La rapida crescita dell’utilizzo dei laser in fibra
Dal loro ingresso nel mercato, orami dieci anni fa, i laser in fibra hanno registrato una crescita enorme. Diversi fattori hanno contribuito a questa crescita e hanno aperto nuovi orizzonti nel settore produttivo trattandosi di una tecnologia che consente progressi e vantaggi.
di Angela Greco
Quando i laser in fibra sono stati introdotti hanno ovviamente dovuto competere con altri tipi di sorgenti laser, quali YAG e CO2. In questa prima fase, tra i principali benefici dei laser in fibra, rispetto alle sorgenti laser esistenti, possiamo sicuramente citare la facilità di manutenzione, la precisione del suo allineamento e la non necessità di materiale di consumo costoso. Ben presto però, le velocità di taglio dei laser in fibra sono aumentate fino al punto da diventare un vantaggio primario rispetto alle tecnologie laser esistenti. Anzi, nel corso degli anni, le velocità sono diventate così importanti da essere considerate un beneficio superiore a quello dei bassi costi operativi. Un laser in fibra, infatti, può tagliare, a parità di potenza, una lamiera sottile tre volte più velocemente di un laser CO2. Il notevole aumento della produttività ha dunque portato i laser in fibra ad avere una curva di crescita rapida e a guadagnare sempre più quote di mercato rispetto ad altre sorgenti nel settore del taglio industriale. Con la crescita del mercato del taglio laser con sorgenti in fibra è anche cresciuta e migliorata la tecnologia che sta alla base di questi laser. I diodi di pompa sono stati, infatti, ottimizzati, il loro costo per Watt è diminuito mentre le loro prestazioni sono decisamente migliorate.
Nuovi mercati cui si rivolgono i laser in fibra
Tra le novità che sono state introdotte dai laser in fibra c’è la capacità di tagliare e saldare metalli altamente riflettenti come ottone, alluminio, rame, oro e argento. I laser CO2 o YAG erano e sono sicuramente più sensibili ai guasti durante la lavorazione di questi metalli a causa della radiazione laser riflessa dalla superficie durante il processo. I laser in fibra sembra abbiano risolto questa problematica. Un laser in fibra può essere utilizzato per lavorare materiali altamente riflettenti per diverse applicazioni, quali il taglio di rame di spessore elevato per connessioni elettriche, il taglio di rame sottile per scopi architettonici, il taglio o la saldatura di oro e argento per articoli di gioielleria, la saldatura di alluminio per telai di aerei o automobili e molto altro. Un altro mercato in cui il laser in fibra rappresenta una tecnologia chiave è quello della produzione di batterie per veicoli elettrici. Storicamente, le lamine degli elettrodi nella cella della batteria vengono tranciate, tagliate o fustellate. Questi processi provocano l’usura degli utensili da taglio e non sono flessibili quando si tratta di modificare i disegni dei pezzi. I laser in fibra, al contrario, possono essere riprogrammati rapidamente per tagliare forme diverse e la mancanza di contatto diretto tra il materiale ed il laser elimina la necessità di sostituire periodicamente set di stampi e lame. La stampa 3D in metallo, o la produzione additiva, è un’altra area resa possibile e reale dai laser in fibra. Si possono ottenere risoluzioni molto fini delle parti stampate, così come ottime proprietà meccaniche dei materiali.
Le applicazioni future per i laser in fibra
Si prevede che l’utilizzo dei laser in fibra nell’additive manufacturing e nel taglio dei metalli crescerà nei prossimi anni. Nonostante la produzione additiva sia ancora nelle prime fasi, è evidente che non sia un trend destinato ad arrestarsi. Il taglio laser in fibra continua a essere più economico e genera una maggiore produttività a costi ridotti. Questo consentirà ai laser in fibra di essere utilizzati per applicazioni che oggi vengono eseguite con tecnologie non laser come waterjet, plasma e tranciatura.
L’aumento della potenza offerto dai laser in fibra è evidente, i primi laser avevano un range di potenze tra 1 e 2 kW. Oggi l’industria richiede una potenza di 3 – 6 kW e velocità di lavorazione sempre più rapide. Si prevede che in futuro il settore tenderà a chiedere livelli di potenza superiori ai 10 kW. Le lavorazioni in remoto sono un’altra area in cui i laser in fibra hanno l’opportunità di una crescita significativa. Questo tipo di processo utilizza uno scanner per direzionare il fascio laser da remoto. Una testa scanner rispetto a una tradizionale testa da taglio o saldatura lavora a velocità molto più elevate, in particolare i tempi di salto, quando ci si muove tra le diverse aree del pezzo, vengono ridotti enormemente. Oggi la saldatura remota è generalmente utilizzata solo per applicazioni ad alto volume come la saldatura di portiere, carrozzerie o sedili di automobili. L’introduzione dei laser in fibra ad elevata potenza, fino ai 4 kW, e delle teste scanner con funzionalità a medio raggio e costi inferiori potrebbero aprire nuovi mercati per la saldatura laser, come l’industria leggera e la produzione di mobili per ufficio e di elettrodomestici. Queste opportunità di crescita dei laser in fibra richiedono che le prestazioni continuino a migliorare e il prezzo a scendere. La versatilità e la produttività offerte dai laser in fibra continueranno a dare a questa tecnologia un ruolo rilevante nell’industria moderna per il taglio, la saldatura e per le altre applicazioni di lavorazione dei materiali.