La saldatura laser del metallo merita anche nel caso di piccoli lotti di produzione

La saldatura laser del metallo è redditizia grazie a una tecnica intelligente di bloccaggio – è possibile eseguire microlavorazioni su larghezze
inferiori a 100 μm del cordone di saldatura.

La forza di Ecostar della ditta weil engineering nella produzione di tubi sta nella riattrezzatura controllata da un programma senza pezzi intercambiabili e requisiti di flessibilità dell'impianto in lunghezza e diametro
La forza di Ecostar della ditta weil
engineering nella produzione di tubi sta nella riattrezzatura controllata da un
programma senza pezzi intercambiabili e requisiti di flessibilità dell’impianto in
lunghezza e diametro

L’accoppiamento laser del metallo si è ormai imposto in molti settori della micro e macrolavorazione. Tuttavia la questione interessante che si devono porre molte aziende riguarda la convenienza dei piccoli lotti di produzione visto che si delinea sempre più nettamente un trend verso la molteplicità delle varianti e dei prodotti personalizzati. “Per poter sfruttare pienamente i pregi della saldatura laser come la sua grande produttività e la sua qualità”, afferma Richard Petersen, direttore delle vendite alla ditta weil engineering, “è necessario adattare la progettazione degli elementi alle esigenze del laser. Si chiama ‘progettazione adatta al laser’.” L’esperto vede altri aspetti essenziali nella forma della saldatura e della giuntura nonché nella scelta del materiale. “La grande sfida della saldatura laser sta nell’altissimo grado di precisione e posizionamento del pezzo e del raggio laser”, questa l’esperienza di Tommy Lindner, product manager alla Laservorm. L’impresa ha risolto questo compito con un proprio sviluppo, ossia programmando la qualità del raggio. Anche Jens Hahn, product manager degli impianti laser alla SITEC Industrietechnologie, è di questa opinione e secondo lui la vera sfida sta nel garantire la riproducibilità della massima precisione di posizionamento del raggio laser sul punto di saldatura: “Quando si utilizzano le fonti di raggi laser ad alta brillanza, l’interazione fra la meccanica di alta precisione e i sistemi di controllo della qualità operanti in tempo reale è una garanzia per le grandi quantità di pezzi e la qualità della produzione.” Secondo l’esperto, nel caso dei metalli di difficile saldatura con tendenza a creparsi, è necessario assicurare la qualità della saldatura laser tramite una conduzione e un controllo intelligente del processo.

La rapidità di riattrezzatura è importante
“I tempi di attrezzatura della macchina rivestono un ruolo importante nel caso di piccoli lotti di produzione”, riporta Lindner. Secondo l’esperto della Laservorm, per i processi molto veloci è indispensabile la lavorazione CNC: “Il dispositivo ovvero il tavolo di lavoro deve garantire la rapidità di prelevamento e rifornimento dei pezzi per sfruttare al meglio la velocità dei processi automatizzati.” A questa dichiarazione non può che unirsi anche il direttore delle vendite della ditta weil engineering: “La saldatura laser si è consolidata nei piccoli lotti di produzione. A questo proposito è necessaria una tecnica intelligente di bloccaggio che, per la sua flessibilità e capacità di soddisfare i tempi di attrezzatura della macchina e i costi, è in grado di coincidere con i requisiti richiesti. Anche il dottor Siegfried Pause, direttore generale della LLT Applikation, afferma: “La saldatura laser sulle macchine a controllo numerico merita già di essere eseguita con piccolissimi lotti di produzione poiché la geometria della saldatura è generata da un programma a controllo numerico. Inoltre il processo è
straordinariamente flessibile per quanto riguarda la scelta dei parametri della saldatura e dell’accoppiamento dei materiali da giuntare.” Secondo il dottor Pause, gli elementi da accoppiare richiedono requisiti particolari relativamente alla preparazione della giuntura – ad esempio, alcune volte la fessura deve essere assente, altre volte deve essere possibilmente piccola visto che spesso si salda senza materiale di apporto. Jens Hahn, product manager alla SITEC, riporta altri argomenti per cui la saldatura laser vale sempre di più la pena: “Il laser è un utensile che può essere utilizzato in modo molto flessibile e che funziona senza contatto. D’altro canto negli ultimi anni il volume d’investimento delle fonti di raggi laser è diminuito sempre di più.” Inoltre alcuni compiti sono divenuti realizzabili solo con il laser. E’ possibile anche risparmiare sui costi perché: “La saldatura laser garantisce un piccolo ritardo e immissione di calore. Con le giunture di alta precisione, gradevoli all’occhio, il tempo per riprendere i pezzi si riduce notevolmente”, spiega Lindner, product manager alla Laservorm, citando come compito specifico della lavorazione laser nelle tecniche di precisione la saldatura delle membrane sintetiche dei sensori.

