BE1026814B1

BE1026814B1 - Lasergebaseerde behandeling van oppervlakken

Info

Publication number: BE1026814B1
Application number: BE20185841A
Authority: BE
Inventors: Pieter Cretskens; Emmanuel Flaam
Original assignee: Netalux Nv
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-06-30
Also published as: BE1026814A1

Abstract

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor behandelen van een oppervlak, waarbij het behandelen gebeurt middels een laserstraal verkregen uit een laserbron, welke laserstraal daarbij het oppervlak aftast en met het oppervlak interageert. In het bijzonder worden er een eerste en een tweede laserstraal gebruikt, waarbij de eerste laserstraal verschilt van de tweede laserstraal in minstens één kenmerk gekozen uit: een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid. In een verder aspect heeft de uitvinding nog betrekking op een inrichting voor het behandelen van een oppervlak.

Description

LASERGEBASEERDE BEHANDELING VAN OPPERVLAKKEN

TECHNISCH DOMEIN

De uitvinding heeft betrekking op een lasergebaseerde behandeling van oppervlakken. Onder andere kan de uitvinding verband houden met het verwijderen van oppervlaktelagen zoals coatings, verontreinigingen en gecontamineerde oppervlaktelagen. Ook kan de uitvinding worden toegepast voor activatie van opperlakken, of voor het lokaal doen smelten van oppervlaktelagen. De uitvinding is tot geen van deze behandelingen gelimiteerd.

STAND DER TECHNIEK

Oppervlakken kunnen worden behandeld door interactie van het oppervlak met een laserstraal. Volgens een aantal gekende mechanismen laten oppervlaktelagen los t.g.v. thermische spanningen, sublimeren of verdampen zij, ioniseren zij en/of ondergaan zij een chemische reactie. Gelijksoortige behandelingen kunnen gericht zijn op de activatie van oppervlakken, of op het toepassen van een lokale smeltbehandeling van het oppervlak (bv. voor een gecontroleerde diffusie van een gas in het oppervlak). De uitvinding is tot geen van deze gelimiteerd. “Laserablatie” verwijst specifiek naar het verwijderen van materiaal aan een oppervlak, via bestraling met een laser.

Apparatuur voor het behandelen van oppervlakken, bijvoorbeeld voor het verwijderen van oppervlaktelagen, en voor het decontamineren van oppervlakken, is eveneens gekend uit de stand der techniek.

Zo beschrijft DE 20 2017 103 770 U1 een draagbaar laserapparaat dat optioneel op een robotarm kan worden gemonteerd. Dergelijke apparatuur kan worden ingezet voor het weghalen van verflagen, voor het ontvetten, voor verwijdering van roest en dergelijke.

Verder beschrijft WO 2018 167 712 A1 een laserapparaat met een laserbron voor het genereren van een gepulste laserstraal, met een regelaar voor het afregelen van een focale afstand, met beweegbare spiegelsystemen voor het afbuigen van de laserstraal, en met op zijn minst één sensor. Deze laatste voorziet een signaal dat met een opperlakkarakteristiek is gerelateerd. Een controle-eenheid verzorgt daarbij de ogenblikkelijke aansturing van het apparaat, op basis van het gemeten signaal.

BE2018/5841

Tot slot beschrijft DE 10 113 494 A1 nog apparaat voor verwijdering van oppervlaktelagen. Het apparaat omvat een laserbron die met een lichtgeleider is gekoppeld. Ingekoppelde laserstralen worden tot aan een draagbare laserbehandelingskop geleid, voor behandeling van het oppervlak. Toepassingen situeren zich weerom binnen de verwijdering van roest en verf. Eventueel schadelijke stoffen kunnen worden ingezogen, waarbij zij via een leiding langsheen de lichtgeleider worden afgevoerd.

Voor een aantal veeleisende toepassingen is het echter noodzakelijk dat oppervlaktelagen met de grootste doeltreffendheid worden verwijderd. Bij reiniging van RVS oppervlakken in de farmaceutische industrie is een minimum vereiste decontaminatiegraad van 95% of hoger geen uitzondering. Het zelfde geldt voor het verwijderen van schadelijke oppervlaktelagen zoals toxische coatings en radioactieve contaminatie. Voor heel wat toepassingen blijkt de doeltreffendheid van gekende laserapparatuur dan ook ontoereikend.

Lasergebaseerde behandeling van oppervlakken kan o.a. worden beoordeeld op de doeltreffendheid (zowel bij vlakke als gebogen oppervlakken en/of bij oppervlakken met facetten), de snelheid, de efficiëntie, de gebruiksvriendelijkheid, het veiligheidsrisico voor operator en omgeving, de capaciteit, de autonomie, en de wendbaarheid ervan. Ook kan het toepassingsbereik van belang zijn, met een zo groot mogelijke verscheidenheid aan oppervlakken en oppervlaktelagen die kunnen worden behandeld. Voor een aantal toepassingen kan het van belang zijn dat het substraat zo min mogelijk wordt gewijzigd, bijvoorbeeld met oog op behoud van de mechanische eigenschappen. Zelfs bij lasergebaseerde verwijdering van oppervlaktelagen aan oppervlakken, wordt bij voorkeur slechts een minimum aan substraat weggehaald. In het andere geval komt er een grotere hoeveelheid interactieproducten vrij die eventueel moeten worden uitgefilterd. Naast de omvang, kan ook de aard en afvoer van deze restproducten worden beoordeeld. Optioneel gaat het om toxische restproducten.

Nu beoogt de huidige uitvinding een nieuwe werkwijze en inrichting voor lasergebaseerde behandeling van oppervlakken, bijvoorbeeld voor lasergebaseerde verwijdering van oppervlaktelagen. Bij voorkeur zijn daarbij één of meerdere van bovengenoemde eigenschappen verbeterd.

BE2018/5841

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Daartoe voorziet de uitvinding in een eerste aspect een werkwijze volgens conclusie 1, voor het behandelen van een oppervlak. In het bijzonder wordt er een eerste en een tweede laserstraal worden gebruikt. De eerste laserstraal verschilt van de tweede laserstraal in minstens één kenmerk gekozen uit: een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid.

De uitvinders stelden immers vast dat de doeltreffendheid niet noodzakelijk verhoogt bij een sterkere concentratie van de aangewende lichtenergie, bijvoorbeeld via een hogere pulsfrequentie (i.e. een kortere opeenvolging van de pulsen), via een lagere tastsnelheid (i.e. een grotere ruimtelijke overlap tussen de pulsen), via een hogere pulsenergie (i.e. een hogere energie per puls), of via een hogere lichtintensiteit (voor een continu-laser). Vaak geeft een al te hoge energieconcentratie sneller aanleiding tot (eventueel ongewenste) wijzigingen aan het substraat, en/of tot het onherroepelijk insmelten van contaminanten.

