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Sep 28, 2023

Le teste laser compatte guidano la lavorazione laser industriale

Global trends toward reducing carbon footprint and operational costs as well as

Le tendenze globali verso la riduzione dell’impronta di carbonio e dei costi operativi, nonché la spinta verso strumenti di lavorazione ad alta precisione, hanno portato a una crescente domanda di sistemi laser compatti che possano essere implementati negli impianti di lavorazione e nelle linee di produzione.

All'inizio di quest'anno, Opt Lasers ha lanciato la prima testa laser compatta al mondo a tre diodi laser per macchine CNC, vale a dire PLH3D-15W, mentre la prossima versione di Opt Lasers, un laser compatto a sei diodi laser, PLH3D-30W, attende il suo lancio a giugno. Le teste laser PLH3D-15W e PLH3D-30W sono state sviluppate come linee di prodotti successive alla serie compatta PLH3D-6W di Opt Lasers Grav. L'innovazione introdotta dalla progettazione di questi prodotti è stata riconosciuta sotto forma di ricezione di un finanziamento dell'UE per implementare queste soluzioni. Questi prodotti innovativi tracciano la strada verso un futuro più sostenibile poiché le crescenti applicazioni richiedono soluzioni versatili, ma compatte ed efficienti dal punto di vista energetico. Le testine laser PLH3D-15W e PLH3D-30W emettono luce a 445 nm, che viene assorbita in modo più efficiente rispetto ai raggi laser IR o CO2 da molti materiali tagliati o incisi al laser. Ciò si traduce in un minore consumo energetico necessario per la lavorazione laser del materiale scelto, che è molte volte inferiore al consumo energetico di un laser CO2 equivalente.

Sistema a basso consumo energetico

Uno dei principali vantaggi dei sistemi laser da 30 W e 15 W di Opt Lasers risiede nel loro basso consumo energetico e nella mancanza di necessità di un alimentatore ad alta tensione. PLH3D-15W e PLH3D-30W raggiungono un consumo energetico rispettivamente di 52,1 W e 104 W e possono essere alimentati con alimentatori da tavolo. Il loro consumo energetico massimo è rispettivamente <85 W e <180 W. Al contrario, il rapporto di conversione della potenza elettrica/ottica per i laser a tubo CO2 è pari a circa il 7,5%. Pertanto, un tubo di CO2 con potenza ottica di 30 W consuma circa 400 Watt di energia elettrica.

Progettato per resistere alle condizioni degli impianti di lavorazione industriale

La stabilità del design interno è fondamentale per le prestazioni del sistema laser. La lavorazione industriale richiede un sistema in grado di sopportare intensi movimenti di martellamento e vibrazioni della macchina. Il design del sistema delle teste laser Opt Lasers da 15 W e 30 W è stato concepito per resistere al movimento del martello e alle oscillazioni tipiche degli impianti di lavorazione industriale e delle macchine CNC. Ciò si ottiene con alloggiamenti stabili di diodi laser e supporti per specchi. L'innovazione introdotta dal progetto ha portato a ricevere un finanziamento dell'UE per implementare questa soluzione.

Alta precisione e assorbimento

Finora la lavorazione laser industriale ha utilizzato tipicamente moduli laser YAG a stato solido ingombranti e pesanti, normalmente basati su cristalli Nd:YAG o Yb:YAG. I laser YAG al neodimio o all'itterbio sono solitamente laser pulsati che laser nell'IR rispettivamente a 1064 nm e 1030 nm, soffrendo effettivamente di un basso assorbimento di potenza su molti tipi di materiali. I laser a CO2 in genere presentano un assorbimento di potenza ancora inferiore e quindi una minore efficienza di elaborazione. L'assorbimento di potenza sul rame può arrivare fino al 5% per un laser IR, mentre i laser CO2 non possono elaborarlo affatto poiché l'assorbimento di un laser CO2 sul rame è inferiore all'1%. Inoltre, i laser IR raggiungono una scarsa scala di grigi se utilizzati per l'incisione del legno.

Al contrario, il raggio laser emesso dai moduli laser blu basati su diodi laser Nichia da 445 nm, come PLH3D-15W e PLH3D-30W, presenta un assorbimento molto migliore su molti materiali comunemente lavorati. Un coefficiente di assorbimento più elevato si traduce in una maggiore produttività possibile e consente la lavorazione di un dato materiale con maggiore precisione e un minore consumo energetico. Per i metalli i coefficienti di assorbimento sono pari a: 445 nm - 65%, IR YAG - 5%, CO2 - <1% per il rame; 445 nm - 45%, IR YAG - 35%, CO2 - <3% per acciaio inossidabile; 445 nm - 85%, IR YAG - 70%, CO2 - 6% per il titanio. Tuttavia, vale la pena notare che solo il PLH3D-30W è adatto per la microsaldatura o l'incisione del rame poiché il PLH3D-15W ha una potenza ottica troppo bassa per questo particolare compito a causa dell'elevata conduttività termica del rame.