La marcatura laser profonda: una nuova soluzione per un vecchio problema

Fu nel lontano 1988 che il Centro Ricerche Fiat (CRF) di Orbassano in provincia di Torino, si fece promotore di una ricerca applicata volta a risolvere l’esigenza industriale di effettuare marcature profonde nel campo automobilistico con l’impiego di laser, superando le tecniche sperimentate della marcatura a punzone o della micropercussione. Più precisamente, si desiderava poter incidere caratteri alfanumerici sul ponte della sospensione posteriore della FIAT Tipo, direttamente sulla linea di montaggio, in modo che risultassero chiaramente leggibili dopo la verniciatura.

di Daniele Rossini

Dopo un’impegnativa sperimentazione di laboratorio fu deciso con successo l’impiego di un laser Nd:YAG impulsato pompato a lampada con una potenza d’uscita di 300 W: non propriamente un marcatore! L’azienda che si fece carico della sperimentazione, della realizzazione e installazione del sistema fu la società Laser Italia srl di Solbiate Arno.
Oggi nell’industria automobilistica la problematica della marcatura profonda è sempre presente e la società RIDIX Spa di Grugliasco (TO) l’anno scorso ne è stata direttamente interessata. Per la risoluzione dello specifico, ha coinvolto la società M-PIX di Gallarate che ha, nel suo patrimonio storico, anche la lontana esperienza di quella prima marcatura profonda fatta in Italia.

Una solida tradizione che viene da lontano
M-PIX è oggi una nuova presenza industriale nel panorama laseristico italiano. Il fondatore è l’ingegner Maurizio Cucchi che, personalmente e professionalmente, fu coinvolto proprio dal Centro Ricerche Fiat di Orbassano nella realizzazione della storica macchina dedicata a risolvere il problema della marcatura profonda, visibile dopo verniciatura. La partnership con un solido Gruppo industriale tedesco, la Murrplastik GmbH , ha creato una chimica perfetta per una ricetta industriale di successo.
M-PIX oggi produce sorgenti laser a stato solido in una struttura industriale della quale è parte essenziale un attrezzato laboratorio di ricerca e sviluppo che, oltre a coordinare e seguire la produzione, si fa carico della sperimentazione – progettazione nonché realizzazione di nuovi sistemi dedicati a particolari esigenze di mercato e/o capitolati specifici per Clienti OEM.
La struttura si pone sul mercato internazionale sia con sistemi laser automatici a “misura” d’utente, sia con apparecchiature finite “general purpose”, sempre nel rigoroso rispetto di tutte le normative.

La fase evolutiva e la soluzione odierna
La sperimentazione svolta a individuare la sorgente laser idonea all’applicazione odierna ha portato M-PIX a selezionare una sorgente laser IPG Photonics, della serie QCW, caratterizzata da prestazioni ancora oggi non uguagliate da altri Concorrenti. L’impulso laser viene generato da diodi con durata di millisecondi e quindi amplificato dalla fibra a Itterbio con altissima efficienza e brillanza. La sorgente QCW utilizzata nell’applicazione ricopre nella sostanza le prestazioni del laser eccitato da lampada da 300 W che fu utilizzato nell’applicazione primigenia, ma con vantaggi di efficienza, economicità, foot-print contenuto e prestazioni che rappresentano i presupposti attuali per una concreta diffusione dell’applicazione in ambito industriale. Il procedimento qui illustrato è stato messo a punto con la collaborazione di IPG Photonics Italia nel laboratorio applicazioni sperimentali a Cerro Maggiore (MI). La marcatura è stata eseguita da una classica testa scanner, con un obiettivo a campo piano con lunghezza focale 400 mm, con possibilità anche di usare uno Z dinamico.
Il componente fondamentale del sistema, in grado di evitare l’accumulo di scorie di risolidificazione lungo il solco marcato, è stato concepito e sviluppato da M-PIX. L’ugello gas-dinamico (patent pending), così è stato chiamato il dispositivo, segue dinamicamente il percorso di marcatura, restando sempre in prossimità della zona di interazione del fascio laser col metallo, in tal modo da espellere e allontanare i residui fusi metallici e lasciare un netto solco che risulterà leggibile anche da sistemi automatici dopo l’operazione di verniciatura del componente. In conclusione, “laseristicamente” parlando, la tecnica qui impiegata è stata resa possibile dall’altissima qualità modale di emissione del Fiber Laser QCW, non certo confrontabile con le sorgenti del “secolo scorso” in cui si potevano usare solo sorgenti Yag di modesta brillanza e modestissima efficienza.
Ragionevolmente, si parlerà sempre più diffusamente di marcatura profonda intesa come processo tecnologico ormai consolidato. Il laser QCW, ampiamente qui sperimentato, si imporrà come futura soluzione ottimale sia per la qualità del fascio che per la sua flessibilità in termini di potenza e di velocità. Sarà da vedere come la soluzione definitiva per le applicazioni sulle grandi linee di produzione industriale.