EP1591188A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung - Google Patents

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Publication number
EP1591188A1
EP1591188A1 EP04010208A EP04010208A EP1591188A1 EP 1591188 A1 EP1591188 A1 EP 1591188A1 EP 04010208 A EP04010208 A EP 04010208A EP 04010208 A EP04010208 A EP 04010208A EP 1591188 A1 EP1591188 A1 EP 1591188A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spectrum
laser
coating material
coating
removal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04010208A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Beck
Georg Dr. Bostanjoglo
Stefan Krause
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP04010208A priority Critical patent/EP1591188A1/de
Publication of EP1591188A1 publication Critical patent/EP1591188A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
    • B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser

Definitions

  • the present invention relates to a method and a Apparatus for removing a coating from one Substrate by means of laser radiation.
  • TBC Thermal Barrier coating
  • MCrAlY coating is intended in the context of present description of a coating of a metallic alloy to understand the chromium (Cr) and Aluminum (A1), and in the y for yttrium or a Rare earth element and M for iron (Fe), cobalt (Co) or nickel (Ni).
  • TBC coatings are usually ceramic coatings and serve for thermal insulation of the metallic Main body of the turbine blade before direct contact with the hot gas.
  • TBCs made by plasma spraying require one certain surface roughness of the coated Substrate material, which is either a base material or another coating, for example an MCrAlY coating, can be because the liability of the Coating material on the substrate mechanically.
  • TBC coating can be removed. This happens so far with abrasive processes, i. Grinding process, causing the Roughness of the substrate is changed so much that a recoating by atmospheric plasma spraying is no longer possible.
  • These shovels will then be in the Usually coated by an EB-PVD method, or it The entire MCrAlY coating is removed and a new one MCrAlY coating and then a new TBC coating Applied by APS.
  • DE 692 08 688 T2 discloses a material removal process and a material removal system which pulsed light from a flashlamp or equivalent use pulsed light from a high energy light source, to remove the material to be removed. To determine, when the appropriate amount of material has been removed is the reflected back from the target area radiation of Flash lamp detected and regarding the presence of a prescribed color intensity, differing from a known Color intensity of the material layer to be removed differentiates, monitors.
  • a Coating in particular a ceramic coating
  • a TBC coating from a substrate, which a substrate material is made by means of laser radiation irradiation takes place at which the material of the Coating, hereinafter referred to as coating material, should be removed, with laser radiation.
  • the substrate can in the process according to the invention either the base material of coated component or another, under the zu coating to be removed.
  • the Wavelength and / or intensity of the laser radiation is or is adapted to the coating material such that the Irradiation leads to the removal of the coating material. It In this case, a continuous measurement of the spectrum of the Process lighting of the removed material and a Comparing the measured spectrum with at least one Reference spectrum. The removal is at the previous location stopped as soon as the comparison between the measured Spectrum and the reference spectrum at a predetermined Results in comparison.
  • the inventive method is also suitable for removing coatings from Turbine components such as turbine blade and in particular for removing coatings from gas turbine components.
  • the reflected Light of the flash lamp analyzed. It is exploited that the coating materials and / or substrate materials have different spectral absorption behavior. Since the absorbed wavelengths in the reflected light a have reduced intensity can be determined by analysis the intensity of a wavelength of the reflected light characterize the materials. This approach does not work though when irradiated with light takes place, which has only one wavelength. The on the other hand, the method according to the invention can also be used find when the irradiation with light of a single Wavelength occurs, as is often the case with laser radiation Case is.
  • a comparison of the measured spectrum with at least one Reference spectrum can be a comparison of the measured spectrum with the spectrum of the coating material as Reference spectrum done. The ablation is then terminated once the measured spectrum is no longer with the Reference spectrum matches.
  • This procedure can especially useful if one and the same Coating material on a variety of different Substrates use, since no information about the Substrate material needs to be present. In other words, it can do the same for a lot of different substrates Reference spectrum use find.
  • a comparison between the measured spectrum and the reference spectrum a comparison of the measured spectrum with the spectrum of Substrate material to be made as a reference spectrum. The Ablation is then terminated as soon as the measured spectrum with matches the reference spectrum.
  • This procedure can especially useful if a variety different coating materials on the same substrate be used.
  • this embodiment advantageous to use, if not only one Coating, but several superposed Coatings should be removed, as in this case only one reference spectrum, namely that of the Substrate material, is necessary.
  • the termination of the ablation can in the process according to the invention be realized in a simple manner that the Irradiation with the laser radiation is terminated. alternative it is possible to stop the ablation thereby achieve that the wavelength and / or the intensity of the Laser radiation is changed or become such that the Irradiation with the changed laser radiation no longer leads to a removal of the coating material.
  • the irradiation with the laser radiation takes place in inventive method in particular pulse-shaped.
  • the Measuring the spectrum of process lighting and comparing of the measured spectrum with the at least one Reference spectrum then takes place, for example, all n Laser pulses, where n is an arbitrary integer, preferably an integer between one and five and especially one is.
  • a laser pulse for removing material can, if a Measuring the spectrum is to take place, an analysis pulse preceded, whose energy density is high enough, plasma too generate, but whose performance is so low that no significant material removal takes place.
  • the Wavelength and / or intensity of the laser radiation is or be in this embodiment depending on the degree of Deviation changed so that the Ablation rate increased or decreased.
  • This can with pulsed irradiation, for example by changing the Pulse duration and / or the pulse intensity done.
  • the removal rate to reduce if e.g. an admixture of Reference spectrum (of the substrate spectrum) in the measured Spectrum but not a pure reference spectrum (Substrate spectrum) is measured.
  • the admixture would suggest that the coating may have become thinner but has not been completely removed. To the to take account of thinner coating and order Damage to the substrate material as low as possible hold, it is beneficial to the ablation rate too to reduce.
