Che cos'è il taglio laser? Una guida approfondita

Negli ultimi anni, quasi 70% di produttori hanno utilizzato il taglio laser per una produzione accurata ed efficiente. Le macchine da taglio industriali utilizzano un raggio laser concentrato per incidere con precisione i materiali. Ne hanno bisogno settori come quello automobilistico, aerospaziale e della moda. Grazie alla sua precisione, il laser è ideale per la produzione di grandi dimensioni e il design personalizzato, tra cui, ma non solo, il moderno design del cancello tagliato al laser e la ringhiera del balcone tagliata al laser.
Nel frattempo, questo articolo offrirà una panoramica di base su cosa è il taglio laser, come funziona, la sua storia, i materiali utilizzati, le applicazioni, i vantaggi e gli svantaggi.

Che cos'è il taglio laser?

Il taglio laser è un processo di produzione preciso in cui un raggio laser ad alta potenza viene diretto attraverso un'ottica per tagliare, incidere o incidere i materiali con tolleranze entro i micron.

Tipi di macchine di taglio laser CNC

• Macchine da taglio laser CO2.
• Macchine per il taglio laser in fibra.
• Macchine per il taglio laser Nd (granato di alluminio ittrio drogato di neodimio).
• Macchine da taglio laser UV.
• Macchine da taglio laser verdi.
• Mini macchine da taglio laser.

Componenti chiave

Le macchine per il taglio laser del metallo hanno una sorgente laser, un letto di taglio e un sistema di movimento controllato da CNC. La sorgente laser genera un raggio ad alta energia per tagliare. Il piano di taglio è il luogo in cui viene posizionato il materiale per il movimento lungo gli assi per posizionare il materiale sotto il laser. L'ottica, che comprende lenti e specchi, dirige il raggio laser sul materiale. L'azoto o l'ossigeno possono migliorare l'efficienza del taglio, espellendo il materiale fuso o evitando l'ossidazione. Un sistema di controllo gestisce le operazioni della macchina e traduce i file di progettazione in percorsi di taglio.

Come funziona il taglio laser?

Fasi del processo di base coinvolte

1. Generazione del raggio laser attraverso il pompaggio elettrico/ottico.
2. Erogazione del fascio tramite componenti ottici (specchi/fibre ottiche).
3. Focalizzazione del fascio su un punto preciso della superficie del materiale.
4. Iniziare il taglio mentre si perfora il materiale.
5. Spostamento del fascio lungo il percorso di taglio.
6. Regolazione della velocità e della potenza di taglio in base allo spessore del materiale.
7. Rimozione del materiale fuso (kerf) tramite gas di assistenza.
8. Monitoraggio della qualità del taglio con una macchina CNC per il taglio laser dei metalli.

Sistemi di controllo

I sistemi CNC guidano il laser da taglio con precisione in geometrie complesse e applicazioni ad alta tolleranza. Convertono i modelli CAD in istruzioni della macchina e controllano il movimento del laser lungo gli assi X, Y e Z. Il CNC regola anche la potenza del fascio, l'altezza di messa a fuoco e la pressione del gas per ottenere le condizioni di taglio ideali. Per esempio, in una macchina per il taglio laser dei metalli, il Lavorazione CNC compensa le variazioni di spessore del materiale per ridurre il rischio di difetti.

Storia del taglio laser

La prima macchina laser di produzione ha praticato fori per stampi in diamante nel 1965. Il Western Electric Engineering Research Center ha prodotto questa apparecchiatura. In seguito, gli inglesi hanno inventato il taglio dei metalli a getto d'ossigeno assistito da laser nel 1967. Nei primi anni '70, la tecnica di taglio è stata sviluppata per il titanio nelle applicazioni aerospaziali. D'altra parte, i laser CO2 venivano utilizzati anche per tagliare i tessuti, poiché erano troppo deboli per superare la conduttività termica dei metalli.

Materiali utilizzati nel taglio laser

Metalli

Il taglio laser viene utilizzato per acciaio, alluminio, ottone e rame. I pezzi tagliati al laser in ottone sono standard nelle industrie che necessitano di disegni precisi e complicati. La riflettività dei metalli nei processi di incisione laser oro argento e di taglio richiede impostazioni laser speciali per evitare danni da riflessione del raggio.

Acrilico

L'acrilico è preferito per il taglio laser grazie ai suoi bordi puliti e lucidi. Una macchina laser specializzata per l'acrilico aiuta ad evitare il surriscaldamento e a garantire tagli uniformi. La macchina laser per il taglio dell'acrilico deve avere una ventilazione adeguata per i fumi, che potrebbero essere tossici se non controllati.

Legno

Il legno è multiuso per il taglio laser e offre tagli nitidi con bruciature trascurabili. Tuttavia, la densità del legno e il contenuto di resina possono influire sulla qualità. Legni diversi, tra cui MDF e compensato, si comportano in modo diverso sotto il laser e necessitano di regolazioni della potenza per evitare bruciature.

