Die Technologie der Laser-Restaurierung von Denkmälern hat ihren Ursprung in den 1970 er Jahren und wurde bisher mit der Punktreinigung mit einem Durchmesser von bis zu einigen Millimetern in Verbindung gebracht. Die rasanten technologischen Fortschritte der letzten Jahre haben das Verfahren zur Beseitigung der Anhaftungen teilweise automatisiert und seine Unzulänglichkeiten beseitigt, aber auch die Größe der Geräte verringert. Infolgedessen wurden mobile, handliche Reinigungssysteme entwickelt, die eine hohe Qualität der gereinigten Oberfläche gewährleisten und eine noch nie dagewesene Leistung erzielen. Der Hauptvorteil der aktuellen Lösungen ist die automatische Reinigung von Flächen mit bis zu mehreren Zentimetern Breite und Höhe.
Laserablation
Jedes dieser Geräte nutzt das Laserablationsverfahren, bei dem ein hochkonzentrierter, aber sehr kurzer Laserpuls erzeugt wird, um Verunreinigungen von der Oberfläche des zu reinigenden Objekts in einen gasförmigen Zustand zu verdampfen.
Der Kern des gesamten Verfahrens zur Reinigung von Denkmälern liegt in der Auswahl der geeigneten Wellenlänge des Lichts und der Parameter des Laserstrahls für die zu reinigende Oberfläche und den zu entfernenden Schmutz. Dies ist eine recht große Herausforderung für diejenigen, die ihre ersten Erfahrungen mit Lasern machen. Auf dem Markt gibt es eine immer größere Auswahl an Geräten, die unter den Begriffen "Laserreinigung" oder "Laserablation" zu finden sind. Bei den meisten von ihnen handelt es sich um industrielle Geräte, die nur die Bearbeitung von Metalloberflächen erlauben. Diese Geräte können für historische Objekte gefährlich sein (obwohl die Technologie als nichtinvasiv beschrieben wird) und das Ergebnis des Verfahrens liegt in den Händen des Bedieners sowie des Geräts selbst.
Auswahl der Technologie
Moderne Laserquellen ermöglichen den Bau sehr vielseitiger Reinigungsgeräte, deren Parameterbereich die Reinigung nahezu aller Oberflächen historischer Objekte ermöglicht. Dies ist jedoch nicht ohne zusätzliche Lösungen möglich, die gleichzeitig auf der Ebene der Vorbereitung der Energieverteilung des Laserpulses, der Automatisierung seiner Bewegung in der X- und Y-Achse und der Kalibrierung mit Hilfe einer entsprechend vorbereiteten Software angewendet werden. Um die geforderte Qualität in der Konservierungsbranche zu erreichen, ist es unerlässlich, die Erfahrung der Betreiber mit den neuesten technologischen Lösungen in Einklang zu bringen.
1D scanners
Einer der ersten Schritte zur Automatisierung war die Verwendung eines Kopfes mit einem galvanometrischen 1D-Scanner in der X-Achse. Diese Lösung ermöglicht es, den Laserspot automatisch entlang einer Achse (links/rechts) zu bewegen. Das Ergebnis ist die Möglichkeit der Durchführung einer "Linienreinigung". Es wurde jedoch festgestellt, dass gleichzeitig ein so genannter Scrubbing-Effekt an den Rändern des Scans entsteht. Dies liegt an der Arbeitsweise des Scanners, der, wenn er den Spot an das Ende des Arbeitsfeldes bewegt, ihn abbremsen und in die andere Richtung bewegen muss. Die Verlangsamung des Spots an den Rändern des Scans führt dazu, dass die Oberfläche länger dem Laser ausgesetzt ist als im Falle der gesamten Breite des Scans. Dies führt zu einem Scrubbing der Kanten des Scans und zu sichtbaren Spuren auf der gereinigten Oberfläche.
Dies ist nicht das einzige Problem mit 1D-Scannern bei Anwendungen in der Konservierung. Um den Arbeitsbereich in der X- und Y-Achse zu reinigen, muss der Kopf manuell in der Y-Achse (auf/ab) bewegt werden. Dies führt nicht nur zu dem analogen Problem der ungleichmäßigen Belichtung der Oberfläche durch den Laser und Reinigung des gesamten Arbeitsbereichs. Wenn der Laser zu lange an einer Stelle gehalten wird, besteht die Gefahr von Oberflächenschäden. Je nach Material können sich diese Schäden auf unterschiedliche Weise äußern, z. B. die Oberfläche einer roten Ziegel wird grau, in Sandstein können sich sichtbare Vertiefungen bilden und Holz kann anbrennen.
2D scanners
Durch den Einsatz eines zweiten Galvanometermotors im Laserkopf konnte ein Scanner geschaffen werden, der in der X- und Y-Achse arbeitet. Dadurch werden die Auswirkungen der Handbewegungen des Bedieners erheblich reduziert, das Risiko von Materialschäden verringert und die Gleichmäßigkeit und Ästhetik des Reinigungsergebnisses verbessert. Je nach verwendetem Objektiv kann dieser Scannertyp eine Fläche von bis zu 18 × 18 cm automatisch reinigen. Alles, was getan werden muss, ist, die Strahlungstaste zu drücken und den Kopf des Geräts still zu halten.
Diese Art des Scannens bietet die höchste Reinigungseffizienz und eine gleichmäßige Erfassung der Oberfläche, aber trotz erheblicher Verbesserung der Oberflächensicherheit und der Reinigungsqualität bleibt das Problem des Scrubbing-Effekts bestehen. Die Suche nach einer Lösung hat sich schwieriger gestaltet als erwartet. Im Endeffekt begannen einige Hersteller, weniger effiziente Scans in Form von kreisförmigen, sinusförmigen Pfaden oder dergleichen zu verwenden. Ihre Geometrie (z. B. ein Kreis) ermöglicht es dem Spot, sich mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen, ohne in einzelnen Teilen langsamer zu werden. Bei dieser Lösung verschwand zwar der Scrubbing-Effekt, aber die Probleme der ungleichmäßigen Erfassung der Oberfläche und ihrer möglichen Beschädigung traten wieder auf.
Nur wenigen Herstellern von Reinigungsgeräten ist es gelungen, das X- und Y-Scannen nahezu zu perfektionieren. Geräte mit einem solchen Scanverfahren zeichnen sich durch eine erhebliche Leistungsfähigkeit aus, so dass sie sowohl für die Reinigung von Skulpturen oder Eingangsportalen als auch für großflächige Arbeiten wie Fassaden erfolgreich eingesetzt werden können.
Die Zukunft der Laserreinigung
Die Laserrestaurierung historischer Gebäude entsprach schon immer höchsten Qualitätsstandards, war aber noch nie so effizient und einfach zu bewerkstelligen. Von Jahr zu Jahr sehen wir immer größere Fortschritte in der Technologie und investieren in die neuesten Lösungen. Wir sind davon überzeugt, dass sich der Markt für die Laserreinigung neu erfindet und dies eine zukunftssichere Methode zur Entfernung von Anhaftungen in der Denkmalpflege ist.
Autor: IRLaser Sp. z o.o., www.irlaser.pl
