Aplicación de la ablación mediante láser pulsado de nanosegundo a la limpieza y texturizado de materiales

Abstract

[Resumen]Esta tesis presenta el estudio de la viabilidad y optimización de los procesos de ablación generados mediante un láser pulsado de nanosegundo Nd:YVO4 emitiendo a una longitud de onda de 355nm en dos campos de aplicación diferentes, el de la restauración y conservación del patrimonio y el de la bioingeniería. Por un lado, se analiza el proceso de limpieza láser de distintas pinturas en spray (gra ti) sobre granitos para obtener un rango de parámetros de irradiación seguros, que permitan la eliminación de los gra tis con mínimo daño para el sustrato. Se observan diferencias en la e ciencia de remoción de las pinturas que se pueden atribuir a las diferentes propiedades físico-químicas que presentan. No se encuentra evidencia de que las características super ciales del granito afecten a los resultados, más allá del tamaño de grano que determina el grado de penetración de la pintura en el sistema sural de la roca. A continuación, se determinan las condiciones de irradiación que maximizan la super cie limpia con el mínimo consumo de tiempo a través de un proceso sistematizado de optimización de los parámetros de irradiación. Por otro lado, se aborda el estructurado láser de dos biometales, 316L y Ti6Al4V, mediante una exploración sistemática de los parámetros de irradiación con el n de obtener una textura super cial que pueda favorecer la oseointegración de implantes metálicos. Se estableci ó un rango adecuado de parámetros láser para estructurar la super cie mediante dos patrones geométricos diferentes y se analizaron las diferencias observadas en función del metal considerado.

[Resumo]Esta tese presenta o estudo da viabilidade e optimización dos procesos de ablación xerados mediante un láser pulsado de nanosegundo Nd:YVO4 emitindo a unha lonxitude de onda de 355nm en dous campos de aplicación diferentes, o da restauración e conservación do patrimonio e o da bioenxeñaría. Por un lado, analizouse a limpeza láser de distintas pinturas en spray (grafiti) sobre granitos para obter un rango de parámetros de irradiación seguros que non danen o substrato. Obsérvanse diferenzas na eficiencia de remoción das pinturas que se poden atribuír ás diferentes propiedades fisicoquímicas que presentan. Non hai evidencia do efecto das características superficiais do granito nestes resultados, máis alá do tamaño do gran que determina o nivel de penetración da pintura no sistema fisural da rocha. A continuación, determináronse as condicións de irradiación que maximizan a superficie limpa co mínimo consumo de tempo a través dun proceso sistematizado de optimización dos parámetros de irradiación. Por outro lado, estudouse o estruturado láser de dous biometais, 316 L e Ti6Al4V, mediante unha exploración sistemática dos parámetros de irradiación para obter unha textura

superficial que favoreza a oseointegración de implantes metálicos. Estableceuse un rango axeitado de parámetros láser para estruturar a superficie mediante dous patróns xeométricos e analizáronse algunhas diferenzas observadas en función do metal considerado

[Abstract] This thesis presents the study of the feasibility and optimization of ablation processes generated by means of a 355nm Nd:YVO4 nanosecond laser into two different fields of application: Cultural heritage and Bioengineering. On the one hand, the laser cleaning of graffiti applied on granite was studied under a selected safe group of parameters that do not damage the substrate. Differences in the effciency of removing the paints can be mainly attributed to their physicochemical properties. There was no evidence of the effect of surface characteristics of granite in these results, apart from its grain size, which determines the penetration of the paint into the rock fissures. Then, the irradiation conditions that maximize the clean surface in less time were determined through a systematic optimization process of the irradiation parameters . On the other hand, the laser structuring of two biometals, 316L and Ti6Al4V, was studied by a systematic exploration of the influence of irradiation parameters to obtain a surface texture that promotes osseointegration of metallic implants. An adequate range of laser parameters was established to structure the surface under two geometric patterns and some differences were analysed as a function of the metal considered.