Plastica

L'ABS, il policarbonato e il polietilene rispondono bene al taglio, ma presentano delle difficoltà. Alcuni emettono fumi nocivi quando vengono tagliati. Richiede una selezione attenta del tipo di laser e dei sistemi di ventilazione. Le lastre di plastica sottili possono fondersi o deformarsi se non vengono tagliate con una potenza laser accurata e misurata.

Compositi

I polimeri rinforzati con fibre di carbonio potrebbero essere una sfida a causa della loro struttura a strati. Il laser deve essere abbastanza potente da tagliare strati multipli con qualità dei bordi. Il controllo delle zone colpite dal calore aiuta a evitare la delaminazione o la compromissione del materiale composito.

Applicazioni del taglio laser

Fabbricazione di precisione

Il taglio laser può offrire una lavorazione di precisione con le lamiere di ferro. Una macchina laser per lamiere di ferro può realizzare progetti con lievi distorsioni termiche. È adatta ai settori aerospaziale e automobilistico.

Disegni acrilici personalizzati

Quando lavora con l'acrilico, il taglio laser offre dettagli incomparabili. Per esempio, le lastre acriliche da tagliare consentono di ottenere bordi lucidi e privi di macchie, senza lavorazioni secondarie. Aiuta a creare segnaletica personalizzata, espositori e opere d'arte sofisticate.

Trattamento efficiente dei tubi

Una macchina laser per tubi è indispensabile per i materiali tubolari. Taglia fori e scanalature complesse su superfici cilindriche. Può essere utile per i settori dell'edilizia e dei macchinari pesanti.

Taglio industriale degli alberi

Le macchine per il taglio laser degli alberi si concentrano sui materiali organici nella silvicoltura industriale. Lavorano con precisione i tronchi d'albero per ottenere tagli efficienti e affidabili che riducono l'eccedenza di materiale. La tecnologia può essere applicata anche nella lavorazione del legno e nella produzione di mobili.

Taglio versatile del tubo

Una macchina laser per il taglio dei tubi aiuta a tagliare le forme dei tubi, tra cui quelli rotondi, quadrati e rettangolari. Offre una qualità costante nei tagli per la produzione di massa nel settore manifatturiero e architettonico. Inoltre, il taglio di angoli sfaccettati evita molteplici fasi di lavorazione.

Vantaggi e svantaggi del taglio laser

Il taglio laser è preciso, efficiente e agile per le applicazioni industriali. Tuttavia, non è privo di svantaggi quando si considerano i prezzi delle macchine per il taglio laser. Il lato positivo è che il taglio laser acrilico può realizzare progetti complessi con tolleranze fino a ±0,0005 pollici per i componenti nella produzione di dispositivi aerospaziali e medici. I materiali difficili, come l'acciaio inossidabile, l'alluminio e il titanio, possono essere lavorati con una distorsione termica trascurabile grazie al raggio laser focalizzato. Non tiene conto dei processi di finitura secondari per risparmiare tempo e costi.

Inoltre, con le impostazioni appropriate, la stessa macchina può passare dalle attività di taglio, incisione e foratura, per una maggiore flessibilità. Tuttavia, il processo può essere lento quando si tagliano materiali più spessi. La potenza richiesta aumenta esponenzialmente con lo spessore e richiede laser ad alta potenza più costosi. Inoltre, il rame o l'ottone riflettente possono danneggiare l'ottica della macchina, aumentando i costi di manutenzione e i tempi di inattività. Anche se minima, la zona interessata dal calore può comunque alterare le proprietà del materiale per le applicazioni che richiedono un'integrità rigida del materiale.

I prezzi delle macchine di taglio laser possono essere influenzati dalla potenza, dalle dimensioni del letto della macchina e dalla gestione automatizzata del materiale. Ad esempio, le macchine di fascia alta laser a fibra con potenze multi-kilowatt e automazione possono raggiungere $600.000. I sistemi di potenza inferiore per la produzione su piccola scala o la prototipazione possono costare circa $20.000. Tuttavia, l'investimento preliminare e i costi di lavoro possono essere proibitivi per i piccoli produttori, rispetto al taglio tradizionale a getto d'acqua o al plasma. Inoltre, la curva di apprendimento per ottimizzare la lunghezza focale, la durata dell'impulso e la velocità di taglio può essere ripida. Cerca servizi di taglio laser di qualità? Contatti Lavorazione MXY e vedere la magia.

Conclusione

Le macchine da taglio laser sono un esempio impressionante di come la tecnologia stia guidando il cambiamento e avvantaggiando diversi settori. I numerosi vantaggi di questa tecnologia innovativa hanno rivoluzionato l'industria manifatturiera, aumentando la velocità, la produttività, la facilità di automazione e la capacità di produrre prodotti altamente personalizzati con una precisione senza pari. I vantaggi del taglio laser vanno oltre il settore manifatturiero e hanno un impatto ambientale eccezionale, riducendo gli sprechi e il consumo di energia. Si stanno scoprendo nuovi materiali e non c'è dubbio che il futuro è luminoso per le macchine laser. Le industrie che investono in questa tecnologia hanno enormi opportunità di crescita e successo.