Fare luce sulle fabbriche del futuro Il progetto HALO finanziato dall’UE ha ampliato l’esistente tecnologia laser per la lavorazione dei materiali al fine di creare delle opzioni più adattabili, aumentando qualità e velocità operative, pur riducendo il costo complessivo. © Shutterstock Nel corso degli ultimi anni, l’utilizzo industriale di laser ad alta potenza, in particolare nell’automazione delle linee di produzione, è diventato sempre più comune. Essi sono usati con metallo, ceramica, vetro, semiconduttori e plastica per tagliare, marcare, congiungere e decorare. Per questo i laser sono adesso fondamentali per la produzione di molte delle cose che fanno parte delle nostre vite di ogni giorno, come ad esempio i componenti per i dispositivi elettronici che alimentano l’era dell’informazione. Tuttavia, una taglia unica non va bene per tutti; poiché processi e materiali variabili hanno bisogno di laser differenti. Affinché l’industria europea sia più competitiva a livello globale, essa ha bisogno di una generazione più adattabile di strumenti laser. Il progetto HALO intendeva dare vita a una tale svolta tecnologica. Entrare in forma L’utilizzo del laser nella scienza dei materiali prevede il bilanciamento di molte variabili complesse, come potenza, impulso, lunghezza d’onda, forma, durata e profilo del fascio. Attraverso la sperimentazione il team del progetto HALO ha stabilito l’attuale tecnologia all’avanguardia, con i risultati che sono stati archiviati in una banca dati. Inoltre, il processo di taglio a laser è stato analizzato meticolosamente con video ad alta velocità. Usando dei punti dati noti, i metamodelli hanno poi aiutato a verificare i migliori parametri per l’utilizzo del laser in vari scenari. Questi modelli hanno indicato delle strade proficue per una maggiore adattabilità, compresa una forma variabile del fascio. Il punto di luce che un laser genera quando illumina una superficie è più luminoso nel suo centro. L’intensità della luce si riduce allontanandosi dal centro, creando la classica forma a campana (distribuzione gaussiana). Tuttavia, questa disposizione non è ideale per tutti gli impieghi del laser. Altre forme potrebbero essere più adatte per il taglio di precisione, come ad esempio quelle che possiedono un effetto alone, con un cerchio più luminoso attorno a un centro più scuro. L’utilizzo di una tale forma modificata ha mostrato di migliorare l’efficienza di alcuni processi, con incrementi che raggiungono il 30 %. HALO ha soprattutto cercato di sfruttare l’adattabilità del taglio a laser per tre aree di impiego industriale. In primo luogo, esaminando l’utilizzo di sistemi guidati in fibra a onda continua (CW, continuous wave) per tagliare lastre di metallo (spessore 1mm - 25mm), che costituisce la quota di mercato più grande per l’utilizzo industriale del laser. Le tecniche di HALO hanno migliorato la qualità del bordo con una minore lunghezza dello scarto. In secondo luogo, orientandosi verso i laser pulsati che emettono a nuove lunghezze d’onda per il taglio del vetro e di lastre sottili di metallo (spesse meno di un mm), che rappresenta il mercato dei beni al consumo per oggetti come ad esempio telefoni cellulari e componenti per computer. Qui le tecniche hanno ridotto la ruvidità e hanno migliorato la resistenza alla flessione. Infine, analizzando il taglio del zaffiro utilizzando per la prima volta dei laser guidati da getto d’acqua, con le tecniche di HALO che riducono i danni da calore con una minore contaminazione. La forma delle cose a venire Poiché le progettazioni e i processi laser usati in HALO erano nuovi, il progetto ha sviluppato molti componenti, alcuni precedentemente non disponibili, che includevano; rastremazioni capillari, isolatori, modulatori acusto-ottici, un Q-switch acusto-ottico in cavità, e lamine a quarto d’onda segmentate per una polarizzazione su misura. Per quanto riguarda il taglio del metallo, è stata definita la polarizzazione ottimale del fascio laser in aggiunta a progressi nell’uso della videografia ad alta velocità nel processo. Inoltre, il progetto ha sviluppato un laser da 2 micron (µm) che potrebbe tagliare i polimeri trasparenti. Per quanto riguarda il taglio del vetro, sono stati ulteriormente sviluppati dei laser pulsati ultra brevi che utilizzano forme del fascio personalizzate e schemi con punti multipli. Questi hanno prodotto una migliore qualità e velocità di taglio, oltre ad aver ridotto al minimo problemi come ad esempio le micro crepe. Le conoscenze del progetto sono state raccolte nello strumento interattivo HALO IT-tool per la pianificazione e la valutazione, che consente agli operatori che lavorano mediante un’interfaccia di interrogare dei moduli e di accertare l’ottica e i processi laser ottimali per le loro esigenze. Forse la principale conseguenza del lavoro di HALO è che esso offre l’opportunità di usare un laser adattabile per procedimenti industriali, come ad esempio i robot che tagliano parti in gomma e metallo nella produzione di automobili, dove attualmente sono in funzione dei laser multipli. Per maggiori informazioni, consultare: Sito web del progetto HALO Paesi Regno Unito
