Dalla stalla alle stelle con la tecnologia BrightLine Fiber

Nella visita al piccolo centro laser Krӓmer Brennteile in Germania ci hanno mostrato un sistema che è in grado di operare in maniera veramente automatica e che sta aprendo al laser una nuova era tecnologica grazie al felice incontro dell’ottica con la meccatronica.

Taglio di lamiera in acciaio inossidabile con spessore di 20 mm: in primo piano, il risultato utilizzando un sistema TruLaser 5030 con laser a CO2 da 5 kW; in secondo piano, il risultato utilizzando l’unità TruLaser 5030 fiber con l’opzione BrightLine fiber. (foto Lasertec)
Taglio di lamiera in acciaio inossidabile con spessore di 20 mm: in primo piano, il risultato utilizzando un sistema TruLaser 5030 con laser a CO2 da 5 kW; in secondo piano, il risultato utilizzando l’unità TruLaser 5030 fiber con l’opzione BrightLine fiber. (foto Lasertec)

Dopo la visita alla Fiera BlechExpo lo scorso novembre abbiamo subito scritto che l’opzione BrighLine fiber ivi presentata da Trumpf avrebbe rivoluzionato il panorama delle applicazioni di taglio della lamiera. Per prendere visione direttamente delle condizioni e dei vantaggi derivanti dall’uso di questa nuova tecnica abbiamo chiesto a Trumpf di poter andare a vedere uno dei centri laser in cui essa veniva testata. Siamo stati accontentati e, assieme a Martin Blaschke, product manager per l’opzione BrightLine fiber, siamo andati a visitare il centro laser Krӓmer Brennteile scelto da Trumpf per sperimentare questa nuova possibilità operativa. In questo articolo il resoconto di questa visita.

Il centro laser

fig.1Il centro laser Krӓmer Brennteile è localizzato a Hofstetten, nella Foresta Nera vicino a Friburgo. Si tratta di un piccolo centro, fondato nel 2002 dal signor Martin Krӓmer e posto in un edificio costruito nel 1729 e fino ad allora adibito a stalla.

Il sistema laser TruLaser 5030 fiber è posto in uno stretto locale e la sorgente TruDisk 5001 da 5 kW con cui è equipaggiato è posta su una slitta in un vicino locale che precedentemente doveva essere un piccolo magazzino (la slitta serve per spostare fuori la sorgente per poter eseguire le necessarie manutenzioni). Il signor Krӓmer ci dice: «Fino al 2002 lavoravo come operaio in una vicina azienda che eseguiva tagli lamiera con ossitaglio. Nel 2002 questa si trovava in difficoltà e io dovevo ritornare al lavoro nei campi. Per evitare questo ho fondato il mio centro, acquistando un sistema ossitaglio. Ho fatto l’ordine di questa macchina completamente al buio: non avevo nessun ordine. Per tre anni ho lavorato da solo; poi ho preso un collaboratore. Nel 2005 ho acquistato un sistema combinato ossitaglio-plasma per poter lavorare anche con lamiere di piccolo spessore (questa macchina è ancora operativa in un altro edificio della vecchia fattoria). Nel 2006 ci siamo dotati di una piegatrice e di unità manuali di saldatura in modo da poter realizzare i primi componenti assemblando le lamiere tagliate e piegate. Nel 2009, quando nell’azienda operavano 4 persone, abbiamo preso un sistema di taglio laser TruLaser 1030 con sorgente TruCoax 2000 da 2 kW. Era un sistema con campo di lavoro di 1500 x 3000 mm, con una sola tavola». Chiediamo come mai abbia acquistato un sistema laser proprio in un periodo di crisi economica. «Il numero dei nostri clienti si era leggermente ridotto, ma essi volevano che ci si dotasse del taglio laser per poter avere lavorazioni di migliore qualità. Noi abbiamo acconsentito anche se sentivamo avvicinarsi tempi difficili, proprio per poterci preparare per tempo alla ripresa dell’economia. Questa unità è stata cambiata nel 2011 con un sistema analogo, ma dotato di un cambio tavola e di un laser a CO2 da 2500 W. Con il laser la vita dell’azienda è completamente cambiata perché avevamo le condizioni per poter lavorare con maggiore stabilità rispetto al solo ossitaglio il cui mercato è sempre fluttuante. Assieme ai miei collaboratori (nel 2012 erano in 8) ci siamo impegnati in un lavoro intenso per cercare di tagliare tutti i materiali più vari nel più breve tempo possibile, al fine di accontentare interamente i nostri clienti consegnando loro i componenti lavorati entro 2-3 giorni dall’ordine. Nonostante il nostro impegno, ci siamo accorti in breve tempo che il sistema laser di cui ci eravamo dotati non era sufficiente: avevamo bisogno di una sorgente con maggiore potenza e in grado di tagliare efficacemente quasi tutti i materiali metallici. Abbiamo fatto presente queste richieste a Trumpf che ci ha immediatamente risposto di avere una soluzione per noi con il nuovo sistema TruLaser 5030 fiber con laser a disco da 5 kW, ma questa era ancora allo stadio prototipale e loro cercavano un piccolo centro laser per sperimentare la macchina. Ci siamo fatti subito avanti e, nel maggio 2013 abbiamo ricevuto il nuovo sistema dotato dell’opzione BrightLine fiber per il taglio di qualità anche di acciai legati di alto spessore. Avevamo questo sistema per un periodo di test di 8 mesi, dopo potevamo decidere per l’acquisto. TruLaser5030fiberCon il nuovo sistema laser potevamo tagliare con ottimi risultati tutti i materiali metallici più importanti, molti dei quali anche per spessori fino a 25 mm; il processo di taglio dell’acciaio dolce risultava essere più stabile; potevamo eseguire contornature anche molto complesse su lamiere anche di elevato spessore; ottenevamo fori iniziali di migliore qualità e, soprattutto, potevamo operare in maniera stabile con maggiore velocità. Per noi è cambiata ancora una volta la vita!»