  • Laser radiation includes a laser device for generating Laser radiation whose wavelength and / or intensity such is adapted to the coating material or are that the irradiation for removing the coating material leads.
  • the laser device is used to irradiate the coated substrate with the laser radiation.
  • the Inventive device further comprises a with the Laser device for outputting a control signal for controlling the laser device and with an analysis device for Receiving a characteristic measurand connected Control device.
  • the control device is so to Controlling the laser device based on a comparison of characteristic measured variable with a reference size designed that when the coating material on the irradiated point is eroded, the laser device the Irradiation with the laser radiation terminated at this point or the wavelength and / or intensity of the Laser radiation changed so that no removal of the Substrate material is more.
  • the device according to the invention comprises a Spectral analysis device for analyzing the spectrum of the Process lighting of the removed material and outputting the result of the analysis as the characteristic measure.
  • the device according to the invention is particularly suitable for Performing the method according to the invention.
  • the laser device can in particular use a laser adjustable laser wavelength and / or adjustable Include laser power. This is an adjustment of the Laser light to the ablated coating material possible, so that the highest possible impact is achieved can.
  • the device according to the invention can, for example, for Removing coatings from turbine components such as Turbine blades and in particular for removing Coatings of gas turbine components are used.
  • the laser device may be a pulsed laser with an adjustable pulse duration.
  • the laser device may be a pulsed laser with an adjustable pulse duration.
  • Device is the spectral analysis device with a Filter device for filtering out the wavelength of the Laser equipped.
  • the filter device can thereby for example, on interference or absorption filters based. With the help of the filter device can fade of the measured spectrum by the much more intense scattered Laser radiation can be avoided.
  • Fig. 1 shows a device according to the invention for removal a coating by means of laser radiation.
  • Fig. 2 and 3 show possible time courses of the Intensity of laser radiation, with which the irradiation takes place.
  • Fig. 4 shows a section of a coated Gas turbine blade at the beginning of irradiation with Laser radiation in a schematic representation.
  • Fig. 5 shows the detail of Figure 4 in advanced Irradiation time.
  • the Device 10 comprises a laser device 12 with a laser 14, the laser wavelength adjustable and a laser control unit 16.
  • the laser control unit serves to determine the laser wavelength, the laser intensity and, if a pulsed mode of operation is used, the Pulse duration and to set the intervals between the pulses and to control. With the laser radiation is the too removing coating irradiated.
  • Possible courses of the laser intensity of pulsed laser radiation are shown schematically in FIGS. 2 and 3 as a function of time.
  • the intensity and / or the wavelength of the laser radiation before the time T 0 , at which the removal of the coating at the irradiated point is terminated, is adjusted such that the coating material is vaporized and / or melted from the irradiated point of the component or is ablated.
  • the time averaged intensity with which a coating is irradiated can be pulsed operation of the laser 14 by suitably setting the pulse amplitude, the Pulse duration and / or the time interval between the Set pulses.
  • the pulse durations of the pulsed laser are preferably less than 500 ns.
  • FIG. 4 and FIG Figure 5 show a schematic representation of a Section of a gas turbine blade 101 with an on it applied coating 102, in the embodiment from a ceramic coating or TBC coating is formed. Also, you can get more coatings be present, for example, one under the TBC coating MCrAlY coating (not shown). Of the Simplicity of the illustration is shown in FIGS. 4 and 5 only a coating 102 shown in the Presence of several coatings the top one Coating the coating sequence represents.
  • the coating 102 at the previously irradiated point is removed (Fig. 5), evaporated instead of Coating material, the substrate material of Gas turbine blade 101, so that the plasma 107 'of previously existing plasma 107 different.
  • the emission spectrum of the process lighting changes.
  • the Radiation 109 'of the plasma 107' of the substrate material shows So a different emission spectrum than the radiation 109 of the Plasma 107 of the coating material.
  • the device 10 comprises a Spectral analysis device 20 with a spectrometer 24 and an upstream filter 22.
  • the Spectral analysis device 20 serves to reduce the spectrum of the process lighting occurring during the evaporation process, i. which emitted from the plasma due to its high temperature Radiation 109 or 109 'to analyze.
  • the filter 22 prevents the process lights from being reflected Laser light, which has a higher intensity than that Has process lights, is superimposed.
  • the device 10 comprises a Control unit 30, which with the laser device 12, the Spectral analysis device 20 and with a memory 40th connected is.
  • the control unit 30 receives from the Spectral analysis unit 20 the analysis result, i. the Spectrum of the plasma 107 representing data.
  • the Analysis result represents a characteristic measure for the plasma 107, that is for the evaporated material dar.
  • the characteristic measured variable is then in the control unit 30th compared with a stored in the memory 40 reference size. Depending on the result of this comparison, the irradiation is on the irradiated point continued, or the laser power is lowered so that further erosion of the irradiated spot is no longer done.
  • the laser power Shut down if the comparison shows that measured spectrum with the spectrum of the substrate material matches. In this case, it must be assumed that upon continuation of the ablation, the substrate material would be removed.
  • a double redundancy can be achieved if one Comparison of the measured spectrum with the spectrum of the coating material as well as with the spectrum of Substrate material takes place. Once the measured spectrum no longer with the spectrum of the coating material matches or the spectrum measured with the spectrum of the substrate material, the laser power becomes shut down.
  • the shutdown of the laser power at a time T 0 which results from the comparison that no coating 102 is present at the irradiated point of the gas turbine blade 101 (see Fig. 5) is shown in Figures 2 and 3.
  • the shutdown can be done, for example, by reducing the pulse duration or the pulse power.
  • the shutdown occurs in that the amplitude of the laser radiation is reduced.
  • the reduction of the average laser power takes place in that the frequency of the laser radiation or both the amplitude and the frequency of the laser radiation is reduced or become constant amplitude.
