L’ottimizzazione dell’uso di materiali ancora più al centro dell’attenzione

il rivestimento laser sostituisce in misura crescente i procedimenti tradizionali di indurimento nella lavorazione industriale dell’acciaio, come ad esempio nel Rivestimento dei cilindri. La Precitec fornisce la tecnologia per la saldobrasatura. L’alta precisione del raggio laser consente la formazione di uno strato perfettamente isolante e una buona aderenza.

Si delineano nuovi aspetti! Dopo esser stati per decenni sotto pressione per offrire più prestazioni a prezzi più vantaggiosi, secondo Volker Krause, direttore generale della ditta Laserline GmbH, attualmente per i produttori di sistemi laser si sta imponendo un altro trend: “Gli utenti sono molto più attenti alle soluzioni delle loro applicazioni. I sistemi laser si diversificano sempre di più e, oltre ai costi, si è molto più attenti alla performance, alla qualità e alla flessibilità.”
La prossima LASYS 2014 – Fiera internazionale specializzata nella  lavorazione laser di materiali -, che aprirà i suoi battenti dal 24 al 26 giugno 2014 nel quartiere fieristico di Stoccarda, mostrerà in modo tangibile il cambiamento di questo paradigma.

I sistemi laser migliorano il rendimento del processo produttivo
La grande molteplicità d’uso dei sistemi laser e la varietà dei materiali fanno del laser un settore di successo in costante crescita. Rispetto all’anno precedente, nel 2012 il mercato mondiale dei sistemi produttivi laser è cresciuto del nove percento portandosi a 7,9 miliardi di Euro. La maggior parte del 75 percento circa è coperto dai sistemi laser per la macro lavorazione mentre il restante venticinque percento dalle micro applicazioni che acquistano via via un interesse sempre maggiore. I dati del mercato si basano su quelli del consorzio VDMA “Il laser e i sistemi laser nella lavorazione dei metalli”, promotore della LASYS, e tengono in considerazione le stime fornite dalla Optech Consulting. Responsabile della crescita del mercato è anche l’opinione dei fabbricanti e dei gestori degli impianti di produzione per i quali i sistemi laser contribuiscono enormemente all’aumento dell’efficienza e della produttività di una macchina o di un impianto. “L’aumento dell’efficienza è tangibile soprattutto nel momento in cui il processo di produzione è al centro dell’attenzione assoluta”, afferma Gerhard Hein, direttore generale del consorzio “Il laser e i sistemi laser nella lavorazione dei metalli” in seno all’associazione VDMA. I motivi sono evidenti: l’ottimizzazione dell’uso di materiali in grado di tutelare maggiormente le risorse è realizzabile grazie alla lavorazione di questi materiali con il laser; inoltre vi è l’incremento della qualità della lavorazione grazie a una riduzione del numero dei passaggi post-trattamento, l’alta velocità della produzione, l’alta flessibilità e la quasi totale assenza dei tempi di riattrezzatura delle macchine. “Tutto ciò porta a vantaggi concorrenziali grazie a un elevato rendimento del processo produttivo e all’esiguità dei costi complessivi di ciascun elemento”, prosegue Hein.

Perfezionamento delle tecnologie grazie al laser a diodi
Il resto avviene grazie al crescente perfezionamento delle tecnologie che provvedono a migliorare l’efficienza. Un esempio è dato dal laser a diodi che, in tempi recenti, viene utilizzato sempre di più. La trasformazione diretta dell’energia da elettrica a ottica permette di raggiungere un rendimento totale particolarmente elevato. Essendo, negli ultimi anni, aumentata la densità di potenza dei laser a diodi, attualmente essi sono utilizzati anche nella saldatura con keyhole, nella saldatura delle lamiere zincate e dell’alluminio nell’industria dell’automobile. Grazie alla buona capacità di assorbimento della luce del laser a diodi, la saldatura risulta particolarmente stabile, efficace, quasi esente da post-lavorazione. Per la prossima LASYS 2014, la ditta Laserline amplierà ulteriormente la sua attività di sviluppo dei laser a diodi estendendola a funzioni speciali. “Saranno finalizzate a piccoli diametri del raggio e alle cosiddette applicazioni remote”, afferma Krause.

Il rivestimento laser sostituisce il processo di indurimento
Il laser a diodi a prestazioni più elevate può raggiungere una velocità di brasatura maggiore, necessaria nella saldatura dei tetti nella produzione degli autoveicoli. Nell’applicazione degli strati protettivi antiusura essi consentono velocità elevate di rivestimento. La saldatura laser è anche un perfetto esempio di come l’aumento dei sistemi laser stia soppiantando i metodi convenzionali. “Il rivestimento laser sostituisce sempre di più i processi tradizionali di indurimento nella lavorazione industriale dell’acciaio, ad esempio nel rivestimento dei cilindri”, afferma il dottor Daniel Wildmann, direttore generale vendite & marketing della Precitec KG. Altri esempi di applicazione sono il rivestimento delle teste portapunta e dei cilindri idraulici. Il rivestimento laser è un processo che permette di aumentare la resistenza all’usura, alla corrosione e all’urto di elementi in metallo. A questo proposito si utilizza un raggio laser ad alta prestazione, indirizzato in modo preciso, per generare un bagno di saldatura alimentato con polvere di metallo. “Grazie alla precisione del raggio laser è possibile ottenere un rivestimento perfettamente compatto con un rimescolamento minimo e un legame perfetto del metallo”, completa il dottor Wildmann. La squadra della Precitec presenterà i suoi sistemi e il suo know-how alla LASYS 2014.