Il nuovo sistema laser

Il signor Martin Krӓmer, titolare del centro Krӓmer Brennteile, fotografato vicino al nuovo sistema TruLaser 5030 fiber ricevuto da Trumpf in prova per 8 mesi. (foto Lasertec)
Il signor Martin Krӓmer, titolare del centro Krӓmer Brennteile, fotografato vicino al nuovo sistema TruLaser 5030 fiber ricevuto da Trumpf in prova per 8 mesi. (foto Lasertec)

Vediamo il sistema al lavoro in modo non presidiato e chiediamo al nostro interlocutore se sia stato difficile iniziare a usarlo. Il sig. Martin Krӓmer così ci risponde subito: «Assolutamente no. Un nuovo addetto può imparare in un giorno a far funzionare correttamente la macchina e l’opzione BrightLine fiber non richiede alcun aggiustamento. Si pensi che in pochi giorni abbiamo migliorato molti dati tecnologici che ci avevano fornito e che a settembre 2013 (dopo appena 5 mesi) abbiamo interrotto il periodo di prova e deciso l’acquisto del nuovo sistema laser con la restituzione di quello vecchio: avevamo dimostrato che con la nuova soluzione miglioravamo la produttività del nostro centro di oltre il 300%, con grande soddisfazione dei clienti». Separatamente, chiediamo a Mr. Blaschke una spiegazione sui motivi che hanno indotto Trumpf a dare in prova questo nuovo sistema a un piccolo centro laser con una decina di addetti, abbastanza nuovo nel settore. «Avevamo trovato un cliente che, non solo ci aveva dimostrato un grande interesse, ma presentava tutte le caratteristiche che ci eravamo posti per individuare un buon caratterizzatore del nostro nuovo sistema: grande intraprendenza, precisa volontà di operare su una grande varietà di materiali diversi, grande disponibilità al dialogo». Chiediamo se la relativamente grande distanza di questo Centro dalla sede di Trumpf non sia stata considerata come un ostacolo. «Inizialmente pensavamo che potesse esserlo, ma poi abbiamo visto che è più importante avere una comunione di interessi piuttosto che una migliore vicinanza fisica».

Ritorniamo alla macchina, osservando che opera in maniera completamente automatica:

-la macchina controlla la qualità del fascio laser che arriva sulla lente di focalizzazione. Si hanno due possibilità: utilizzare il fascio ad alta brillanza generato dalla sorgente (in questo caso il diametro della fibra ottica di trasmissione è di 100 μm); modificarlo con un dispositivo ottico posto in cavità per avere un fascio TEM01* analogo a quello usato nelle sorgenti a CO2 di potenza (in questo caso, automaticamente, il fascio viene indirizzato nella fibra di trasmissione da 200 μm coassiale alla prima (fibra “2in1”). Questa seconda modalità viene utilizzata per il taglio degli alti spessori;

-oltre al cambio del fascio laser si ha anche quello dell’ugello. Si hanno due possibilità: per spessori < 10 mm si usa l’ugello normale; per spessori > 10 mm si usa un ugello supersonico, tipo Laval. Nel primo caso il diametro esterno EAK dell’ugello è di 4 mm; nel secondo caso è di 7,5 mm. Questo cambio viene fatto automaticamente. Gli ugelli, al momento, sono forniti da Trumpf.

-Automaticamente nel corso della lavorazione viene cambiata la posizione del fuoco e il diametro della macchia focale, questo viene fatto rispettivamente spostando il collimatore e la lente di focalizzazione della testa. Ad es. per il piercing la posizione del fuoco (rispetto al fondo dell’ugello) è di -16 mm (con un diametro focale di 290 μm); per il taglio di 12 mm inox il primo valore è 0, il secondo è 680 μm (questi parametri sono stati osservati con precisione durante le prove fatte nel pomeriggio in Trumpf). Il tempo di piercing è più lungo rispetto a quanto avviene con il CO2, mentre la velocità di taglio è circa la stessa. Anche il consumo di gas di assistenza è sostanzialmente uguale nei due casi poiché nella soluzione BrightLine fiber, pur utilizzando un diametro dell’ugello maggiore, questo si trova più vicino alla superficie del pezzo (~ 0.7 mm).

Il vetrino di protezione normalmente viene sostituito una volta al mese, questo periodo si riduce quando vengono tagliate lamiere di acciaio al carbonio di elevato spessore.

 

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