  • it is also possible to completely stop the irradiation with the laser radiation at time T 0 as shown in Fig. 2.
  • the laser 14 may shut down the laser power or stopping the irradiation on the previously irradiated Move to another location on the coated gas turbine blade 101, and the removal of the Coating 102 can continue at this new location become.
  • the device 10 according to the invention also comprises a Terminal 42.
  • Reference 42 can be used for reference spectra be written in the memory 40. That's it possible, adapted reference spectra in the memory 40 to write if a change of the workpiece, of which the Coating is removed takes place. By choosing the appropriate reference spectrum or the appropriate Reference spectra, the device can be removed to the Coating and / or the substrate material of the workpiece be adjusted.
  • the laser control unit 16 integrated into the laser device.
  • the laser control unit 16 it is also possible to use the laser control unit 16 to integrate into the control unit 30.
  • the memory 40 is not integrated into the device itself be.
  • the device 10 with a external memory containing one or more reference spectra contains, to connect. It can then, for example, too several devices on a common external Memory, for example. In the context of a network, access.
  • the actually for the removal of coating material provided laser pulse to precede an analysis pulse let plasma whose energy density is high enough generate, but whose performance is so low that no significant material removal takes place. Analyzing the Process lighting then takes place on the basis of the analysis pulse generated plasma.
  • the analysis pulse can, for example, by a be realized very short pulse.
  • the use of a Analysis pulse offers the advantage of being so good at analyzing as no material removal is necessary, so that the removal can be stopped before a significant material removal of the substrate or other non-ablative layer he follows.
  • the coating is not will always be completely removed, but without transition that there is usually a transitional phase in which both coating material and substrate material evaporated and / or melted. Accordingly becomes the emission spectrum of the process lighting does not It is gradually changing from one to another Spectrum into the other spectrum. During this Transition phase, it may be useful to the material removal reduce excessive removal of the substrate material to avoid.
  • the method according to the invention is therefore a determination of the Degree of deviation of the measured spectrum from Reference spectrum. The wavelength and / or intensity of the Laser radiation is then dependent on the degree of Deviation changed so that the speed reduced material removal. Especially good is the Regulate material removal in the transitional phase, if the measured spectrum with both the spectrum of Coating material as well as with the substrate material is compared.

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial von einem aus einem Substratmaterial hergestellten Substrat mittels Laserstrahlung umfasst eine Laservorrichtung (12) zum Erzeugen von Laserstrahlung, deren Wellenlänge und/oder Intensität derart an das Beschichtungsmaterial angepasst ist bzw. sind, dass die Bestrahlung zum Abtragen des Beschichtungsmaterials führt. Die Laservorrichtung dient zum Bestrahlen des beschichteten Substrats mit der Laserstrahlung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin eine mit der Laservorrichtung (12) zur Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern der Laservorrichtung (12) und mit einer Analyseeinrichtung (20) zum Empfang einer charakteristischen Messgröße verbundene Steuereinrichtung (30). Die Steuereinrichtung (30) ist dabei derart zum Steuern der Laservorrichtung (12) anhand eines Vergleiches der charakteristischen Messgröße mit einer Referenzgröße ausgelegt, dass, wenn das Beschichtungsmaterial an der bestrahlten Stelle abgetragen ist, die Laservorrichtung die Bestrahlung mit der Laserstrahlung an dieser Stelle beendet oder die Wellenlänge und/oder die Intensität der Laserstrahlung derart verändert, dass kein Abtragen des Substratmaterials mehr erfolgt. Als Analyseeinrichtung (20) umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Spektralanalyseeinrichtung zum Analysieren des Spektrums des Prozessleuchtens des abgetragenen Materials und zum Ausgeben des Analyseergebnisses als der charakteristischen Messgröße. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung von einem Substrat mittels Laserstrahlung.
Viele Maschinenbauteile werden heutzutage zu ihrem Schutz mit Beschichtungen überzogen. Beispielsweise werden Turbinenschaufeln mit MCrAlY- und TBC-Beschichtungen versehen. Unter einer MCrAlY-Beschichtung soll im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Beschichtung aus einer metallischen Legierung zu verstehen sein, die Chrom (Cr) und Aluminium (A1) umfasst, und in der Y für Yttrium oder ein Element der seltenen Erden und M für Eisen (Fe), Kobalt (Co) oder Nickel (Ni) stehen. TBC-Beschichtungen (TBC: Thermal Barrier Coating) sind in der Regel keramische Beschichtungen und dienen zur thermischen Isolation des metallischen Grundkörpers der Turbinenschaufel vor dem direkten Kontakt mit dem Heißgas.
Zur Zeit werden Beschichtungen bevorzugt, die mittels atmosphärischen Plasmaspritzens (APS) herzustellen sind, da das atmosphärische Plasmaspritzen deutlich günstiger ist, als die bisher verwendeten EB-PVD-Verfahren (Electron Beam Physical Vapor Deposition), in denen die Beschichtungsmaterialien mittels eines Elektronenstrahls von einem Vorrat abgedampft werden, sodass sie sich aus der Gasphase auf die zu beschichtende Oberfläche abscheiden. Ein typisches Material für eine mit Plasmaspritzverfahren aufzubringende keramische TBC-Beschichtung ist bspw. Yttriumstabilisiertes Zinkoxid. Mittels atmosphärischem Plasmaspritzen hergestellte TBCs benötigen jedoch eine bestimmte Oberflächenrauhigkeit des zu beschichtenden Substratmaterials, welches entweder ein Grundmaterial oder eine weitere Beschichtung, beispielsweise eine MCrAlY-Beschichtung, sein kann, da die Haftung des Beschichtungsmaterials am Substrat mechanisch erfolgt. In der Fertigung kann es daher gelegentlich zu Ablösungen des TBC-Materials kommen, welche in der Regel im Rahmen der Qualitätskontrolle aufgefunden werden. Bei Turbinenschaufeln, bei denen es zu einer Ablösung gekommen ist, muss dann die TBC-Beschichtung entfernt werden. Dies geschieht bisher mit abrasiven Verfahren, d.h. Schleifverfahren, wodurch die Rauhigkeit des Substrats so stark verändert wird, dass ein erneutes Beschichten durch atmosphärisches Plasmaspritzen nicht mehr möglich ist. Diese Schaufeln werden dann in der Regel mittels eines EB-PVD-Verfahrens beschichtet, oder es wird die gesamte MCrAlY-Beschichtung entfernt und eine neue MCrAlY-Beschichtung und danach eine neue TBC-Beschichtung mittels APS aufgebracht.