Nu voorziet de uitvinding een oppervlakbehandeling in minstens twee stappen. Bijvoorbeeld gaat het om een behandeling voor het verwijderen van een oppervlaktelaag aan een oppervlak. In een eerste, veeleer grove behandelingsstap wordt een overgroot deel van de oppervlaktelaag weggehaald aan een relatief hoge snelheid. In een daarop volgende, tweede en fijnere behandelingsstap, kan een restdeel van de oppervlaktelaag worden verwijderd. Dit, met een sterk verbeterde doeltreffendheid als globaal resultaat.

Verder stelden de uitvinders vast dat het ruimtelijk profiel van de laserstralen in belangrijke mate de behandeling beïnvloed. In een verdere uitvoeringsvorm volgens conclusie 2, omvatten de eerste en de tweede laserstraal een onderling verschillend laserprofiel.

In een tweede aspect voorziet de uitvinding nog een inrichting volgens conclusie 14.

BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN

Figuur 1A is een schematische weergave van een oppervlak met oppervlaktelaag, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm.

BE2018/5841

Figuren 1B-C tonen schematische weergaven van het oppervlak volgens Fig. 1A, na een lasergebaseerde verwijdering van de oppervlaktelaag volgens de stand der techniek (prior art).

Figuren 2A-B illustreren een aantal mogelijke uitvoeringsvormen van de verwijdering van de oppervlaktelaag volgens Fig. 1A.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

De uitvinding betreft een werkwijze en een inrichting voor het verwijderen van een oppervlaktelaag van een oppervlak, waarbij het verwijderen gebeurt middels een laserstraal verkregen uit een laserbron.

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technische en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd.

“Een”, ”de” en “het” refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, “een segment” betekent een of meer dan een segment.

Wanneer “ongeveer”, “rond” of “bij benadering” in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term “ongeveer”, “rond” of “bij benadering” gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.

De termen “omvatten”, “omvattende”, “bestaan uit”, “bestaande uit”, “voorzien van”, “bevatten”, “bevattende”, “behelzen”, “behelzende”, “inhouden”, “inhoudende” zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.

BE2018/5841

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

Een “gepulste laserstraal” geeft zijn optisch vermogen vrij in opeenvolgende laserpulsen. De betekenis van volgende termen m.b.t. gepulste laserstralen wordt hierin verder gespecifieerd; de “pulsfrequentie” of “herhalingsfrequentie” is de tijdsfrequentie waarmee de genoemde pulsen optreden. De “pulsenergie” slaat op de totale lichtenergie die in de afzonderlijke pulsen is vervat. De “pulsvorm” omvat informatie die verband houdt met het tijdsverloop van de lichtenergie, per puls. De pulsvorm moet daarbij breed worden begrepen, en kan bijvoorbeeld verwijzen naar de totale tijdsduur van elke puls (e.g. onder de vorm van een FWHM-waarde m.b.t. de lichtenergie). Als alternatief verwijst de pulsvorm naar het daadwerkelijk verloop van de lichtenergie in de tijd. Echter, de pulsvorm is tot geen van deze gelimiteerd. Het “spectrum” omvat informatie die verband houdt met de spectrale inhoud van de pulsen. Het spectrum moet breed worden begrepen, en kan bijvoorbeeld verwijzen naar een centrale golflengte van de laserstraal, en optioneel ook naar een spectrale breedte van de laserstraal. Echter, het spectrum is hiertoe geenszins gelimiteerd.

Het “laserprofiel” houdt verband met een intensiteitsverdeling in dwarse doorsnede van de laserstraal, op een vooropgestelde locatie langsheen het pad ervan (bv. ter hoogte van een bestraald oppervlak). Zoals gekend in de lasertechnologie, worden er verschillende “types” van laserprofielen onderscheiden. Een aantal voorbeelden van gekende types laserprofielen zijn: een Gaussisch laserprofiel, een tophat laserprofiel, een ringvormig laserprofiel en een Bessels laserprofiel. Onderhavige uitvinding is tot geen van deze gelimiteerd; optioneel worden bijvoorbeeld hogere orde lasermodes aangewend, met hogere orde intensiteitsverdelingen. Geschikte laserprofielen, net als methodieken om overeenkomstige laserstralen te genereren, om te vormen, te transporteren en/of te focussen, zijn gekend door de vakman.

Het “laserprofiel” dient daarbij breed te worden begrepen. Bijvoorbeeld kan het laserprofiel informatie omvatten die verband houdt met het (benaderde) type van laserprofiel, zoals hierboven beschreven. I.h.b. kan het laserprofiel informatie omvatten m.b.t. een vorm van de ruimtelijke intensiteitsverdeling, met name of deze verdeling veeleer uitgesmeerd is, dan wel gelokaliseerd/puntig is. In plaats daarvan of daarenboven, kan het laserprofiel informatie omvatten met betrekking tot de breedte van de laserstraal (i.e. de straalbreedte), bijvoorbeeld de 1/e²-breedte, de FWHMbreedte, of eender welke andere geschikte breedtewaarde, gekend in de

BE2018/5841 lasertechnologie. Dat een laserstraal (gepulste laser of continu-laser) “een welbepaald laserprofiel omvat”, moet hierin worden begrepen als dat de intensiteitsverdeling van de laserstraal in een dwarse doorsnede bij benadering voldoet aan de eigenschappen (e.g. het type, de straalbreedte, de uniformiteit van bestraling) die voor dat “laserprofiel” worden gespecifieerd. Bij gebruik van een laser voor het verwijderen van oppervlaktelagen, gaat het bij voorkeur om een dwarse doorsnede ter hoogte van, of nabij het relevante oppervlak.

Een “oppervlak” kan bijvoorbeeld slaan op een volledig oppervlak van een te behandelen werkstuk, of slechts op één of meerdere, te behandelen delen ervan. De uitvinding is hiertoe niet gelimiteerd. Bij voorkeur omvat het oppervlak een oppervlaktelaag.

De “oppervlaktelaag” kan een afzonderlijke laag zijn die is aangehecht op een onderliggende structuur van het oppervlak (= het substraat), bijvoorbeeld een afzonderlijke verflaag. Optioneel hebben de oppervlaktelaag en het substraat daarbij een verschillende opbouw, samenstelling en/of oorsprong. Optioneel bestaat daarbij een duidelijke grens tussen de oppervlaktelaag en het substraat. Als alternatief is er veeleer een geleidelijke overgang tussen de “oppervlaktelaag” en de onderliggende structuur van het oppervlak. Een voorbeeld is de diffusie van kleine, radioactieve deeltjes in betonnen oppervlak, waarbij de concentratie geleidelijk afneemt met toenemende diepte. Optioneel kan daarbij alsnog een grens worden gedefinieerd, bijvoorbeeld op basis van een drempelconcentratie. Dit zou toelaten om een bovenlaag aan te duiden als “oppervlaktelaag”. De onderliggende structuur maakt dan deel uit van het substraat. Overigens is het niet noodzakelijk zo dat de oppervlaktelaag zelf een aaneengesloten structuur vormt. De term “oppervlaktelaag”, zoals hierin gebruikt, kan eveneens slaan op partikels en/of componenten die verspreid op een substraat zijn aangehecht. De uitvinding is tot geen van deze gelimiteerd.

