Mit der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien steigt auch der Bedarf an modernen Technologien zum Abbau bestehender Unterwasserinfrastruktur. Um beispielsweise die Leistung eines Offshore-Windparks auf ein höheres Niveau zu steigern, muss zunächst der vorhandene alte Stahlrahmen, der möglicherweise unter dem Meeresspiegel liegt, entfernt werden, damit Ingenieure den Stahlrahmen für eine höhere Leistung umbauen können.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS (Fraunhofer IWS) haben in Labortests ein kurzwelliges grünes Laserschneidverfahren zum Unterwasserschneiden entwickelt, das mehrere Vorteile gegenüber gängigen Technologien wie Sägen, automatischen Drahtsägen und Plasmaschneidern bietet .
Laut den Forschern ist diese Technologie möglich, weil bei einem kurzwelligen grünen Laser der mehr als 1-Kilowatt-Klasse diese Schneidleistung erforderlich ist. Die Forscher sagen, dass in Zukunft blaue Laser mit kürzeren Wellenlängen eingesetzt werden könnten.
Kurzwellige grüne Laser schneiden Stahl in einer Unterwasserumgebung
Wenn vorhandene grüne Laser in Wasser betrieben werden, kann das Wasser die entstehende Schmelze durch Druck aus dem Einschnitt ableiten, wodurch Leistungsnachteile wie Leistungsverlust und die Notwendigkeit zusätzlicher Gasleitungen vermieden werden. Die Fraunhofer-Forscher sagten, dass das Schneiden von Metallen mit Lasern zwar keine völlig neue Methode sei, dies jedoch normalerweise in einer trockenen Umgebung mit Infrarot- oder anderer langwelliger Laserstrahlung erfolgt, wobei das Hilfsgas koaxial zum Strahl ausgerichtet sei und die geschmolzene Flüssigkeit abtransportiere dabei entstehendes Metall.
Im Ozean hingegen streut Wasser lange Lichtwellen in alle Richtungen. Dadurch wird der Großteil der Laserleistung über eine kurze Distanz dissipiert. Auch Hilfsgase erfordern komplexe Rohrleitungssysteme.
Im Vergleich zu den meisten Industrielasern können Laser mit kürzeren Wellenlängen ohne nennenswerte Verluste in Wasser eindringen; Daher können diese Laser auch in Unterwasserumgebungen eingesetzt werden. Dieses Medium ist im Ozean reichlich vorhanden und kann das in trockenen Umgebungen benötigte Schneidgas ersetzen, ohne dass Gasleitungen verlegt werden müssen.
Darüber hinaus können Gase und Gasgemische (z. B. Luft) bis zu einem gewissen Grad komprimiert werden, bevor sie für praktische Anwendungen verwendet werden. Wasser hingegen lässt sich nur schwer komprimieren. Daher kann die Technologie als Schneidmedium die Schmelzerückstände an der Grenzfläche mit geringem Kraft- und Zeitverlust entfernen.
Dieser Ansatz könnte auch zum Bau kompakter Unterwasserfahrzeuge mit Laseraufsätzen führen. Da Konstrukteure diese Einheiten kleiner und effizienter als bestehende automatische Sägemaschinen konstruieren können, können diese Anbaugeräte in solchen Bereichen sogar bei einigen schwer zugänglichen Unterwasserstrukturen eingesetzt werden.
Darüber hinaus muss das Demontageteam den Laserschneider im Gegensatz zum Sägen nicht ständig mit neuen Klingen oder anderen Verbrauchsmaterialien beladen. Darüber hinaus produzieren solche Systeme keinen Abfall und geben keine Schadstoffe in die Atmosphäre ab. Gerade beim Rückbau alter Kernkraftwerke sei dieser Vorteil wichtig, sagen die Forscher. In solchen Fällen müssen Stahlbauteile häufig unter Wasser entfernt werden, bevor mit dem Neubau begonnen werden kann. Bei der Verwendung von Schneidgas können radioaktive Abfälle zusammen mit Blasen an die Oberfläche gelangen.
Als nächsten Schritt hoffen die Forscher, das im Labormaßstab erprobte Konzept zu einem praxistauglichen Anwendungssystem weiterzuentwickeln.
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