In der DE 692 08 688 T2 sind ein Materialentfernungsverfahren und ein Materialentfernungssystem beschrieben, welche gepulstes Licht von einer Blitzlampe oder ein äquivalentes gepulstes Licht von einer Hochenergie-Lichtquelle verwenden, um das zu entfernende Material abzutragen. Um zu bestimmen, wann der geeignete Materialbetrag entfernt worden ist, wird die vom Zielbereich zurückreflektierte Strahlung der Blitzlampe erfasst und bezüglich des Vorhandenseins einer vorgeschriebenen Farbintensität, die sich von einer bekannten Farbintensität der abzutragenden Materialschicht unterscheidet, überwacht.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung mittels Laserstrahlung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen einer Beschichtung, insbesondere einer keramischen Beschichtung, bspw. einer TBC-Beschichtung, von einem Substrat, welches aus einem Substratmaterial hergestellt ist mittels Laserstrahlung erfolgt ein Bestrahlen einer Stelle, an der das Material der Beschichtung, nachfolgend Beschichtungsmaterial genannt, abgetragen werden soll, mit Laserstrahlung. Das Substrat kann im erfindungsgemäßen Verfahren entweder das Grundmaterial des beschichteten Bauteils oder eine weitere, unter der zu entfernenden Beschichtung vorhandene Beschichtung sein. Die Wellenlänge und/oder Intensität der Laserstrahlung ist bzw. wird derart an das Beschichtungsmaterial angepasst, dass die Bestrahlung zum Abtragen des Beschichtungsmaterials führt. Es erfolgt dabei ein fortdauerndes Messen des Spektrums des Prozessleuchtens des abgetragenen Materials und ein Vergleichen des gemessenen Spektrums mit mindestens einem Referenzspektrum. Das Abtragen wird an der bisherigen Stelle beendet, sobald der Vergleich zwischen dem gemessenen Spektrum und dem Referenzspektrum zu einem vorbestimmten Vergleichsergebnis führt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zum Entfernen von Beschichtungen von Turbinenbauteilen wie etwa Turbinenschaufel und insbesondere zum Entfernen von Beschichtungen von Gasturbinenbauteilen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt keine Analyse des vom Werkstück reflektierten Lichtes, wie sie im Stand der Technik vorgenommen wird. Stattdessen erfolgt eine Analyse des Prozessleuchtens, d.h. eine Analyse des Emissionsspektrums der heißen Schmelze bzw. des Plasmas, die bzw. das aufgrund des Bestrahlens des Werkstückes mit der Laserstrahlung entsteht. Diese Spektren sind werkstoffabhängig und weisen in der Regel für verschiedene Werkstoffe ganz unterschiedliche Charakteristika auf. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es so, Beschichtungsmaterialien und/oder Substratmaterialien anhand ihrer Spektren voneinander zu unterscheiden, auch dann wenn zum Entfernen der Beschichtung monochromatisches Licht, d.h. Licht mit einer einzigen Wellenlänge, Verwendung findet.
Im genannten Stand der Technik wird dagegen das reflektierte Licht der Blitzlampe analysiert. Dabei wird ausgenutzt, dass die Beschichtungsmaterialien und/oder Substratmaterialien ein unterschiedliches spektrales Absorptionsverhalten aufweisen. Da die absorbierten Wellenlängen im reflektierten Licht eine verringerte Intensität aufweisen, lassen sich durch Analyse der Intensität einer Wellenlänge des reflektierten Lichtes die Materialien charakterisieren. Diese Vorgehensweise funktioniert jedoch nicht, wenn die Bestrahlung mit Licht erfolgt, welches lediglich eine Wellenlänge aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dagegen auch dann Verwendung finden, wenn die Bestrahlung mit Licht einer einzigen Wellenlänge erfolgt, wie dies häufig bei Laserstrahlung der Fall ist.
Als Vergleich des gemessenen Spektrums mit mindestens einem Referenzspektrum kann ein Vergleich des gemessenen Spektrums mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als Referenzspektrum erfolgen. Das Abtragen wird dann beendet, sobald das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Referenzspektrum übereinstimmt. Diese Vorgehensweise kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn ein und dasselbe Beschichtungsmaterial auf einer Vielzahl verschiedener Substrate Verwendung findet, da keine Information über das Substratmaterial vorzuliegen braucht. Mit anderen Worten, es kann für eine Vielzahl verschiedener Substrate dasselbe Referenzspektrum Verwendung finden.
Alternativ ist es auch möglich, als Vergleich zwischen dem gemessenen Spektrum und dem Referenzspektrum ein Vergleich des gemessenen Spektrums mit dem Spektrum des Substratmaterials als Referenzspektrum vorzunehmen. Das Abtragen wird dann beendet, sobald das gemessene Spektrum mit dem Referenzspektrum übereinstimmt. Diese Vorgehensweise kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine Vielzahl verschiedener Beschichtungsmaterialien auf demselben Substrat zum Einsatz kommen. Außerdem kann diese Ausgestaltung vorteilhaft zum Einsatz kommen, wenn nicht nur eine Beschichtung, sondern mehrere übereinander aufgebrachte Beschichtungen entfernt werden sollen, da auch in diesem Fall lediglich ein Referenzspektrum, nämlich das des Substratsmaterials, nötig ist.