Een oppervlaktelaag kan ruim worden begrepen als een aanhechting, omvat door een oppervlak, en waarvan minstens de gedeeltelijke verwijdering wordt beoogd. Bij voorkeur heeft de oppervlaktelaag minstens een opbouw of samenstelling die verschilt t.o.v. een onderliggende structuur van het oppervlak (e.g. het substraat). Optioneel kan er steeds een oppervlaktelaag en een substraat worden onderscheiden. Een oppervlak kan ook één of meerdere oppervlaktelagen omvatten.

De termen “automatisch” en afgeleide termen, zoals doorheen dit document gebruikt, verwijzen naar om het even welke werkwijze en/of inrichting die geen menselijke input vergt, bij de uitvoering respectievelijk de werking ervan. Optioneel is menselijke input

BE2018/5841 wel vereist of mogelijk, voorafgaand het uitvoeren van de werkwijze en/of voorafgaand aan het in werking getreden zijn van de inrichting.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor het behandelen van een oppervlak, bijvoorbeeld voor het verwijderen van een oppervlaktelaag of contaminatie van een oppervlak, waarbij het behandelen gebeurt middels een laserstraal verkregen uit een laserbron, welke laserstraal daarbij het oppervlak aftast en met het oppervlak interageert. In het bijzonder worden een eerste en een tweede laserstraal gebruikt, waarbij de eerste laserstraal verschilt van de tweede laserstraal in minstens één kenmerk gekozen uit: een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid.

Volgens een niet-limitatieve uitvoeringsvorm gaat het om een eerste en een tweede, gepulste laserstraal. De uitvinding voorziet daarbij een werkwijze omvattende (a) het afleveren van een eerste gepulste laserstraal aan een oppervlak met een oppervlaktelaag of contaminatie, welke laserstraal een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm en een spectrum omvat, en welke laserstraal ter hoogte van het oppervlak een laserprofiel vertoont, en (b) het onderling bewegen van de laserstraal en het oppervlak waarbij de laserstraal het oppervlak aftast, aan een overeenkomstige tastsnelheid, en waarbij de laserstraal met het oppervlak interageert. In het bijzonder wordt nog een tweede, gepulste laserstraal afgeleverd aan het oppervlak, en onderling bewogen met het oppervlak, voor aftasting van en interactie met het oppervlak. Daarbij verschilt de tweede laserstraal van de eerste laserstraal in minstens een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel of een tastsnelheid.

Bij voorkeur bezitten de genoemde laserstralen een voldoend hoge energie; wanneer zij op het oppervlak invallen, interageren zij met het oppervlak ter hoogte van een “interactiezone”. Typisch worden de laserstralen in of nabij deze zone gefocust. Uiteindelijk zal dit aanleiding geven tot een minstens gedeeltelijke en minstens tijdelijke wijziging van het oppervlak. Bijvoorbeeld gaat het om de verwijdering van een oppervlaktelaag, of het smelten van een oppervlaktelaag aan het oppervlak. Typisch is de interactiezone aanzienlijk veel kleiner dan het te behandelen oppervlak. Met oog op de behandeling van uitgestrekte oppervlakken, wordt het oppervlak dus door de laserstralen “afgetast”. De interactiezone beweegt zich daarbij met een bepaalde tastsnelheid over het oppervlak. “Tastsnelheid”, zoals hierin gebruikt, kan naar de tijdsgemiddelde tastsnelheid verwijzen. In een mogelijke uitvoeringsvorm wordt een laserstraal op gecontroleerde wijze afgebogen, d.m.v. een optische module. Een hieruit resulterende, heen- en weergaande beweging leidt tot een hoofdzakelijk lijnvormige

BE2018/5841 aftasting. Bovendien, bij een voortbewegen van de optische module wordt de lijnvorm in dwarse richting uitgesmeerd tot een strook. Het is dan voornamelijk de heen- en weergaande bewegingscomponent die hierin bijdraagt tot de (gemiddelde) tastsnelheid. Uiteraard beperkt de uitvinding zich geenszins tot deze beweging en dit mechanisme voor aftasting. Bij voorkeur echter, gaat het in elk geval om een niet-willekeurige aftasting.

Zoals gekend in de laserreiniging, leidt de interactie met een laserstraal tot de lokale verhitting van het oppervlak. Afhankelijk van de aard van het oppervlak (i.e. oppervlaktelaag + substraat), wordt de oppervlaktelaag daarbij minstens gedeeltelijk verwijderd. Niet-limiterende voorbeelden van oppervlaktelagen zijn vetlagen, roest, coatings zoals verflagen, lasresten, en/of radioactieve oppervlaktecontaminaties. Mogelijks verdampt/sublimeert de oppervlaktelaag, ondergaat de oppervlaktelaag een chemische reactie, of laat zij los t.g.v. thermische spanningen. Optioneel voorziet de uitvinding een afzuiging en filtering van een daarbij ontstaan interactieproduct (e.g. een gasvormig, een nevelig of stoffig product).

De “doeltreffendheid” is een maat voor het welslagen van de uiteindelijke behandeling. In het bijzonder voor laserreiniging (i.e. lasergebaseerde verwijdering van oppervlaktelagen aan oppervlakken), kan de “decontaminatiegraad” worden gebruikt als synoniem voor doeltreffendheid. Bijvoorbeeld wordt daarbij geduid op de resterende massa aan oppervlaktelaag na de behandeling, t.o.v. de oorspronkelijke massa aanwezig op het oppervlak.

Bij voorkeur wordt er gebruik gemaakt van een gepulste laser. Dit laat toe om hogere hoeveelheden lichtenergie toe te dienen in kortere tijdsperiodes (nl. de duur van de puls). Dit laat een thermische relaxatie van het oppervlak toe, tussen de pulsen in. Echter, de uitvinding is hier geenszins toe gelimiteerd.

