Entfernung von PVD-Schichten mittels Laserstrahlen
Die Masterarbeit konzentrierte sich auf die Entfernung von PVD-Beschichtung mittels Laserablation. PVD-Beschichtungen werden industriell in einem sehr breiten Anwendungsspektrum als Verschleißschutzschicht oder als funktionelle technische Oberfläche eingesetzt. Um die wertvollen Grundwerkstoffe nach dem Gebrauch bzw. nach der erfüllten Standzeit nicht wegwerfen zu müssen, besteht oftmals der Bedarf nach einer Werkzeugaufbereitung und der damit verbundenen Beseitigung der vorherigen Beschichtung. Konventionell werden PVD-Beschichtungen durch Prozesse entschichtet, die Nachteile bezüglich Qualität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Umwelt zur Folge haben.
Das Ziel der Masterarbeit war es, das Entfernen von PVD-Beschichtungen mittels Laserstrahlen zu untersuchen. Gegenstand der Untersuchung war dabei die Frage, inwiefern sich Laserablation zur Entfernung von PVD-Beschichtungen unter Einhaltung qualitativer, wirtschaftlicher, sicherheits- und umwelttechnischer Ansprüche eignet. Zur Beantwortung dieser Frage wurden zahlreiche Entschichtungsversuche durchgeführt, wobei Laserstrahlen mit Gauß‘schem Strahlprofil sowie mit homogenisiertem Flat-Top-Strahlprofil genutzt wurden. Für die Versuchsreihen wurden diverse Probenkörper mit ebener Oberfläche vorbereitet, wobei verschiedene Werkstoffe mit verschiedenen PVD-Beschichtungen zum Einsatz kamen. Die bearbeiteten Probenflächen wurden anschließend durch Kalottenschliff und Mikroskopie dahingehend beurteilt, ob das Beschichtungsmaterial durch die Laserbehandlung vollständig abgetragen wurde. Für ausgewählte Proben wurden anschließend Rauheitsmessungen, Elementanalysen und REM-Untersuchungen der Mikrogeometrie durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich das untersuchte Verfahren zur Entfernung von einzelnen PVD-Beschichtungen unter Einhaltung der Qualität, Wirtschaftlichkeit, Arbeitssicherheit und Umweltverträglichkeit eignet. Dabei besteht Potenzial, das Verfahren für einzelne Anwendungsfelder bis zur Industrialisierung weiter zu entwickeln.