In einer weiteren Alternative ist es auch möglich, als Vergleich einen Vergleich des gemessenen Spektrums sowohl mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als auch mit dem Spektrum des Substratmaterials vorzunehmen. Das Abtragen wird dann beendet, sobald das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials übereinstimmt, oder sobald das gemessene Spektrum mit dem Spektrum des Substratmaterials übereinstimmt. Diese Alternative eignet sich insbesondere für sehr empfindliche Systeme, in denen eine erhöhte Sicherheit gefordert ist.
Das Beenden des Abtragens kann im erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass die Bestrahlung mit der Laserstrahlung beendet wird. Alternativ ist es möglich, das Beenden des Abtragens dadurch zu erreichen, dass die Wellenlänge und/oder die Intensität der Laserstrahlung derart verändert wird bzw. werden, dass die Bestrahlung mit der veränderten Laserstrahlung nicht mehr zu einem Abtragen des Beschichtungsmaterials führt.
Das Bestrahlen mit der Laserstrahlung erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere pulsförmig. Das Messen des Spektrums des Prozessleuchtens und das Vergleichen des gemessenen Spektrums mit dem mindestens einen Referenzspektrum erfolgt dann beispielsweise alle n Laserpulse, wobei n eine beliebige ganze Zahl, vorzugsweise eine ganze Zahl zwischen eins und fünf und insbesondere eins ist. Einem Laserpuls zum Abtragen von Material kann, wenn ein Messen des Spektrums erfolgen soll, ein Analysepuls vorausgehen, dessen Energiedichte hoch genug ist, Plasma zu erzeugen, dessen Leistung aber so gering ist, dass kein nennenswerter Materialabtrag erfolgt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach erfolgt ein Ermitteln des Grades der Abweichung des gemessenen Spektrums vom Referenzspektrum. Die Wellenlänge und/oder Intensität der Laserstrahlung wird bzw. werden in dieser Ausgestaltung in Abhängigkeit vom Grad der Abweichung derart verändert, dass sich die Abtragungsgeschwindigkeit erhöht oder vermindert. Dies kann bei gepulster Bestrahlung etwa durch ein Verändern der Pulsdauer und/oder der Pulsintensität erfolgen. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Abtragungsgeschwindigkeit zu reduzieren, wenn z.B. eine Beimischung des Referenzspektrums (des Substratspektrums) im gemessenen Spektrum aber noch kein reines Referenzspektrum (Substratspektrum) gemessen wird. Die Beimischung würde darauf hindeuten, dass die Beschichtung zwar dünner geworden aber noch nicht vollständig entfernt worden ist. Um der dünner gewordenen Beschichtung Rechnung zu tragen und um Beschädigungen des Substratmaterials möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, die Abtragungsgeschwindigkeit zu reduzieren.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung aus einem Beschichtungsmaterial, insbesondere aus einem keramischen Beschichtungsmaterial, von einem aus einem Substratmaterial hergestellten Substrat mittels Laserstrahlung umfasst eine Laservorrichtung zum Erzeugen von Laserstrahlung, deren Wellenlänge und/oder Intensität derart an das Beschichtungsmaterial angepasst ist bzw. sind, dass die Bestrahlung zum Abtragen des Beschichtungsmaterials führt. Die Laservorrichtung dient zum Bestrahlen des beschichteten Substrats mit der Laserstrahlung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin eine mit der Laservorrichtung zur Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern der Laservorrichtung und mit einer Analyseeinrichtung zum Empfang einer charakteristischen Messgröße verbundene Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dabei derart zum Steuern der Laservorrichtung anhand eines Vergleiches der charakteristischen Messgröße mit einer Referenzgröße ausgelegt, dass, wenn das Beschichtungsmaterial an der bestrahlten Stelle abgetragen ist, die Laservorrichtung die Bestrahlung mit der Laserstrahlung an dieser Stelle beendet oder die Wellenlänge und/oder die Intensität der Laserstrahlung derart verändert, dass kein Abtragen des Substratmaterials mehr erfolgt. Als Analyseeinrichtung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Spektralanalyseeinrichtung zum Analysieren des Spektrums des Prozessleuchtens des abgetragenen Materials und zum Ausgeben des Analyseergebnisses als der charakteristischen Messgröße. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Laservorrichtung kann insbesondere einen Laser mit einstellbarer Laserwellenlänge und/oder einstellbarer Laserleistung umfassen. Dadurch ist ein Anpassen des Laserlichtes an das abzutragende Beschichtungsmaterial möglich, sodass die höchst mögliche Wirkung erzielt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bspw. zum Entfernen von Beschichtungen von Turbinenbauteilen wie etwa Turbinenschaufeln und insbesondere zum Entfernen von Beschichtungen von Gasturbinenbauteilen zum Einsatz kommen.
Insbesondere kann die Laservorrichtung einen gepulsten Laser mit einer einstellbaren Pulsdauer umfassen. Durch Einstellen einer geeigneten Pulsdauer und/oder einer geeigneten Pulsintensität und/oder eines geeigneten zeitlichen Abstandes zwischen den Pulsen lässt sich der Energieeintrag in die Beschichtung, und damit die Abtragwirkung des Laserlichtes, einstellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Spektralanalyseeinrichtung mit einer Filtereinrichtung zum Herausfiltern der Wellenlänge des Lasers ausgestattet. Die Filtereinrichtung kann dabei beispielsweise auf Interferenz- oder Absorptionsfiltern beruhen. Mit Hilfe der Filtereinrichtung kann ein Überblenden des gemessenen Spektrums durch die viel intensivere gestreute Laserstrahlung vermieden werden.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung mittels Laserstrahlung.