Zoals hierboven beschreven, voorziet de huidige uitvinding een oppervlakbehandeling in minstens twee stappen. Een dergelijke werkwijze zou toelaten om in een eerste, veeleer grove behandelingsstap een overgroot deel van de oppervlaktelaag weg te halen, aan een relatief hoge snelheid. In een daarop volgende, tweede en fijnere behandelingsstap, zou een restdeel van de oppervlaktelaag kunnen worden weggehaald. Dit, met een sterk verbeterde doeltreffendheid als globaal resultaat van de laserbehandeling. Algemeen worden daartoe twee of meerdere, onderling verschillende laserstralen aangewend. In geval van het lokaal smelten van een oppervlaktelaag onder een welbepaalde atmosfeer (e.g. N2), voor diffusie van de betrokken gassen in het

BE2018/5841 oppervlak, kan er een meer complex concentratieprofiel aan het oppervlak worden geconstrueerd in twee of meerdere stappen. De uitvinding is tot geen van deze toepassingen gelimiteerd. Bijvoorbeeld kan de uitvinding ook worden toegepast voor lasergebaseerde activatie van oppervlakken.

Optioneel zijn de eerste en de tweede laserstraal afkomstig uit een afzonderlijke, eerste en een tweede laserbron. Dit is echter niet noodzakelijk het geval; een laserstraal afkomstig uit éénzelfde bron kan worden gewijzigd d.m.v. verdere optische elementen. In eerste instantie is de uitvinding niet gelimiteerd tot een welbepaalde eigenschap (e.g. pulsfrequentie, pulsenergie, pulsvorm, spectrum, laserprofiel of tastsnelheid) waarin de laserstralen verschillen. Verder is de uitvinding daarbij niet gelimiteerd tot welbepaalde onderdelen (e.g. de bron of bronnen, of verdere optische elementen) die verantwoordelijk zijn voor dit verschil in laserstralen.

Optioneel worden er drie of meer dan drie, onderling verschillende laserstralen aangewend.

Bij voorkeur gaat het om laserstralen met een centrale golflengte gelegen tussen 400 nm en 3000 nm, bij verdere voorkeur tussen 1000 nm en 1100 nm, bij verdere voorkeur tussen 1060 nm en 1070 nm (e.g. een Nd:YAG laser), en/of tussen 1025 nm en 1035 nm (e.g. een Yb:YAG laser). Echter kan de uitvinding onder andere worden toegepast met gebruik van een IR-laser (e.g. centrale golflengte ~1064 nm), een groene laser (e.g. centrale golflengte ~532 nm), een UV-laser (e.g. centrale golflengte ~355 nm), en eender welke combinatie daarvan. Bij voorkeur gaat het om laserstralen met een pulsduur van minimaal 10 ns en maximaal 1600 ns, bij voorkeur tussen 20 ns en 500 ns, bij verdere voorkeur tussen 50 ns en 150 ns. Bij voorkeur gaat het om laserstralen met een pulsfrequentie gelegen tussen 2 kHz en 2000 kHz, bij verdere voorkeur tussen 10 kHz en 100 kHz. Bij voorkeur gaat het om laserstralen met een gemiddeld vermogen tussen 10 W en 5000 W, bij verdere voorkeur tussen 20 W en 1000 W, bijvoorbeeld ongeveer 20 W, 30 W, 40 W, 50 W, 100 W, 150 W, 200 W, 500 W, 1000 W, 2000 W, 5000 W, of eender welke waarde daartussen. Bij voorkeur gaat het om laserstralen met een pulsenergie gelegen tussen 0,1 mJ en 200 mJ. Optioneel wordt er een pulsenergie van meer dan 100 mJ toegepast.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm wordt de werkwijze toegepast voor het verwijderen van een oppervlaktelaag aan het oppervlak. Daarbij werd een sterk verhoogde decontaminatiegraad vastgesteld, bij een adequate keuze van twee of meerdere laserstralen op basis van de aard van het oppervlak.

BE2018/5841

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvatten de eerste en de tweede laserstraal een onderling verschillend laserprofiel. Optioneel is de intensiteitsverdeling van de eerste laserstraal meer uniform, vergeleken met de tweede laserstraal. Optioneel is de intensiteitsverdeling van de tweede laserstraal meer geconcentreerd, vergeleken met de eerste laserstraal. Dit maakt een behandeling in twee stappen, zoals hierboven beschreven, mogelijk. Echter, als alternatief bezit de tweede laserstraal een meer uniforme intensiteitsverdeling, vergeleken met de eerste laserstraal. Of is de intensiteitsverdeling van de eerste laserstraal meer geconcentreerd, vergeleken met de tweede laserstraal.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm zijn de eerste en/of tweede laserstraal gepulste laserstralen. In een mogelijke uitvoeringsvorm zijn beide laserstralen gepulste laserstralen, met hierboven vermelde voordelen. Echter is de uitvoeringsvorm hier niet toe gelimiteerd.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de eerste laserstraal een grotere straalbreedte dan de tweede laserstraal. Bij voorkeur is de straalbreedte van de eerste laserstraal minstens 50% groter dan de straalbreedte van de tweede laserstraal, bij verdere voorkeur minstens 100%, bij verdere voorkeur minstens 150% en bij verdere voorkeur minstens 200% groter. Dit maakt een behandeling in twee stappen, zoals hierboven beschreven, mogelijk. Als alternatief bezit de tweede laserstraal een grotere straalbreedte dan de eerste laserstraal.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvatten de eerste en de tweede laserstraal respectievelijk een tophat laserprofiel en een Gaussisch laserprofiel. Een “tophat” laserprofiel omvat een hoofdzakelijk uniforme intensiteitsverdeling in een schijfvormige doorsnede. Daarbij laat het een meer gelijkmatige behandeling toe. Dit maakt een behandeling in twee stappen, zoals hierboven beschreven, mogelijk.

Optioneel vindt het lasergebaseerd verwijderen van de oppervlaktelaag plaats binnen een afgesloten omsluiting (ook wel: containment). Een dergelijke omsluiting heeft als voordeel dat het de omgeving volledig afschermt. Het risico op contact met mogelijks schadelijke interactieproducten (e.g. chroom-6 of radioactieve producten) en/of UV straling kan daarbij worden verkleind. Optioneel heerst er binnen het containment een lagere druk dan erbuiten; bijvoorbeeld bedraagt het drukverschil minstens 10 Pa, bij verdere voorkeur minstens 20 Pa en maximaal 400 Pa, bijvoorbeeld tussen 40 Pa, 60 Pa of 80 Pa. Een dergelijke onderdruk zou kunnen worden gerealiseerd middels een

BE2018/5841 installatie voor afzuiging en filtering. Optioneel omvat de werkwijze nog de stappen van het insluizen van werkstukken (of te behandelen oppervlakken) d.m.v. een sluissysteem, en het uitsluizen van de behandelde werkstukken/oppervlakken.