Raggiunte nuove dimensioni

Con il laser a fibra single-mode oggi è possibile realizzare larghezze dei cordoni di saldatura inferiori ai 100 μm. a) Molle in titanio e b) saldatura ad angolo su tubicini con pareti sottili. (Foto: LLT Applikation)
Con il laser a fibra single-mode oggi è possibile realizzare larghezze dei
cordoni di saldatura inferiori ai 100 μm. a) Molle in titanio e b) saldatura ad angolo su
tubicini con pareti sottili. (Foto: LLT Applikation)

“Il procedimento di saldatura con il laser nell’accoppiamento di piccoli pezzi, adesempio nell’industria degli orologi, nella tecnica medica, dei microsistemi e altri settori, ha permesso di raggiungere in parte dimensioni del tutto nuove”, afferma il dottor Pause. Secondo lui oggigiorno il laser a fibra single-mode consente di realizzare delle larghezze dei cordoni di saldatura inferiori a 100 μm cosicché è possibile saldare con successo anche pezzi molto piccoli in pericolo di ritardo. Un esempio è la saldatura degli ingranaggi degli orologi. Per la saldatura laser di precisione e per la microsaldatura, la LLT Applikation offre programmi sviluppati personalmente quali l’EWS 200 con controllo Fanuc fino a cinque assi. Alla macchina è possibile integrare diverse fonti di raggi laser accoppiati in fibra, preferibilmente però laser in fibra.

Produzione redditizia di tubi corti

La macchina della weil engineering fornisce l'esempio di una giuntura di ottima qualità nella saldatura laser: le due metà di un recipiente sono state saldate insieme formando un unico contenitore per carichi di compressione massimi. (Foto: weil engineering)
La macchina della weil engineering fornisce l’esempio di una
giuntura di ottima qualità nella saldatura laser: le due metà di un recipiente sono state
saldate insieme formando un unico contenitore per carichi di compressione massimi.
(Foto: weil engineering)

La ditta weil engineering, che esporrà alla LASYS, ha sviluppato anche alcuni progetti di impianti per la produzione di tubi corti che oggi sono in grado di assicurare una produzione redditizia degli ordini. Flexistar ed Ecostar rappresentano la produzione automatizzata con laser circolare e tecnologia di saldatura integrata mentre Flexmaster serve solo da saldatrice per la soluzione stand alone. Le applicazioni si estendono dal settore del riscaldamento-ventilazione-condizionamento all’indotto dell’industria dell’automobile.

Cresce la domanda delle applicazioni remote
Per quanto riguarda la saldatura laser dei componenti di precisione e dei micropezzi, il direttore generale della LLT dottor Pause vede il trend indirizzarsi sempre più verso la riduzione delle dimensioni dei componenti unitamente all’ottimizzazione dei processi di produzione grazie alle speciali ottiche di formazione del raggio e i controlli speciali delle pulsazioni: “Un campo predestinato a ulteriori sviluppi è rappresentato dai sistemi di sorveglianza online del processo di saldatura – in misura crescente anche con un feedback sul comando dei parametri del laser e il controllo di avanzamento.” “Restando nel campo della microlavorazione, il laser a pulsazioni ultracorte si sta diffondendo sempre di più anche nella ‘asportazione a freddo'”, completa Jens Hahn, product manager alla SITEC. Secondo lui, i laser a diodi diretti sono migliorati continuativamente nella qualità del raggio e grazie alla loro robustezza stanno nuovamente attirando l’attenzione come utensili efficienti. In conclusione: “Si tratta di un altro trend nella crescita delle applicazioni remote, infatti aumentano i processi di saldatura e taglio laser con fonti di raggio laser ad alta brillanza.” Per quanto riguarda la macrolavorazione, Petersen, direttore delle vendite alla weil, osservare il proseguimento di questo trend con maggiore considerazione della lamiera nella costruzione: “Ecco il collegamento con la semplificazione degli elementi. Il vantaggio sta nell’adattare la scelta del materiale al calo della resistenza in forma di spessore del materiale o bontà dello stesso – può essere fatta anche con le miscele. E’ connessa alla produzione redditizia dei gruppi di componenti in lamiera tramite riadattamento e saldatura laser.”

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