Fig. 2 und 3 zeigen mögliche zeitliche Verläufe der Intensität der Laserstrahlung, mit der das Bestrahlen stattfindet.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer beschichteten Gasturbinenschaufel zu Beginn des Bestrahlens mit Laserstrahlung in einer schematischen Darstellung.
Fig. 5 zeigt den Ausschnitt aus Fig.4 bei fortgeschrittener Bestrahlungsdauer.
Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Figur 1 erläutert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst eine Laservorrichtung 12 mit einem Laser 14, dessen Laserwellenlänge einstellbar ist, und einer Lasersteuereinheit 16. Die Lasersteuereinheit dient dazu, die Laserwellenlänge, die Laserintensität und, falls ein gepulster Betriebsmodus Verwendung findet, die Pulsdauer und die Abstände zwischen den Pulsen einzustellen und zu steuern. Mit der Laserstrahlung wird die zu entfernende Beschichtung bestrahlt.
Mögliche Verläufe der Laserintensität gepulster Laserstrahlung sind als Funktion der Zeit schematisch in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Intensität und/oder die Wellenlänge der Laserstrahlung vor dem Zeitpunkt T0, zu dem das Entfernen der Beschichtung an der bestrahlten Stelle beendet wird, ist dabei derart eingestellt, dass das Beschichtungsmaterial von der bestrahlten Stelle des Bauteils verdampft und/oder aufgeschmolzen wird bzw. ablatiert wird.
Die zeitlich gemittelte Intensität, mit der eine Beschichtung bestrahlt wird, lässt sich bei gepulstem Betrieb des Lasers 14 durch geeignetes Einstellen der Pulsamplitude, der Pulsdauer und/oder des zeitlichen Abstandes zwischen den Pulsen einstellen. Die Pulsdauern des gepulsten Lasers betragen vorzugsweise weniger als 500 ns.
Das Entfernen einer Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Figur 4 und Figur 5 zeigen in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einer Gasturbinenschaufel 101 mit einer darauf aufgebrachten Beschichtung 102, die im Ausführungsbeispiel von einer keramischen Beschichtung bzw. TBC-Beschichtung gebildet ist. Außerdem können weitere Beschichtungen vorhanden sein, bspw. eine unter der TBC-Beschichtung befindliche MCrAlY-Beschichtung (nicht dargestellt). Der Einfachheit der Darstellung halber ist in den Figuren 4 und 5 lediglich eine Beschichtung 102 dargestellt, die bei Vorhandensein mehrerer Beschichtungen die oberste Beschichtung der Beschichtungsfolge darstellt.
Der Beginn des Entfernens der keramischen Beschichtung 102 ist in Fig. 4 dargestellt, wohingegen in Fig. 5 der Entfernungsprozess zu einer fortgeschrittenen Prozessdauer dargestellt ist. Zu beginn des Entfernens führt das Bestrahlen der Beschichtung 102 mit der Laserstrahlung 105 des Lasers 14 zu einem Verdampfen des Beschichtungsmaterials (oder ggf. zu einem Schmelzen des Beschichtungsmaterials, wobei in den Figuren 4 und 5 aus Vereinfachungsgründen nur das Verdampfen dargestellt ist). Das beim Verdampfen entstehende Plasma 107 (bzw. die beim Schmelzen entstehende Schmelze) emittiert aufgrund seiner hohen Temperatur Strahlung 109 mit einem charakteristischen Spektrum, die als Prozessleuchten bezeichnet wird.
Sobald die Beschichtung 102 an der bisher bestrahlten Stelle abgetragen ist (Fig. 5), verdampft statt dem Beschichtungsmaterial das Substratmaterial der Gasturbinenschaufel 101, so dass sich das Plasma 107' vom zuvor vorhandenen Plasma 107 unterscheidet. Entsprechend ändert sich das Emissionsspektrum des Prozessleuchtens. Die Strahlung 109' des Plasmas 107' des Substratmaterials zeigt also ein anderes Emissionsspektrum als die Strahlung 109 des Plasmas 107 des Beschichtungsmaterials.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst eine Spektralanalyseeinrichtung 20 mit einem Spektrometer 24 und einem vorgeschalteten Filter 22. Die Spektralanalyseeinrichtung 20 dient dazu, das Spektrum des beim Verdampfungsprozess auftretenden Prozessleuchtens, d.h. der vom Plasma aufgrund seiner hohen Temperatur emittierten Strahlung 109 bzw. 109', zu analysieren. Der Filter 22 verhindert dabei, dass das Prozessleuchten von reflektiertem Laserlicht, welches eine höhere Intensität als das Prozessleuchten aufweist, überblendet wird.
Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eine Steuereinheit 30, die mit der Laservorrichtung 12, der Spektralanalyseeinrichtung 20 sowie mit einem Speicher 40 verbunden ist. Die Steuereinheit 30 empfängt von der Spektralanalyseeinheit 20 das Analyseergebnis, d.h. das Spektrum des Plasmas 107 repräsentierende Daten. Das Analyseergebnis stellt eine charakteristische Messgröße für das Plasma 107, also für das verdampfte Material dar. Die charakteristische Messgröße wird dann in der Steuereinheit 30 mit einer im Speicher 40 abgelegten Referenzgröße verglichen. Je nach Ergebnis dieses Vergleiches wird die Bestrahlung an der bestrahlten Stelle fortgesetzt, oder die Laserleistung wird derart herabgesetzt, dass ein weiteres Abtragen an der bestrahlten Stelle nicht mehr erfolgt.