Overigens kan een dergelijke omsluiting algemeen worden toegepast bij laserbehandeling, dus ook bij laserbehandeling via slechts éénzelfde laserstraal.

De omsluiting kan bijvoorbeeld een handschoenkast omvatten. Dit laat de operator toe om via een paar handschoenen, van buitenaf, de laserapparatuur te bedienen die zich binnen de omsluiting bevindt. Daarbij bestaat geen risico op contact met mogelijks schadelijke interactieproducten. Als alternatief is de laserapparatuur volledig buiten de omsluiting voorzien, en is de omsluiting minstens gedeeltelijk transparant voor de gebruikte laserstraling. Dit laat een behandeling van het oppervlak middels laserstralen toe, doorheen de transparante wand van de omsluiting. Bevuiling van laserapparatuur met mogelijks schadelijke interactieproducten wordt daarbij rigoureus vermeden. Optioneel is een dergelijke omsluiting voorzien van een anti-reflectiecoating. Optioneel wordt er een luchtstroom voorzien langs een oppervlak van de behuizing, voor luchtkoeling en luchtspoeling van dat binnenoppervlak.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm wordt minstens één laserstraal onderling bewogen met het oppervlak d.m.v. een gerobotiseerde module (e.g. een robotarm), waarbij het oppervlak optioneel door een omsluiting zoals hierboven beschreven is omsloten. Optioneel is ook de gerobotiseerde module zelf omsloten door de omsluiting. Dit laatste is echter niet noodzakelijk het geval; een gedeeltelijk transparante omsluiting zou toelaten om alle laserapparatuur buiten de omsluiting te voorzien, zoals hierboven beschreven.

Bij voorkeur is een dergelijke, gerobotiseerde module minstens gedeeltelijk geautomatiseerd, en volstaan de vrijheidsgraden ervan voor de volledige behandeling van het oppervlak. Dit heeft als voordeel dat menselijke tussenkomst tot een minimum wordt herleid; het veiligheidsrisico wordt verder verlaagd. Voor grote werkstukken zou de robotarm aan het werkstuk zelf kunnen worden bevestigd, bijvoorbeeld via magneten, grijpmiddelen en dergelijke.

Optioneel zijn een eerste en tweede laserbehandelingskop (voor vrijgave van een eerste en tweede laserstraal) beide op eenzelfde robotarm voorzien. Bij gelijktijdige aansturing van de laserbehandelingskoppen, en bij een geschikte beweging door de robotarm, kan een constante tussentijd voor laserbehandelingen worden gerealiseerd. Als alternatief worden de laserbehandelingskoppen op afzonderlijke robotarmen voorzien. Overigens

BE2018/5841 kan een robotarm algemeen worden toegepast bij laserbehandeling, dus ook bij laserbehandeling via slechts éénzelfde laserstraal.

Bijvoorbeeld wordt de gerobotiseerde module aangestuurd vanuit een automatische stuureenheid. Voor de behandeling van complexe oppervlakken, dient deze stuureenheid op zijn minst te beschikken over voldoende informatie wat betreft de positie, de oriëntatie, de vorm en de afmetingen van het te behandelen oppervlak. Daarenboven steunt laserreiniging veelal op een focus van laserstralen, op het oppervlak. Rekening houdende met de scherptediepte, de focale afstand en met het bereik van eventuele autofocus-systemen, is er een bepaalde werkafstand met een zekere marge voorgeschreven. Dit maakt dat de geometrie van het oppervlak met een voldoend grote accuraatheid en precisie moet gekend zijn. Enkel dan kunnen de benodigde bewegingen van de laserbehandelingskop worden bepaald.

In principe zou een driedimensionale voorstelling van het oppervlak, bijvoorbeeld een CAD tekening alvast volstaan voor weergave van alle informatie wat betreft de vorm en afmetingen van het object. Als alternatief worden er tijdens de behandeling meetgegevens verzameld met betrekking tot de geometrie van het oppervlak.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het automatisch verzamelen van positionele informatie met betrekking tot een veelheid aan punten gelegen op het oppervlak, en het opmaken van een driedimensionale voorstelling van het oppervlak. Bijvoorbeeld omvat de werkwijze het opmeten van een puntenwolk van voldoend hoge densiteit. Deze puntenwolk beschrijft de positie van een groot aantal punten die op het oppervlak zijn gelegen. Bovendien laat de puntenwolk toe om een voorstelling voor het oppervlak te construeren, bijvoorbeeld aan de hand van een eindig-elementenmodel. Bij voorkeur omvat de voorstelling minstens een computerleesbare voorstelling die een automatische sturing toelaat.

Optioneel wordt de puntenwolk opgemeten aan de hand van een meetmodule (e.g. een laserscanner) met een afstandsmeter (e.g. op basis van driehoeksmeting). Uiteraard verschillen dergelijke laserstralen van de genoemde eerste/tweede laserstraal, in die zin dat hun interactie met het oppervlak niet leidt tot de verwijdering van een oppervlaktelaag. De betrokken energieën en/of intensiteiten zijn daartoe ontoereikend.

De verwijdering van de oppervlaktelaag wordt niet enkel beïnvloed door de oppervlaktelaag zelf, maar ook door het onderliggend substraat. Bijvoorbeeld maakt een reflecterend substraat een meer efficiënte toediening van lichtenergie aan de

BE2018/5841 oppervlaktelaag mogelijk. Algemeen gesproken zou de benodigde energie-input dus afnemen, met een toename van de reflectiviteit van het substraat. Volgens een ander voorbeeld beïnvloeden de vormgeving en thermische conductiviteit van het substraat de mate waarin warmte wordt afgevoerd, naar en in het substraat. Voor eenzelfde temperatuursverhoging in de oppervlaktelaag moet er dus meer energie worden toegediend, naarmate de thermische conductiviteit van het substraat stijgt, en/of naarmate de materiaaldikte ervan toeneemt.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het automatisch verzamelen van meetgegevens met betrekking tot de aard van het oppervlak, in een veelheid aan punten gelegen op het oppervlak, en het opmaken van een voorstelling m.b.t. de aard van het oppervlak. Een dergelijke voorstelling omvat bij voorkeur meetgegevens m.b.t. tot de oppervlaktelaag en/of meetgegevens m.b.t. het substraat.

In het bijzonder wordt het oppervlak bij voorkeur op een geschikte wijze gekwantificeerd, bijvoorbeeld a.d.h.v. een laagdikte voor de oppervlaktelaag, een reflectiviteit van het substraat, een reflectiviteit van de oppervlaktelaag, een oppervlakteconcentratie aan contaminanten, een radioactieve oppervlaktecontaminatie (in Bq) of eenvoudigweg a.d.h.v. een merker (‘gecontamineerd’ of ‘nietgecontamineerd’). De uitvinding is tot geen van deze gelimiteerd. Kwantificatie laat toe om de eigenschappen/aard van het oppervlak in kaart te brengen; bijvoorbeeld wordt hogervermelde, driedimensionale voorstelling van het oppervlak daartoe verder aangevuld met meetgegevens m.b.t. de oppervlaktelaag en/of het substraat.

