Osservare il processo di taglio del laser a fibra è un'esperienza straordinaria, poiché le taglierine spesso lavorano a velocità così elevate da assomigliare più a stampanti che a macchine per il taglio del metallo. Questo è diventato possibile grazie alle moderne soluzioni tecnologiche utilizzate nei sistemi di alimentazione che consentono alle taglierine di muoversi a velocità che spesso superano i 250 m/min.
Tuttavia, la velocità di alimentazione stessa non si traduce direttamente nell'efficienza del dispositivo. Quest'ultima dipende da altri fattori - ad esempio, la potenza del laser. Se è troppo bassa, la velocità di taglio sarà semplicemente ridotta. D'altra parte, una bassa dinamica della taglierina impedirà un'implementazione rapida del progetto anche con un'alta potenza del laser, e la sostituzione manuale del foglio significherà che una taglierina potente e veloce rimarrà inattiva in attesa dei successivi processi di taglio.
Potenza del Laser
La potenza più elevata dei laser a fibra attualmente disponibili raggiunge i 15 kW, mentre solo pochi anni fa era di 6 kW. I livelli di potenza sono molto alti e sembrerebbero raggiungere valori limite. Tuttavia, da un punto di vista puramente tecnologico, tale limite non esiste - la potenza dei moderni sistemi di saldatura laser a fibra può superare i 100 kW [1]. Quindi non si tratta solo di potenza. Il problema attualmente è il sistema di distribuzione del raggio laser. Le teste di taglio in fibra ottica con potenza da 1 a 6 kW non gestiscono bene la densità energetica dei laser ad altissima potenza, e molti produttori hanno grandi problemi con la durabilità delle teste a potenze superiori a 6 kW.
D'altra parte, i dispositivi che operano con potenze di 8, 10, 12 o 15 kW e garantiscono l'affidabilità e il tempo di funzionamento necessari per lavorare negli stabilimenti di produzione possono essere offerti solo da quei produttori di laser a fibra che hanno investito somme considerevoli in sviluppo e ricerca, ottimizzato i sistemi di distribuzione del raggio in fibra ottica, e garantito anche l'assenza di contaminazione ottica. Tuttavia, le loro macchine sono, per ovvie ragioni, molto più costose delle taglierine che operano a potenze inferiori.
Per questo motivo, la maggior parte dei sistemi disponibili sul mercato offre potenze che vanno da 1 a 6 kW.
Potenza del Laser e Tipo di Materiale
Quando si sceglie un laser a fibra, la sua potenza dovrebbe essere adattata all'applicazione specifica, cioè, determinare che tipo di lavoro svolgerà e il tipo di materiale da processare. Le taglierine laser possono essere utilizzate per tagliare, fustellare e incidere un'ampia gamma di materiali, come: metalli, alluminio, vetro, legno, plastica, acrilico e molti altri.
Un altro parametro da considerare è - oltre alla dimensione del foglio di metallo o della parte, che semplicemente deve entrare nella taglierina - lo spessore e il tipo di materiale da tagliare. Qui si applica la regola generale che più spesso e denso è il materiale, maggiore è la potenza laser necessaria per tagliarlo.
Lo spessore del materiale è in realtà l'unica limitazione per la tecnologia laser - i laser a fibra sono imbattibili quando si tratta di tagliare materiali sottili. Purtroppo, per materiali con uno spessore superiore a 25 mm, si dovrebbe considerare un'altra tecnologia o acquistare una macchina con una potenza superiore a 6 kW.
Come guida approssimativa, si può assumere che una taglierina laser con una potenza di:
| Potenza laser | 1kW | 2kW | 3kW | 4kW | 6kW |
Consente di tagliare materiali con uno spessore di:
| Acciaio dolce | 8mm | 12mm | 16mm | 20mm | 25mm |
| Acciaio inossidabile | 4mm | 6mm | 8mm | 10mm | 12 mm |
| Alluminio | 4mm | 6mm | 8mm | 12mm | 15mm |
Naturalmente, questi dati possono differire per soluzioni specifiche, e per questo motivo, è meglio contattare il produttore della taglierina laser selezionata prima di acquistarla.
Ricordiamo anche che la potenza del laser influisce non solo sullo spessore del materiale da tagliare e sulla velocità del processo di taglio. Le taglierine laser ad alta potenza offrono anche una migliore qualità e ripetibilità del processo di taglio, e permettono di ignorare piccole deviazioni nella struttura del materiale.
Infine, la scelta di un laser a fibra con potenza specifica è associata a un altro aspetto fondamentale, se non il più importante, dell'impresa, che è la redditività della produzione.
Costi di Produzione
Scegliendo un laser ad alta potenza, otteniamo non solo una maggiore efficienza ma anche un significativo aumento dei costi di produzione associati all'alto prezzo del dispositivo stesso e al maggior costo del suo funzionamento - raddoppiare la potenza aumenta il costo di funzionamento del laser dal 20 al 30 percento.
Tuttavia, questi costi potrebbero non essere così significativi se la potenza aggiuntiva consente una significativa riduzione del processo di taglio e una maggiore efficienza, poiché rappresentano comunque una frazione dei costi fissi, che includono, tra gli altri: stipendi degli operatori, costi di programmazione, costi infrastrutturali, tasse, ammortamento delle attrezzature (rate di leasing), spedizione, costi generali e amministrativi, e naturalmente costi delle materie prime.
Nella maggior parte degli impianti di produzione, queste spese superano di gran lunga il costo di funzionamento del laser, perché, mentre i costi di acquisto di una taglierina laser sono elevati, la situazione cambia radicalmente quando la macchina inizia a lavorare. I costi del taglio laser sono relativamente bassi.
Quando si sceglie una taglierina laser, si dovrebbe optare per un dispositivo che soddisfi le esigenze di produzione non solo al presente ma anche nel prossimo futuro. E poiché la tecnologia di taglio laser si è sviluppata molto rapidamente negli ultimi anni, è necessario non solo ricercare l'offerta di mercato e conoscere le ultime soluzioni, ma anche discutere eventuali dubbi con gli specialisti. Tale approccio consentirà di scegliere il dispositivo migliore, evitare costi inutili e, cosa più importante, aumentare il vantaggio competitivo dell'azienda.
Tenendo conto della potenza del laser e della dinamica della macchina, vale la pena ricordare che una potenza più elevata consente un taglio più rapido, soprattutto di materiali più spessi, e una maggiore dinamica della macchina consente una maggiore efficienza di lavoro, soprattutto nel caso di materiali più sottili. Per quanto riguarda il carico e lo scarico del materiale, la produzione non può essere effettuata durante queste operazioni. Quindi più veloci sono, meglio è.
Pertanto, quando si sceglie una taglierina a fibra, ci si dovrebbe concentrare sui tre fattori più importanti che influenzano l'efficienza di un laser a fibra - potenza del laser, dinamica della macchina e velocità delle operazioni di carico/scarico del materiale. E la potenza del laser dovrebbe essere adeguatamente abbinata alle applicazioni e ai materiali processati.
[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667