Als charakteristische Größen können im Speicher 40 das Spektrum des Beschichtungsmaterials, das Spektrum des Substratmaterials oder sowohl das Spektrum des Beschichtungsmaterials als auch das Spektrum des Substratmaterials abgelegt sein.
Wenn das Spektrum des Beschichtungsmaterials als Referenzgröße Verwendung findet, so wird die Laserleistung dann heruntergefahren, wenn der Vergleich ergibt, dass das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials übereinstimmt. In diesem Fall muss nämlich davon ausgegangen werden, dass an der bestrahlten Stelle das gesamte Beschichtungsmaterial abgetragen ist.
Wenn das Spektrum des Substratmaterials, also des Grundmaterials oder einer unter der abzutragenden Beschichtung vorhandenen weiteren Beschichtung, als Referenzgröße abgelegt ist, so wird die Laserleistung heruntergefahren, wenn der Vergleich ergibt, dass das gemessene Spektrum mit dem Spektrum des Substratmaterials übereinstimmt. In diesem Fall muss davon ausgegangen werden, dass bei einem Fortsetzen des Abtragens das Substratmaterial abgetragen werden würde.
Eine doppelte Redundanz kann erzielt werden, wenn ein Vergleich des gemessenen Spektrums sowohl mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als auch mit dem Spektrum des Substratmaterials erfolgt. Sobald das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials übereinstimmt oder das gemessene Spektrum mit dem Spektrum des Substratmaterials übereinstimmt, wird die Laserleistung heruntergefahren.
Das Herunterfahren der Laserleistung zu einem Zeitpunkt T0, zu dem der Vergleich ergibt, dass an der bestrahlten Stelle der Gasturbinenschaufel 101 keine Beschichtung 102 mehr vorhanden ist (vgl. Fig. 5), ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Das Herunterfahren kann bspw. durch Verringern der Pulsdauer oder der Pulsleistung erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, das Herunterfahren der Laserleistung durch ein Vergrößern der zeitlichen Abstände zwischen den Pulsen, und damit der zeitlich gemittelten Laserleistung, zu realisieren. In Fig. 3 erfolgt das Herunterfahren dadurch, dass die Amplitude der Laserstrahlung vermindert wird. Es sind jedoch auch alternative Ausgestaltungen möglich, in denen das Herabsetzen der mittleren Laserleistung dadurch erfolgt, dass bei konstanter Amplitude die Frequenz der Laserstrahlung oder sowohl die Amplitude als auch die Frequenz der Laserstrahlung vermindert wird bzw. werden. Außerdem ist es auch möglich, das Bestrahlen mit der Laserstrahlung zum Zeitpunkt T0 vollständig zu beenden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Laser 14 kann nach dem Herunterfahren der Laserleistung oder dem Beenden der Bestrahlung an der bisher bestrahlten Stelle auf eine andere Stelle der beschichteten Gasturbinenschaufel 101 ausgerichtet werden, und das Abtragen der Beschichtung 102 kann an dieser neuen Stelle fortgesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfasst außerdem einen Anschluss 42. Über den Abschluss 42 können Referenzspektren in den Speicher 40 geschrieben werden. Dadurch ist es möglich, angepasste Referenzspektren in den Speicher 40 zu schreiben, wenn ein Wechsel des Werkstückes, von welchem die Beschichtung zu entfernen ist, erfolgt. Durch die Wahl des geeigneten Referenzspektrums bzw. der geeigneten Referenzspektren kann die Vorrichtung an die zu entfernende Beschichtung und/oder das Substratmaterial des Werkstückes angepasst werden.
In der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung ist die Lasersteuereinheit 16 in die Laservorrichtung integriert. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Lasersteuereinheit 16 in die Steuereinheit 30 zu integrieren. Außerdem braucht der Speicher 40 nicht in die Vorrichtung selbst integriert zu sein. Es ist auch möglich, die Vorrichtung 10 mit einem externen Speicher, welcher ein oder mehrere Referenzspektren enthält, zu verbinden. Es können dann beispielsweise auch mehrere Vorrichtungen auf einen gemeinsamen externen Speicher, bspw. im Rahmen eines Netzwerkes, zugreifen.
Im erfindungsgemäßen verfahren kann das Aufnehmen des Spektrums der vom Plasma 107 bzw. 107' emittierten Strahlung 109 bzw. 109' simultan mit dem Abtragungsprozesses erfolgen, d.h. die Pulse, die zum Abtragen führen dienen auch als Pulse zum Anregen der Emission der Strahlung 109 bzw. 109'. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dem eigentlich für das Abtragen von Beschichtungsmaterial vorgesehenen Laserpuls einen Analysepuls vorausgehen zu lassen, dessen Energiedichte hoch genug ist, Plasma zu erzeugen, dessen Leistung aber so gering ist, dass kein nennenswerter Materialabtrag erfolgt. Das Analysieren des Prozessleuchtens erfolgt dann anhand des vom Analysepuls erzeugten Plasmas. Der Analysepuls kann bspw. durch einen sehr kurzen Puls realisiert sein. Die Verwendung eines Analysepulses bietet den Vorteil, dass zum Analysieren so gut wie kein Materialabtrag nötig ist, so dass das Abtragen beendet werden kann, bevor ein nennenswerter Materialabtrag des Substrats oder einer anderen, nicht abzutragenden Schicht erfolgt.