Een dergelijke karakterisatie van de vormgeving van het oppervlak enerzijds, en de aard van het oppervlak anderzijds, laat een meer gerichte sturing van laserbewerkingskop(pen) toe. Onder andere kunnen daarbij de instelparameters (het traject en de snelheid van de laserbewerkingskoppen, een pulsfrequentie, pulsenergie, pulsvorm, spectrum, laserprofiel en/of tastsnelheid) optimaal worden afgeregeld, rekening houdende met deze karakterisatie. Optioneel wordt de aard van het substraat (e.g. hout, beton, een welbepaalde metaallegering) automatisch herkend (e.g. akoestisch), waarbij de instelparameters overeenkomstig worden aangepast. Optioneel wordt de decontaminatiegraad in real time beoordeeld (e.g. op basis van lichtspectroscopie), waarbij de instelparameters overeenkomstig worden aangepast.

Kennis over het oppervlak laat bovendien een meer selectieve behandeling/verwijdering toe, bijvoorbeeld enkel daar waar de kwantificatie een drempelwaarde overschrijdt. Optioneel wordt voorgenoemde, driedimensionale voorstelling van het oppervlak

BE2018/5841 daartoe opgedeeld in minstens één te behandelen zone (e.g. een gecontamineerde zone) en in minstens één goed-bevonden zone (e.g. een niet-gecontamineerde zone), op basis van de voorstelling van de oppervlaktelaag. Bij voorkeur worden enkel de te behandelen zones ook daadwerkelijk behandeld. Hiermee kan een tijdswinst worden geboekt.

Eventueel ontstane interactieproducten, bij het verwijderen van oppervlaktelagen, zouden lokaal kunnen worden afgezogen, nabij de interactiezone. Vervolgens worden zij uitgefilterd. Een groot voordeel is dat er (met uitzondering van de filters) geen secundair afval ontstaat. Dit, in tegenstelling tot bv. zandstralen, of het weghalen van oppervlaktelagen d.m.v. afstripbare coatings. Wanneer nu enkel de gecontamineerde zones selectief worden behandeld, kunnen de filtersystemen nog efficiënter worden ingezet. Zij worden immers louter benut voor het filteren van daadwerkelijk (potentieel) verontreinigde lucht. Bovendien is er geen risico op contaminatie naar zones die oorspronkelijk niet-gecontamineerd waren. De interactieproducten worden immers lokaal ingezogen en afgevoerd, nog tijdens het weghalen van de oppervlaktelaag aan gecontamineerde zones. Bij de gekende werkwijzen, daarentegen, is een globale behandeling van volledige objectoppervlakken doorgaans noodzakelijk.

Optioneel omvat de driedimensionale voorstelling een grafische voorstelling. Bijvoorbeeld zou een operator door middel van een VR-bril (of ander VR-middel) de oppervlaktelaag kunnen spotten, en door middel van een draagbaar apparaat handmatig verwijderen.

Naast het voorafgaand verzamelen van meetgegevens, kan het verzamelen van meetgegevens tijdens en/of na behandeling grote voordelen opleveren. Optioneel wordt de oppervlaktetemperatuur continu gemonitord, en/of worden de vrijgekomen interactieproducten continu geanalyseerd. A.d.h.v. dergelijke meetgegevens zou bijvoorbeeld een (eventueel ongewenste) wijziging aan het oppervlak/substraat ogenblikkelijk kunnen worden vastgesteld. Ook nog kan een continue analyse toelaten om de instelparameters continu te sturen, en om deze sturing te beoordelen (bijvoorbeeld a.d.h.v. een bepaalde decontaminatiegraad).

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het via een communicatiemodule opladen, naar een centrale database, van:

- meetgegevens m.b.t. het oppervlak, welke meetgegevens voorafgaand aan het behandelen middels een laserstraal worden verzameld,

BE2018/5841

- meetgegevens m.b.t. het oppervlak, welke meetgegevens tijdens en/of na het behandelen middels een laserstraal worden verzameld, en

- instelparameters m.b.t. een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid van de gebruikte laserstraal of laserstralen.

De “centrale database” kan bijvoorbeeld worden geraadpleegd vanuit één of meerdere, soortgelijke inrichtingen voor verwijdering van oppervlaktelagen (e.g. voor opladen en/of opvragen van informatie). Een (niet-lokale) database die vanuit twee of meerdere inrichting wordt geraadpleegd, maakt bovendien de uitwisseling van gegevens tussen soortgelijke installaties mogelijk. Daarbij kunnen historische gegevens over de aard van oppervlakken, instelparameters en daarbij gerealiseerde contaminatielagen worden benut voor het bepalen van de optimale instelparameters bij een huidige oppervlakbehandeling. Bij voorkeur gaat het om een zelflerend systeem van één of meerdere inrichtingen. Het opslaan van dergelijke gegevens naar, en het opvragen van dergelijke gegevens uit een database, maakt een leerproces mogelijk. Daarbij wordt een automatisch geoptimaliseerde behandeling van het oppervlak, op basis van automatisch verzamelde meetgegevens beoogd.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het via een communicatiemodule opvragen of afleiden, uit de centrale database, van een optimale instelparameter m.b.t. een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid van een te gebruiken laserstraal, voor het behandelen van het oppervlak, bijvoorbeeld voor het verwijderen van de oppervlaktelaag en/of de contaminatie.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de oppervlaktelaag een radioactieve contaminatie. Een “radioactieve contaminatie”, zoals hierin gebruikt, moet worden begrepen als de aanwezigheid van radioactieve substanties, waar hun aanwezigheid onbedoeld of ongewild is (bron: IAEA). Onderhavige werkwijze leent zich in het bijzonder tot de verwijdering van radioactief gecontamineerde oppervlaktelagen.

In een tweede aspect voorziet de uitvinding een inrichting voor het behandelen van een oppervlak, bijvoorbeeld voor het verwijderen van een oppervlaktelaag en/of een contaminatie van een oppervlak, de inrichting omvattende een eerste optische module met een laserbron voor het genereren van een eerste laserstraal, verder geconfigureerd voor het richten en focussen van de laserstraal op een werkafstand vanaf de inrichting, voor interactie met het oppervlak. In het bijzonder omvat de inrichting verder nog een

BE2018/5841 tweede optische module, voor het genereren, richten en focussen van een tweede laserstraal. Bij voorkeur is de inrichting onder meer geschikt voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze, waarbij dezelfde kenmerken en voordelen kunnen worden hernomen.

