sollten.

Beamlux-Geräte nach Leistungsklasse eingeordnet

Beamlux bietet Systeme in zwei Bauarten an. Welche Ausführung zur eigenen Aufgabe passt, ergibt sich aus den vorigen Abschnitten.

Gepulst mit 200 und 300 Watt

• BL Portable Pulse: tragbar mit Tragegurt, 1064 nm, luftgekühlt, Akkubetrieb möglich
• BL Compact Pulse: fahrbar auf vier Rollen, 1064 nm, für Werkstatt und Dauerbetrieb; eine 1000-W-Ausführung auf Anfrage

Dauerstrich von 1500 bis 6000 Watt

• BL CW 2000: fahrbar, 2000 W im Dauerstrich, 1064 nm, wassergekühlt, handgeführter Kopf; die Baureihe umfasst 1500, 2000, 3000 und 6000 W
• BL Laserschweißgerät: fahrbar, wassergekühlt, Faserlaser im Dauerstrich mit 1500, 2000, 3000 oder 6000 W; neben Schweißen und Schneiden auch für Schweißnahtreinigung und Rostentfernung auf Stahl, Edelstahl, verzinktem Blech und Aluminium für 1500 bis 3000 W, 6000 W auf Anfrage

Die gepulsten Geräte sind für präzise und punktuelle Arbeiten sowie für Werkstatt und Dauerbetrieb vorgesehen, das CW-Gerät für größere Flächen, Produktion und Instandhaltung. Diese Zuordnung ist ein Ausgangspunkt, keine Festlegung.

Schutzmaßnahmen in jeder Leistungsklasse

Eine niedrigere Wattklasse bedeutet nicht, dass der Arbeitsschutz entfällt. Die DGUV-Schrift FBHM-139 bezieht sich auf handgeführte Laser der Klasse 4 zum Reinigen und Entschichten. Welche Laserklasse ein Gerät hat, ergibt sich aus seinen Unterlagen. Aus der Schrift lassen sich für die Auswahl einige Punkte mitnehmen:

• Die Kenntnis der Laserkenngrößen ist nach der Hilfestellung zur Verfahrensauswahl für die Wahl geeigneter Schutzmaßnahmen erforderlich.
• Laserschutzbrillen sind aus der maximalen Leistungs- beziehungsweise Energiedichte im jeweiligen Wellenlängenbereich abzuleiten. Ein Wechsel der Leistungsklasse kann deshalb andere Brillen erfordern.
• Zum Betrieb gehört eine wirksame Absaugung, die möglichst direkt an der Bearbeitungsstelle ansetzt.
• Die Energie der eingesetzten Laserstrahlung reicht aus, um ein explosionsfähiges Gemisch oder brennbare Stoffe zu entzünden.
• Für den Umgang mit Lasern der Klassen 3R, 3B oder 4 nennt die Schrift unter Verweis auf § 5 OStrV die Bestellung von Laserschutzbeauftragten.

Dieser Beitrag ersetzt keine Gefährdungsbeurteilung und keine Rechtsberatung. Die konkreten Schutzmaßnahmen werden für den jeweiligen Arbeitsplatz und das jeweilige Gerät in der Gefährdungsbeurteilung festgelegt.

Materialtest vor der Kaufentscheidung

Die DGUV-Schrift rät, vor der Entscheidung Anwendungsfälle und Prozessgrenzen festzulegen und die Eignung eines Systems am realen Bauteil zu erproben.

Ein aussagekräftiger Test verwendet ein Originalbauteil oder ein Muster mit derselben Schicht auf demselben Grundmaterial. Festgehalten werden sollten:

1. Gerät, Leistungsklasse und Einstellungen
2. Anzahl der Überfahrten bis zum geforderten Zustand
3. gemessene Zeit für eine definierte Fläche
4. Zustand des Grundmaterials nach der Bearbeitung
5. Beobachtungen zu Rauch, Rückständen und Absaugung

Wo möglich, kann der Vergleich zweier Leistungsklassen am selben Bauteil aufschlussreich sein. Er zeigt, ob die höhere Klasse die Zeit tatsächlich verkürzt oder ob das Grundmaterial die nutzbare Leistung begrenzt. Mit diesen Werten lässt sich die geplante Fläche in eine belastbare Bearbeitungszeit umrechnen — und die Wattklasse für den Laserreiniger richtig wählen.

Quellen

• DGUV – Fachbereich AKTUELL FBHM-139 „Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — Stand 20.06.2024; handgeführte Laser der Klasse 4, Absorption, Absaugung, Zündgefahr, Ergonomie, Laserschutzbrillen und Hilfestellung für die Verfahrensauswahl.
• BGHM Magazin – „Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — Ausgabe 05/2024; Zusammensetzung der Gefahrstoffgemische abhängig von den entfernten Substanzen und vom verwendeten Laser.
• Fraunhofer ILT – Reinigen — Einflussgrößen Wellenlänge, Intensität, Wechselwirkungszeit und Materialeigenschaften; Reinigung mit gepulster oder kontinuierlicher Laserstrahlung.
• Clean-Lasersysteme GmbH – Übersicht Lasersysteme — Herstellereinteilung in Low, Mid und High Power mit zugeordneten Flächen und Schichtdicken.
• „Research on Laser Cleaning Technology for Aircraft Skin Surface Paint Layer“ – Fachartikel in Materials, frei zugänglich über PubMed Central — Schäden am Aluminium bei zu hoher Leistungsdichte und zu geringer Scangeschwindigkeit sowie Wärmeakkumulation beim gepulsten Lackabtrag.
• Beamlux – Produktübersicht Laserreinigungsgeräte und Laserschweißgeräte — Bauart, Leistungsklassen, Kühlung, Einsatzschwerpunkte und Preise der genannten Modelle.

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