Schließlich sei noch erwähnt, dass die Beschichtung nicht immer übergangslos vollständig entfernt sein wird, sondern dass in der Regel eine Übergangsphase vorhanden ist, in der sowohl Beschichtungsmaterial, als auch Substratmaterial verdampft und/oder aufgeschmolzen wird. Entsprechend wird sich das Emissionsspektrum des Prozessleuchtens nicht schlagartig zu ändern, sondern es wird allmählich vom einen Spektrum in das andere Spektrum übergehen. Während dieser Übergangsphase kann es sinnvoll sein, den Materialabtrag zu reduzieren, um ein übermäßiges Abtragen des Substratmaterials zu vermeiden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt daher ein Ermitteln des Grades der Abweichung des gemessenen Spektrums vom Referenzspektrum. Die Wellenlänge und/oder Intensität der Laserstrahlung wird dann in Abhängigkeit vom Grad der Abweichung derart verändert, dass sich die Geschwindigkeit des Materialabtrages vermindert. Besonders gut lässt sich der Materialabtrag in der Übergangsphase regulieren, wenn das gemessene Spektrum sowohl mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als auch mit dem des Substratmaterials verglichen wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Entfernen einer Beschichtung (102) aus einem Beschichtungsmaterial, insbesondere aus einem keramischen Beschichtungsmaterial, von einem Substrat (101), insbesondere von einem Turbinenbauteil, welches aus einem Substratmaterial hergestellt ist, mittels Laserstrahlung (105) mit den Schritten:
    Bestrahlen einer Stelle, an der Beschichtungsmaterial abgetragen werden soll, mit Laserstrahlung (105), deren Wellenlänge und/oder Intensität derart an das Beschichtungsmaterial angepasst ist bzw. sind, dass die Bestrahlung zum Abtragen des Beschichtungsmaterials führt;
    fortdauerndes Messen des Spektrums des Prozessleuchtens (109, 109') des abgetragenen Materials (107, 107') und Vergleichen des gemessenen Spektrums mit mindestens einem Referenzspektrum;
    Beenden des Abtragens an der bisherigen Stelle, sobald der Vergleich zwischen dem gemessenen Spektrum und dem Referenzspektrum zu einem vorbestimmten Vergleichsergebnis führt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Vergleich ein Vergleich des gemessenen Spektrums mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als Referenzspektrum erfolgt und das Abtragen beendet wird, sobald das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Referenzspektrum übereinstimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Vergleich ein Vergleich des gemessenen Spektrums mit dem Spektrum des Substratmaterials als Referenzspektrum erfolgt und das Abtragen beendet wird, sobald das gemessene Spektrum mit dem Referenzspektrum übereinstimmt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Vergleich ein Vergleich des gemessenen Spektrums sowohl mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials als auch mit dem Spektrum des Substratmaterials erfolgt und das Abtragen beendet wird, sobald das gemessene Spektrum nicht mehr mit dem Spektrum des Beschichtungsmaterials übereinstimmt oder das gemessene Spektrum mit dem Spektrum des Substratmaterials übereinstimmt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Beenden des Abtragens durch ein Beenden der Bestrahlung mit der Laserstrahlung (105) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Beenden des Abtragens dadurch erfolgt, dass die Wellenlänge und/oder Intensität der Laserstrahlung (105) derart verändert wird bzw. werden, dass die Bestrahlung mit der veränderten Laserstrahlung nicht mehr zu einem Abtragen des Beschichtungsmaterials führt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Bestrahlen Pulsförmig erfolgt und das Messen des Spektrums des Prozessleuchtens (109, 109') und das Vergleichen des gemessenen Spektrums mit mindestens einem Referenzspektrum alle n Laserpulse erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einem Laserpuls zum Abtragen von Material ein Analysepuls vorausgeht, dessen Leistung hoch genug ist, Plasma (107) oder Schmelze zu erzeugen, aber so gering ist, dass kein nennenswerter Materialabtrag erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein Ermitteln des Grades der Abweichung des gemessenen Spektrums vom Referenzspektrum erfolgt und die Wellenlänge und/oder Intensität der Laserstrahlung (105) in Abhängigkeit vom Grad der Abweichung derart verändert wird bzw. werden, dass sich die Abtragungsgeschwindigkeit verändert.
  10. Vorrichtung zum Entfernen einer Beschichtung (102) aus einem Beschichtungsmaterial, insbesondere aus einem keramischen Beschichtungsmaterial, von einem Substrat (101), insbesondere von einem Turbinenbauteil, welches aus einem Substratmaterial hergestellt ist, mittels Laserstrahlung (105) mit
    einer Laservorrichtung (12) zum Erzeugen von Laserstrahlung (105), deren Wellenlänge und/oder Intensität derart an das Beschichtungsmaterial angepasst ist bzw. sind, dass die Bestrahlung zum Abtragen des Beschichtungsmaterials führt, und zum Bestrahlen des beschichteten Substrats (101) mit der Laserstrahlung;
    einer zur Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern der Laservorrichtung (12) mit der Laservorrichtung (12) und zum Empfang einer charakteristischen Messgröße mit einer Analyseeinrichtung (20) verbundenen Steuereinrichtung (30), wobei die Steuereinrichtung (30) derart zum Steuern der Laservorrichtung (12) anhand eines Vergleichs der charakteristischen Messgröße mit einer Referenzgröße ausgelegt ist, dass, wenn das Beschichtungsmaterial an der bestrahlten Stelle abgetragen ist, die Laservorrichtung (12) die Bestrahlung mit Laserstrahlung (105) an dieser Stelle beendet oder die Wellenlänge und/oder die Intensität der Laserstrahlung (105) derart verändert, dass kein Abtragen des Substratmaterials mehr erfolgt; und
    einer Spektralanalyseeinrichtung (20) als Analyseeinrichtung zum Analysieren des Prozessleuchtens (109, 109') des abgetragenen Materials (107, 107') und zum Ausgeben des Analyseergebnisses als der charakteristischen Messgröße.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Laservorrichtung (12) einen Laser (14) mit einstellbarer Laserwellenlänge und/oder einstellbarer Laserleistung umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Laservorrichtung einen gepulsten Laser (14) umfasst.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Spektralanalyseeinrichtung (20) eine Filtereinrichtung (22) zum Herausfiltern der Wellenlänge der Lasers (14) umfasst.
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