Optioneel zijn een eerste en een tweede laserbehandelingskop vast ten opzichte van elkaar gepositioneerd, daarbij geconfigureerd voor gelijktijdige bediening. Bij een gecontroleerde beweging van de behandelingskoppen bestaat daarbij een vaste tussentijd tussen de eerste en de tweede laserbehandeling.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm zijn de genoemde optische modules geconfigureerd voor het genereren van laserstralen met een onderling verschillend, eerste en tweede laserprofiel. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm zijn de genoemde optische modules geconfigureerd voor het genereren van gepulste laserstralen met een onderling verschillende pulsfrequentie, pulsenergie, pulsvorm, spectrum, laserprofiel en/of tastsnelheid.

In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de inrichting nog een communicatiemodule voor uitwisseling van gegevens met een centrale database. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de inrichting nog een meetmodule voor het verzamelen van meetgegevens m.b.t. het oppervlak en/of de oppervlaktelaag. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de inrichting nog een 3D-scanner voor het inlezen van een puntenwolk m.b.t. het oppervlak. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm omvat de inrichting nog een afgesloten omsluiting, voor het omsluiten van het oppervlak tijdens de laserbehandeling. In een verdere of alternatieve uitvoeringsvorm, is minstens een deel van de optische module voorzien op een gerobotiseerde module, voor het bewegen van de erdoor gegenereerde laserstraal t.o.v. het oppervlak. Optioneel zijn een eerste en een tweede laserbehandelingskop voorzien op eenzelfde robotarm. Optioneel zijn zij op afzonderlijke robotarmen voorzien.

Bij voorkeur omvat de inrichting een afzuig- en filtersysteem, voor het afzuigen en uitfilteren van potentieel schadelijke interactieproducten. Optioneel omvat het genoemde filtersysteem één of meerdere HEPA-filters en/of actieve koolfilters. Optioneel wordt het filtersysteem aangevuld met een systeem voor gaswassing. De uitvinding is tot geen van deze gelimiteerd. Optioneel zijn er nog detectiesystemen voorzien voor het detecteren van interactieproducten en/of een concentratie aan contaminatie. Bijvoorbeeld zou er aan de filteruitgang een detectiesysteem voor radioactieve contaminatie kunnen worden voorzien.

BE2018/5841

Bij voorkeur omvat de inrichting een koelsysteem om een constante werktemperatuur van de optische module(s) te bewaken.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven a.d.h.v. niet-limiterende voorbeelden die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

Figuur 1A is een schematische weergave van een oppervlak 1 met oppervlaktelaag 2, volgens een mogelijke uitvoeringsvorm. Het oppervlak 1 omvat verder nog een substraat 3, waarbij de oppervlaktelaag 2 op het substraatoppervlak 4 is aangehecht. Het getoonde substraatoppervlak 4 heeft een zekere oppervlakteruwheid die zich laat kenmerken door pieken 5 en dalen 6. De oppervlaktelaag 2 is tot in deze dalen 6 doorgedrongen. Bijvoorbeeld zou het kunnen gaan om een roest- of verflaag, of om radioactieve afzettingen op een metalen of betonnen substraat.

Figuren 1B-C tonen schematische weergaven van het oppervlak 1 volgens Fig. 1A, na een lasergebaseerde verwijdering van de oppervlaktelaag 2 volgens de stand der techniek (prior art). De doeltreffendheid van gekende methoden is echter veelal ontoereikend. Bijvoorbeeld, zoals getoond in Fig. 1B, blijft er een aanzienlijke restcontaminatie 7 achter in de dalen 6. Optioneel zou het oppervlak 1 volgens Fig. 1A intenser kunnen worden gereinigd, bijvoorbeeld d.m.v. een laserstraal met een hogere pulsenergie, een hogere pulsfrequentie of een lagere tastsnelheid. Echter, zoals getoond in Fig. 1C, kan een al te geconcentreerde toediening van energie aanleiding geven tot microsmelten; het oorspronkelijk substraatoppervlak 4 smelt en loopt uit, waarbij het een gewijzigd substraatoppervlak 4’ vormt. Diep ingesloten delen van de oppervlaktelaag 2 raken ingesmolten. Dergelijke restcontaminaties 7’ zijn erg moeilijk te verwijderen. Voor een aantal veeleisende toepassingen, bijvoorbeeld in de verwijdering van radioactieve oppervlaktecontaminatie, en in de farmacie, zijn dergelijke restcontaminaties 7’ zijn ontoelaatbaar.

Echter, een al te invasieve behandeling van een “glad” oppervlak 1, met een lage oppervlakteruwheid, kan eveneens aanleiding geven tot het insmelten van de oppervlaktelaag 2, met vorming van ingesloten restcontaminaties 7’.

Figuren 2A-B illustreren een aantal mogelijke uitvoeringsvormen van de verwijdering van de oppervlaktelaag 2 volgens Fig. 1A. Telkens wordt daartoe een eerste laserstraal 8 en een tweede laserstraal 9 toegepast, de tweede 9 verschillend van de eerste 8. In

BE2018/5841 de figuren strekken de laserstralen 8, 9 zich hoofdzakelijk orthogonaal op het globale opperlak 1 uit. Uiteraard is de uitvinding hiertoe niet gelimiteerd.

In de uitvoeringsvorm volgens Fig. 2A, omvat de eerste laserstraal 8 een tophat laserprofiel 10, terwijl de tweede laserstraal 9 een Gaussisch laserprofiel 11 omvat. De maximale intensiteit van de eerste laserstraal 8 is de helft hoger dan deze van de tweede laserstraal 9. Verdere eigenschappen zoals de pulsfrequentie, de pulsenergie en de FWHM-straalbreedtes 12 zijn nagenoeg hetzelfde. In een eerste behandelingsstap 15 wordt het oppervlak 1 afgetast middels de eerste laserstraal 8, aan een eerste tastsnelheid 13. Het tophat laserprofiel 10 van de eerste laserstraal 8 biedt een nagenoeg uniforme intensiteit binnen een cirkelvormige doorsnede. De eerste laserstraal 8 is daarbij geschikt voor een grove, relatief snelle, en min of meer gelijkmatige behandeling van het oppervlak 1. Het merendeel van de oppervlaktelaag 2 wordt verwijderd, zonder daarbij het substraat 3 en substraatoppervlak 4 al te veel te wijzigen. Eventuele interactieproducten 14 kunnen optioneel worden afgezogen. Vervolgens, in een tweede behandelingsstap 16, wordt het resulterend oppervlak 1 afgetast middels de tweede laserstraal 9, aan een tweede tastsnelheid 13. De eerste 8 en tweede laserstraal 9 hebben nagenoeg dezelfde FWHM-straalbreedtes 12. Het Gaussisch intensiteitsprofiel van de tweede laserstraal 9 is daarbij inherent puntiger. De tweede laserstraal 9 is geschikt voor een fijnere en meer lokale oppervlaktebehandeling, bijvoorbeeld tot in de dalen 6. Met een dergelijk behandelingsproces in twee stappen, kan een meer doeltreffende reiniging van het oppervlak 1 worden bewerkstelligd. Bovendien zou de procestijd fel toenemen bij gebruik van louter de tweede laserstraal 9.

