Il taglio laser non è un’invenzione moderna, sebbene stia recentemente spopolando anche tra gli hobbysti. Nel 1965, la prima macchina da taglio laser di produzione fu utilizzata per praticare fori nelle matrici diamantate. Il processo fu perfezionato dagli inglesi e poi adottato su larga scala nel corso degli anni Settanta per tagliare il titanio nelle lavorazioni aerospaziali.
Il suo successo è da ascrivere a diversi motivi. Vediamo perché le macchine taglio laser sono così diffuse.
Come funzionano le macchine taglio laser?
Come può suggerisce il nome, il taglio laser consente di tagliare un materiale mediante un raggio laser. Il macchinario che gestisce questo processo permette di tagliare, perforare ed incidere metalli, legno e quant’altro in forme complesse con le quali i trapani più convenzionali avrebbero difficoltà. Una vasta gamma di materiali e dimensioni di spessore può essere tagliata con i laser, rendendolo un processo pratico e adattabile.
Il processo funziona facendo passare un raggio laser mirato e preciso attraverso il materiale da lavorare. L’ottica laser e il CNC (controllo numerico computerizzato) vengono utilizzati per indirizzare il materiale o il raggio laser generato. Un laser per il taglio di materiali utilizza un sistema di controllo del movimento per seguire un codice CNC o G del modello da tagliare sul materiale. Il laser fondamentalmente scioglie il materiale su cui viene indirizzato, quindi il concetto è più simile alla fusione che non al taglio vero e proprio inteso in maniera tradizionale. Ciò significa che può facilmente tagliare da materiali leggeri come tessuti fino a metalli più resistenti e pietre preziose come i diamanti.
È possibile utilizzare un raggio pulsato o un raggio ad onda continua: il primo erogato in brevi raffiche mentre il secondo funziona in modo continuo. È possibile controllare l’intensità del raggio, la lunghezza e l’emissione di calore a seconda del materiale con cui si sta lavorando, nonché utilizzare uno specchio o una lente speciale per focalizzare ulteriormente il raggio laser. Il taglio laser è un processo estremamente preciso, grazie all’alto livello di controllo che viene offerto dalla macchina.
Esistono tre tipi principali di taglio laser:
Taglio laser C02
Il taglio C02 si ottiene usando un laser a gas. Il gas in questione è una miscela di anidride carbonica che è stata elettricamente stimolata. Il taglio C02 viene spesso utilizzato su materiali non metallici poiché hanno una lunghezza d’onda di 10,6 micrometri.
Taglio laser a cristallo
Questo metodo utilizza laser nd: YAG (ittrio-alluminio-granato) e laser nd: YVO (ittrio di ittrio drogato al neodimio). Si tratta di cristalli che appartengono al gruppo dei laser a stato solido e hanno la stessa lunghezza d’onda dei laser a fibra, circa 1,064 micrometri. Ciò significa che sono utili sia per i metalli che per i non metalli.
Taglio laser a fibra
Nelle macchine taglio laser a fibra, il taglio avviene tramite la trasmissione del fascio di energia direttamente dai diodi e cavi di fibra. Grazie alla sua lunghezza d’onda ridotta, ha un miglior assorbimento del fascio del materiale tagliato, consentendo il taglio di metalli come ottone e rame.
Con una lunghezza d’onda di soli 1.064 micrometri, i laser in fibra producono un punto di taglio estremamente ridotto (fino a 100 volte più piccolo rispetto al CO2) che lo rende ideale per il taglio di materiale metallico riflettente. Questo è uno dei principali vantaggi della fibra rispetto alla CO, insieme ai tempi di elaborazione ridotti, alla manutenzione minima e alla maggiore produttività a parità di costi.
La velocità di taglio massima (velocità di produzione) è limitata da una serie di fattori tra cui potenza del laser, spessore del materiale, tipo di processo e proprietà del materiale. I comuni sistemi industriali (≥1 kW) tagliano il metallo in acciaio al carbonio da 0,51 a 13 mm di spessore.
I vantaggi del taglio laser
C’è un numero enorme di vantaggi nell’utilizzo di questa tipologia di macchine (ecco per esempio una selezione di impianti taglio laser industriali) rispetto ad altre forme di taglio più convenzionali.
Tagli di alta precisione
Il taglio laser utilizza un laser estremamente piccolo e potente che fornisce un raggio di luce focalizzato sul materiale che sta tagliando con estrema precisione. Il potente laser fonde ed evapora il materiale con una precisione senza pari, con tolleranze tipiche da 0,003 mm a 0,006 mm, nella maggior parte dei casi. Al contrario, una taglierina al plasma di solito ha una tolleranza di circa 0,02 mm e alcuni utensili da taglio hanno tolleranze fino a 1-3 millimetri o più. Quando sono richieste precisione e velocità estremamente elevate, i laser cutter sono quasi sempre la scelta migliore. Questo è uno dei motivi per cui il taglio laser viene spesso utilizzato nell’industria aerospaziale, dove le tolleranze sono estremamente rigide.
Bassi tempi di consegna e costi inferiori
Uno dei migliori vantaggi di un taglio laser è che è economico anche per progetti a tiratura limitata. Questo perché un laser non richiede alcun tipo di utensile che deve essere personalizzato o modificato per il tuo progetto o per un determinato lavoro. Inoltre, non presenta superfici di taglio fisiche che si usurano.
Per creare un componente o una parte con un dispositivo di taglio laser, è sufficiente un materiale da tagliare, un dispositivo di taglio laser e uno schema che può essere caricato nel computer. Ciò riduce i costi complessivi anche per i progetti di piccoli lotti, in particolare se confrontati con gli utensili e la produzione tradizionali.
Gli strumenti laser hanno anche meno parti mobili meccaniche, il che riduce i costi di manutenzione e delle operazioni e aiuta a mantenere bassi i costi di utilizzo di un’azienda di taglio laser.
Non provoca danni o deformazioni, anche a materiali sottili
Un malinteso comune sul taglio laser è che l’alto calore provochi molta distorsione e deformazione. Ma questo non è vero. La zona interessata dal calore del taglio laser è in realtà piuttosto piccola e in genere non causa problemi con la tolleranza della parte o del componente. Per questo motivo, i laser sono in realtà ideali per il taglio di materiali estremamente sottili. Il laser taglia il materiale così rapidamente da non surriscaldarlo e quindi deformarlo.
Estrema versatilità di taglio
Quando si tratta di vantaggi del taglio laser, questo è un vantaggio importante. Il taglio laser può essere utilizzato per una grande varietà di compiti diversi e non solo per tagliare completamente un materiale. I laser possono anche essere utilizzati per la perforazione, la marcatura e l’incisione, solo per citare alcune funzioni, senza la necessità di sostituire o cambiare alcun attrezzo.
Non solo, ma i laser cutter possono essere utilizzati su quasi tutti i materiali. Dai metalli ferrosi come l’acciaio inossidabile al rame, all’alluminio, all’ottone e persino ad altri materiali come materiali compositi, legno, plastica e persino alcuni tipi di tessuti. Un taglio laser può essere utilizzato per tagliare qualsiasi cosa.
Mentre i laser di solito non sono adatti per metalli estremamente spessi – dove può essere raccomandata una macchina per il taglio al plasma – la versatilità del taglio laser lo rende una parte fondamentale della moderna lavorazione.