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Las fábricas del futuro avanzan como un rayo

El proyecto HALO, financiado con fondos europeos, ha logrado avances en el uso de la tecnología láser para el procesamiento de materiales al ofrecer opciones más adaptables, aumentar la calidad y velocidad operativa y, al mismo tiempo, abaratar los costes.

En los últimos años se viene popularizando el uso industrial de láseres de gran potencia, principalmente para la automatización de las líneas de producción. Se emplean para cortar, marcar, unir y grabar patrones en metales, cerámicas, vidrios, semiconductores y plásticos. Así, estos láseres son hoy día un elemento inherente a la producción de multitud de objetos protagonistas de nuestra vida diaria, por ejemplo numerosos componentes de los dispositivos electrónicos que impulsan la actual era de la información. Pero no existe ningún láser de aplicación universal; se necesitan distintos tipos para los diversos procesos y materiales. En consecuencia, para aumentar su competitividad a escala mundial, la industria europea precisa de una generación de herramientas láser más adaptables. El proyecto HALO se propuso realizar esa hazaña. Hora de ponerse en forma Para utilizar láseres en la ciencia de materiales, hay que equilibrar numerosas variables complejas, como la potencia, el pulso, la longitud de onda, la forma, la duración y el perfil del haz. Por medio de diversos experimentos, el equipo de HALO alcanzó un nuevo estado de la técnica y reunió sus resultados en una base de datos. Además, analizó meticulosamente el proceso de corte con láser gracias a grabaciones en vídeo de alta velocidad. Empleando puntos de datos conocidos, se elaboraron meta-modelos que ayudaron a determinar los parámetros óptimos para el uso del láser en distintas situaciones. Estos modelos permitieron inferir opciones fructíferas para incrementar la adaptabilidad, por ejemplo, variar la forma del haz. El punto de luz generado por un láser cuando se proyecta sobre una superficie es más brillante en su centro. La intensidad de la luz se reduce cuando más alejado de ese centro, creando así la clásica curva con forma de campana (distribución gaussiana). Sin embargo, esta disposición no es idónea para todas las aplicaciones de láser. Otras formas podrían ser más adecuadas para el corte de precisión, por ejemplo las que posean un efecto de halo, esto es, un anillo más brillante en torno a un centro de menor intensidad. Se ha demostrado que utilizando una forma alterada se puede incrementar la eficiencia de algunos procesos en hasta un 30 %. El equipo de HALO procuró principalmente aprovechar la adaptabilidad del corte con láser en tres ámbitos de aplicación industrial. En primer lugar, estudiando el uso de sistemas de onda continua guiada por fibra para cortar planchas de metal (con un grosor de entre 1 y 25 mm), lo cual representa la mayor cuota de mercado en lo que concierne al uso de láser en el ámbito industrial. Las técnicas de HALO mejoraron la calidad del borde y acortaron la longitud de la escoria. En segundo lugar, examinando láseres pulsados que emiten a nuevas longitudes de onda para el corte de planchas de metal finas y de vidrio (de un grosor inferior a un milímetro), lo cual es representativo del mercado de consumo relativo a los teléfonos móviles, los componentes de ordenadores, etcétera. En esta área, las técnicas empleadas redujeron la aspereza e incrementaron la resistencia a la flexión. Por último, analizando el corte con zafiro empleando de forma pionera láseres guiados por chorro de agua, en cuyo caso las técnicas de HALO redujeron el daño por calor y también la contaminación. Dando forma al futuro Puesto que los diseños y procesos con láser utilizados en HALO eran novedosos, el proyecto desarrolló numerosos componentes, algunos totalmente inéditos, por ejemplo: puntas cónicas capilares, aislantes, moduladores acústico-ópticos, un conmutador rápido acústico-óptico del factor Q en cavidad, y láminas de onda segmentadas para lograr una polarización personalizada. En lo referente al corte de planchas de metal, se estableció la polarización óptima del haz de láser y, de paso, se lograron avances en el uso de videografía de alta velocidad. Por añadidura, el equipo del proyecto desarrolló un láser de dos micras capaz de cortar polímeros transparentes. En cuanto al corte de vidrio, se desarrolló en mayor medida los láseres de pulsos ultra breves empleando formas de haz personalizadas y patrones de múltiples puntos. Con todo esto se consiguió una mayor velocidad y calidad de corte y se redujo notablemente la incidencia de problemas como la aparición de microgrietas. Las lecciones aprendidas a lo largo del proyecto se incluyeron en la herramienta interactiva HALO IT con fines de planificación y evaluación. Con esta herramienta, los operarios pueden, a través de una interfaz, cursar módulos que les ayuden a determinar los procesos y los parámetros ópticos de láser idóneos para sus necesidades. Quizás la principal consecuencia de la labor realizada en HALO sea que ofrece la oportunidad de utilizar un láser adaptable para procesos de fábrica, por ejemplo el corte robótico de piezas de caucho y metal en la producción automovilística, donde ya se emplean multitud de láseres. Para más información, consulte: Página web del proyecto HALO

Países

Reino Unido

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