In de uitvoeringsvorm volgens Fig. 2B, omvat de eerste laserstraal 8 een grotere straalbreedte 12 dan de tweede laserstraal 9. Beide omvatten een Gaussisch laserprofiel 11. De maximale intensiteit van de tweede laserstraal 9 is de helft hoger dan deze van de eerste laserstraal 8. Verdere eigenschappen zoals de pulsfrequentie en de pulsenergie zijn nagenoeg dezelfde. Optioneel omvat de tweede laserstraal 9 een kleinere centrale golflengte, hetgeen een nauwere focus toelaat. Tijdens de eerste behandelingsstap 15, is de eerste laserstraal 8 met zijn grotere straalbreedte 12 geschikt voor een grove verwijdering van de oppervlaktelaag 2. Tijdens de tweede behandelingsstap 16 wordt het daaruit verkregen oppervlak 1 nog bestraald met de fijnere en meer puntige, tweede laserstraal 9.

De genummerde elementen op de figuren zijn:

1. Oppervlak

BE2018/5841

2. Oppervlaktelaag

3. Substraat

4. Substraatoppervlak

5. Piek

6. Dal

7. Restcontaminatie

8. Eerste laserstraal

9. Tweede laserstraal

10. Tophat laserprofiel

11. Gaussisch laserprofiel

12. Straalbreedte

13. Tastsnelheid

14. Interactieproduct

15. Eerste behandeling

16. Tweede behandeling

Het is verondersteld dat de huidige uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen die hierboven beschreven zijn en dat enkele aanpassingen of veranderingen aan de beschreven voorbeelden kunnen toegevoegd worden zonder de toegevoegde conclusies te herwaarderen.

Claims

CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor het behandelen van een oppervlak (1), waarbij de behandeling wordt verricht middels een laserstraal (8, 9) verkregen uit een laserbron, welke laserstraal (8) daarbij het oppervlak (1) aftast en met het oppervlak (1) interageert, met het kenmerk, dat er een eerste (8) en een tweede (9) laserstraal worden gebruikt, waarbij de eerste laserstraal (8) verschilt van de tweede laserstraal (9) in minstens één kenmerk gekozen uit: een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid.

2. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 1, waarbij de eerste (8) en de tweede (9) laserstraal een onderling verschillend laserprofiel omvatten.

3. De werkwijze volgens één der conclusies 1-2, waarbij de eerste (8) en/of tweede (9) laserstraal gepulste laserstralen zijn.

4. De werkwijze volgens één der conclusies 1-3, waarbij de eerste (8) en de tweede (9) laserstraal respectievelijk zijn verkregen uit een eerste en een tweede laserbron.

5. De werkwijze volgens één der conclusies 1-4, waarbij de eerste laserstraal (8) een grotere straalbreedte (12) omvat dan de tweede laserstraal (9).

6. De werkwijze volgens één der conclusies 1-5, waarbij de eerste (8) en de tweede (9) laserstraal respectievelijk een tophat laserprofiel (10) en een Gaussisch laserprofiel (11) omvatten.

7. De werkwijze volgens één der conclusies 1-6, waarbij minstens één laserstraal (8, 9) onderling wordt bewogen met het oppervlak (1) d.m.v. een gerobotiseerde module, en waarbij het oppervlak (1) en de gerobotiseerde module door een omsluiting zijn omsloten.

8. De werkwijze volgens één der conclusies 1-7, verder omvattende het verzamelen van positionele informatie met betrekking tot een veelheid aan punten gelegen op het oppervlak (1), en het opmaken van een driedimensionale voorstelling van het oppervlak (1).

9. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 8, verder omvattende het verzamelen van meetgegevens met betrekking tot de aard van het oppervlak

BE2018/5841 (1), in een veelheid aan punten gelegen op het oppervlak (1), en het opmaken van een voorstelling m.b.t. de aard van het oppervlak (1).

10. De werkwijze volgens voorgaande conclusies 8 en 9, waarbij de voorstelling van het oppervlak (1) wordt opgedeeld in minstens één, te behandelen zone en in minstens één goed-bevonden zone, op basis van de aard van het oppervlak (1).

11. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende het via een communicatiemodule opladen, naar een centrale database, van:

- meetgegevens m.b.t. het oppervlak (1), welke meetgegevens voorafgaand aan het behandelen middels een laserstraal (8, 9) worden verzameld,

- meetgegevens m.b.t. het oppervlak (1), welke meetgegevens tijdens en/of na het behandelen middels een laserstraal (8, 9) worden verzameld, en

12. De werkwijze volgens voorgaande conclusie 11, verder omvattende het via een communicatiemodule opvragen of afleiden, uit de centrale database, van een optimale instelparameter m.b.t. een pulsfrequentie, een pulsenergie, een pulsvorm, een spectrum, een laserprofiel en/of een tastsnelheid van een laserstraal, voor het behandelen van het oppervlak (1).

13. De werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het behandelen van het oppervlak (1) de verwijdering van een oppervlaktelaag (2) aan het oppervlak (1) omvat.

14. Een inrichting voor het behandelen van een oppervlak (1), de inrichting omvattende een eerste optische module met een laserbron voor het genereren van een eerste laserstraal (8), verder geconfigureerd voor het richten en focussen van de laserstraal (8) op een werkafstand vanaf de inrichting, voor interactie met het oppervlak (1), met het kenmerk, dat de inrichting verder nog een tweede optische module omvat, voor het genereren, richten en focussen van een tweede laserstraal (9).

15. De inrichting volgens voorgaande conclusie 14, waarbij de genoemde optische modules geconfigureerd zijn voor het genereren van laserstralen (8, 9) met een onderling verschillend, eerste en tweede laserprofiel.

BE2018/5841

16. De inrichting volgens één der conclusies 14-15, waarbij minstens een deel van een optische module is voorzien op een gerobotiseerde module, voor het bewegen van de erdoor gegenereerde laserstraal (8, 9) t.o.v. het oppervlak (1).

5 17. De inrichting volgens één der conclusies 14-16, verder omvattende een communicatiemodule voor uitwisseling van gegevens met een centrale database.