I sistemi laser a pulsazioni ultracorte sono pronti per l’uso

Ripresa di un foro in un circuito stampato eseguita con un microscopio elettronico a scansione. Il laser a pulsazioni ultracorte della Trumpf pratica 1000 fori al secondo.

Negli ultimi anni i laser a pulsazioni ultracorte stanno facendo furore. Lasciano i laboratori per entrare in modo sempre più cospicuo nella produzione industriale. Si tratta dei laser a pulsazioni a  pico e femtosecondi, destinati all’uso nella microlavorazione – ad esempio nella produzione di semiconduttori, display ad alta risoluzione, pannelli solari, attrezzature tecnico-medicali e nell’industria aerospaziale. “Questa categoria di laser mostra tutte le sue potenzialità nel momento in cui risulta interamente idonea per l’industria e l’utenza”, evidenzia Eduard Fassbind, direttore generale della Swisstec Micromachining AG. E’ questo il motivo per cui gli impianti laser del produttore svizzero, rapidi, precisi, con una lunghezza nell’ordine dei femtosecondi, sono basati su un sistema modulare che consente di realizzarli esattamente su misura dell’utente. Sono stati sviluppati prendendo in considerazione il concetto dell’efficienza e della “green energy”. “Le unità di raffreddamento compatte, basate sugli elementi di Peltier, necessitano attualmente solo di un frammento dello spazio che occupavano in origine e consumano, inoltre, anche meno energia”, spiega Fassbind. Alla LASYS  2014 saranno in mostra gli ultimi modelli degli impianti compatti.

Massima qualità nella foratura dei circuiti stampati con throughput elevati
L’idoneità all’uso industriale è la richiesta principale posta ai sistemi laser nella produzione dei semiconduttori poiché è indispensabile saper padroneggiare condizioni produttive dure nelle aziende basate su tre turni di produzione, proprio come quella dei circuiti stampati. “Gli utenti del settore dei semiconduttori richiedono un alto grado di affidabilità nella regolazione delle prestazioni del laser oltre alla stabilità degli impulsi”, afferma Klaus Löffler, direttore delle vendite internazionali alla Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH. Un esempio tipico a riguardo sono i circuiti stampati moderni, attualmente fatti in più strati. Il cablaggio viene effettuato con dei fori di diametro inferiore a 100 µm, riempiti successivamente con del rame. “Alla Trumpf abbiamo sviluppato un comando capace di controllare ogni singola pulsazione del laser e di mantenere esattamente a livello l’efficienza e l’energia d’impulso, indipendentemente dagli influssi esterni. In questo modo è possibile conseguire dei risultati assolutamente ripetibili sui pezzi – anche nel caso di miscele complesse di materiali in rame, vetroresina e resina”, afferma Löffler. Le elevate potenze di picco nei laser a pulsazioni ultracorte consentono di lavorare questi sistemi compositi in una sola fase, riuscendo ad ottenere la geometria e la qualità desiderate con grande affidabilità e throughput nettamente superiori ai 1000 fori al secondo.

La LASYS 2014 promette grandi emozioni – anche grazie al contributo del suo vasto programma collaterale di altissimo livello: il Short Course “Conoscenze basilari del laser e lavorazione dei materiali con il laser” è dedicato ai visitatori senza o con poca esperienza del laser; il Forum “Lasers in Action” che consente agli espositori di mostrare l’utilizzo pratico dei sistemi laser a seconda dei casi; il Solution Center “Meet the experts” al quale esperti indipendenti, operanti negli istituti tedeschi di ricerca laser, rispondono alle domande sulla produzione laser poste dai visitatori; le “Giornate stoccardesi del laser (SLT)” con i contributi di celebri rappresentanti dell’industria e della scienza relativamente agli ultimi trend nella tecnica laser ed esempi di best practice; infine lo “Stuttgart Laser Marketplace”, un seminario sui mercati e i trend del settore della lavorazione laser di materiali.

Parallelamente alla LASYS si terranno, infine, nuovamente le fiere UKIP sull’automotive e la O&S, la Fiera internazionale specializzata in superfici e strati. Per la prima volta si svolgerà anche la parts2clean – Fiera leader internazionale per la pulizia industriale di parti e superfici – che rappresenterà una perfetta integrazione tematica e fornisce sinergie ai visitatori della fiera.

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