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Il laser facile ed ecologico

Efficienza maggiore, riduzione dei consumi e smaltimento di parti di consumo praticamente inesistente; ecco perché laser in fibra significa Green Technology


il laser in fibra offre un insieme di vantaggi

La "Green Technology" non è più un traguardo ma un dato di fatto. Dalla curvatura al taglio, BLM Group strizza l'occhio all'ecologia, proponendo una gamma di macchine e soluzioni che fanno della riduzione dei consumi un "plus" ormai imprescindibile. E se nel campo dei processi più tradizionali sono stati gli azionamenti completamente elettrici a delineare una linea di demarcazione fra ciò che c'era ieri e ciò che c'è oggi, nel campo del taglio non convenzionale stiamo assistendo alla rapida affermazione di quella che viene additata come la tecnologia laser verde per eccellenza. Inspired for Tube ha incontrato Stefano Cattaneo, direttore generale di IPG Photonics Italy, che in Italia è uno degli artefici di questa rivoluzione, per meglio comprendere le ragioni di questo fenomeno e spiegare come un fascio laser generato in fibra possa considerarsi realmente "ecologico".

Può, per iniziare, tratteggiare una breve carta d'identità del laser in fibra?

Iniziamo con il dire che si tratta di una tipologia di laser a stato solido, l'unica di questo tipo a generare la radiazione laser direttamente all'interno della fibra, dove rimane fin quando non viene messa in campo per andare a saldare, tagliare o marcare il pezzo in lavorazione. Questo è un concetto molto importante poiché al giorno d'oggi la parola fibra è piuttosto inflazionata. Un conto, è generare un fascio laser all'interno di una fibra, un altro è crearlo in una cavità discreta esterna e trasportarlo in fibra dalla sorgente al punto in cui è messo in campo per l'applicazione. Tanto per dare un'idea, lo scorso anno, abbiamo presentato un laser da 10 kW in singolo modo in una fibra da 13/14 μm circa. Viceversa, è impensabile generare esternamente una potenza laser da 10 kW e lanciarne il fascio in una fibra così piccola perché si brucerebbe come un fiammifero. Qualcuno sul mercato parla erroneamente delle due tipologie di laser a stato solido più innovative, "la fibra" appunto e "il disco", come l'evoluzione del laser YAG. Per la fibra non è così, trattandosi di una tecnologia completamente diversa nata per ragioni differenti e soprattutto con un percorso storico ben preciso.

Qual è il motivo tecnologico per cui, a parità di risultati, la fibra necessita di potenze inferiori?

Sono due i grossi vantaggi: innanzitutto la lunghezza d'onda nel vicino infrarosso che viene assorbita meglio dai metalli rispetto a quella del CO2 che si trova nel medio infrarosso. Al contrario non viene affatto assorbita dai materiali plastici ragion per cui chi dovesse tagliare anche plastica o legno ha un'unica possibilità. Sui metalli però, la "fibra" ha un assorbimento ottimale e questo permette di processare anche materiali altamente riflettenti che con il CO2 non si riesce a tagliare bene come per esempio il rame, l'ottone e l'alluminio. L'altro vantaggio è l'alta qualità del fascio laser generato, quindi la possibilità di essere focalizzato su spot molto piccoli che significa lavorare con densità di potenza molto alte. Ci sono comunque dei vantaggi legati alla tecnologia e altri inerenti il processo. Pensando alla tecnologia, il laser in fibra è più compatto, più efficiente e affidabile e quindi ha dei vantaggi in termini di costo di esercizio e gestione della sorgente più bassi. Diciamo che il laser in fibra ha un'efficienza di circa il 30% confrontabile con l'8/10% del laser CO2. Si hanno poi dei costi di manutenzione praticamente inesistenti poiché non è necessario alcun intervento di tipo programmatico, non avendo componenti particolarmente soggetti a usura, come è invece per gli specchi o le lenti. In linea di massima, quindi, pensando a un processo, con i laser in fibra si riesce a essere più veloci, a usare potenze più basse e quindi a consumare meno. Allo stesso tempo, però, non si può dire, di default, che un 2 kW in fibra tagli come una sorgente da 4 kW CO2, perché sui bassi spessori "la fibra" è due volte più veloce, sui medi spessori sono più o meno uguali, mentre sugli alti spessori i 4 kW fanno la differenza. Hanno comportamenti diversi, ed è quindi difficile stimare e quantificare quanto vantaggio economico si ha tra una tecnologia e l'altra senza legarle ad un'applicazione ben precisa. Vorrei però che passasse un concetto basilare delle sorgenti in fibra: usare il laser diventa facile. Tutto sommato, non serve più sapere che cosa è il laser, ma occorre aver ben chiaro come funziona la macchina e quindi il processo da realizzare poiché in questo caso il laser è semplicemente un utensile da montare su un sistema, tra l'altro, con configurazioni anche piuttosto semplici.

Lasertubo e sorgenti in fibra sono un valido connubio?

Considerando che stiamo parlando di applicazioni 3D, in cui si è raggiunto un livello di precisione e di controllo del processo assoluto, almeno nel caso di ADIGE, il taglio del tubo ben si sposa con le caratteristiche intrinseche del laser in fibra. Tra l'altro, è un'applicazione che spesso richiede una qualità estetica del taglio alta e qui la fibra, con gli spot molto piccoli e la densità di potenza elevata è una valida alleata. Inoltre, la maggior parte delle applicazioni di taglio è legata ai tubi di diametro medio piccolo con spessori sottili dove il laser in fibra dà il massimo delle prestazioni e dove, per altro, la possibilità di lavorare anche materiali riflettenti può essere importante per aprire nuovi sbocchi di mercato.

Un appunto che viene mosso al laser in fibra è però la presunta maggior sensibilità al fenomeno della riflessione del fascio, è vero?

Assolutamente NO, e mi spiego. È molto semplice. Si tratta di un fenomeno inversamente proporzionale alla densità di potenza. Tanto maggiore quanto minore è il valore di densità. Ipotizzando quindi di lavorare a pari potenza con un laser in fibra e un altro laser a stato solido si lavora con una fibra di trasporto da 10/20 μm da una parte e una da 200 μm dall'altro, con valori di densità sul pezzo enormemente diversi, e il rischio maggiore di avere eventuali riflessioni nel caso della fibra più grossa. In ogni caso, comunque, in presenza di un tale fenomeno che non si può escludere a priori, la sorgente non verrebbe danneggiata in alcun modo poiché la fibra di trasporto si brucerebbe per prima, evitando che il fascio riflesso arrivi fin dentro la cavità di creazione del laser; e questo è vero per qualsiasi tipo di sorgente, fibra o altro che sia.

 
 
 
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