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Sunday, 20 Agosto 2017
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La Fotonica 4.0 proietta la produzione industriale verso nuove dimensioni

Vista interna di un laser a impulsi ultra corti della serie TruMicro di TRUMPF./View of the inside of an ultrashort pulse laser from TRUMPF’s  TruMicro Series. Vista interna di un laser a impulsi ultra corti della serie TruMicro di TRUMPF./View of the inside of an ultrashort pulse laser from TRUMPF’s TruMicro Series.

La tecnologia laser e la sensoristica moderna spianano la strada alla fabbrica digitale. Simulazione, digital manufacturing e processi produttivi reali sono sempre più integrati grazie alla Fotonica 4.0. Al salone internazionale LASER World of PHOTONICS dal 26 al 29 giugno 2017 a Monaco di Baviera, le aziende e gli istituti di ricerca più importanti presenteranno soluzioni idonee per il mondo produttivo connesso e altamente automatizzato del futuro.

di Barbara Kals

Maggio-Giugno 2017

 

La luce è l’utensile più importante del XXI secolo. Nelle fabbriche di semiconduttori, i laser UV e le ottiche ad alta potenza consentono di realizzare microprocessori sempre più potenti ed economici.
Senza la trasmissione ottica dei dati, le reti a banda larga sarebbero impensabili. La miniaturizzazione a costi accessibili e senza errori è possibile solo con sistemi ottici di misura e controllo ad alta precisione. In pratica, stiamo parlando dei pilastri dell’Industria 4.0: processori più economici, reti di dati più potenti e monitoraggio dei processi più preciso.
L’Industria 4.0 coincide quindi essenzialmente con la Fotonica 4.0.

Dai processi laser digitali...
… alla produzione digitale
La fotonica non è solo la base della manifattura connessa, ma sempre più spesso anche il suo motore e la sua “forza lavoro”. È diventata ormai irrinunciabile soprattutto la tecnologia laser gestita mediante controlli digitali ad altissima precisione: foratura, taglio, brasatura, saldatura, marcatura e perforazione. I fasci laser temprano l’acciaio e lavorano metalli, plastiche, vetro, diamanti, legno e ceramica e molti altri materiali con la massima precisione. La luce concentrata agisce senza contatto: non introduce forze meccaniche nel processo e quindi non è a sua volta soggetta a usura. Inoltre, la tecnica laser si contraddistingue per flessibilità e velocità elevate. Ma non dimentichiamo che il potenziale maggiore per la produzione digitale si cela nella lavorazione dei materiali a freddo con i laser a impulsi ultracorti. Nei moderni laser a impulsi ultracorti le frequenze sono nell’ambito dei megahertz a parità di energia pulsante. I metalli e molti altri materiali possono così essere soggetti a lavorazioni di asportazione quasi “atomo per atomo”. Il trasferimento di calore al pezzo è minimo: spruzzi e schizzi indesiderati di materiale sono ormai un ricordo. Tradotto nel mondo della produzione digitale dell’Industria 4.0, questo significa: lavorazione dei materiali pixel per pixel. Simulazioni e modelli digitali diventano così sempre più coincidenti con i processi reali. “Si parla di lavorazione digitale perché il laser esegue esattamente le lavorazioni simulate in precedenza”, spiega il professor Andreas Ostendorf, storico presidente dell’associazione Wissenschaftlichen Gesellschaft Lasertechnik (WLT), in un suo recente intervento sulla Newsletter di LASER World of PHOTONICS.

Nuove vie verso la lavorazione 3D
C’è un altro megatrend della fotonica che è direttamente collegato al digital manufacturing: Additive Manufacturing, cioè la produzione senza utensili e la “costruzione” di componenti di metallo o plastica con processi stampa 3D e saldatura a riporto laser. In questi processi i laser convertono i dati digitali del modello in componenti fisici. Dal 26 al 29 giugno, LASER World of Photonics 2017 a Monaco di Baviera ospiterà molti protagonisti di questo giovane settore tecnologico, che presenteranno un’ampia gamma di processi: stampa di metalli miniaturizzata, microlavorazione additiva di vetro e altri materiali trasparenti, produzione di micro- e nanostrutture 3D con materiali fotosensibili o processi di fusione laser per acciaio, cobalto-cromo e metalli preziosi come oro e argento.
In fiera non ci saranno solo aziende leader e fornitori di soluzioni che presentano le loro ultime novità. Anche gli Application Panel Laser and Optics nel padiglione B3 e Industrial Laser Applications (padiglione A3) e la conferenza Lasers in Manufacturing LiM 2017 all’interno del WORLD of PHOTONICS Congress punteranno i riflettori sulla luce come fattore chiave della produzione, esattamente come i circa 340 espositori che metteranno questo tema al centro della loro presenza.

 

Entering new dimensions
of industrial production with Photonics 4.0

 

Laser technology and modern sensors are paving the way to digital production. Thanks to Photonics 4.0 simulation, digital design and real production processes are growing ever closer together. During the leading world trade fair LASER World of PHOTONICS in Munich from June 26 - 29, 2017, leading manufacturers and research institutes will present tailor-made solutions for tomorrow’s networked and highly automated world of production.

 

Light is the most important tool in the 21st century. In semiconductor factories UV lasers and high-performance optics are ensuring increasingly more efficient and cheaper microprocessors.
The broadband Internet would be inconceivable without optical data transmission. Cost-efficient, perfect miniaturization is only feasible with accurate measuring and inspection systems.
The three cornerstones of Industry 4.0 are thus defined: Inexpensive processors, efficient data networks and precise process monitoring.
At its core, Industry 4.0 is therefore Photonics 4.0.


From digitally controlled laser processes...
... to digital production
However, photonics is not only the basis of networked production, it is also the driving force to an increasing extent. In particular, precisely applied and digitally controlled laser technology is now absolutely essential. Lasers drill, cut, solder, weld, and perforate. They harden steel and process metals, plastics, glass, diamonds, wood and ceramics , and many other materials with extreme precision.
The concentrated light works without contact. It therefore does not introduce any mechanical forces into the processes and, conversely, is not affected by wear and tear. Other advantages of laser technology include its high degree of flexibility and speed. However, the greatest potential for digital production is cold material processing using ultrashort laser pulses.
Modern ultrashort pulse lasers have frequencies up to the megahertz range together with high pulse energies. Metals and many other materials can therefore almost be removed atom by atom. Heat influx into the workpiece is minimal. Unwanted melts and material splatters no longer occur. Translated to the digital production world of Industry 4.0, this means the following: Material processing pixel by pixel. Simulations and digital design match real processes more precisely than ever before. “We talk about digital processing because lasers carry out previously simulated processing exactly in digital process chains,” said Prof. Andreas Ostendorf, the long-standing President of the Scientific Association for Laser Technology (WLT), recently in the LASER World of PHOTONICS Newsletter.

Entirely new paths to 3D processing
A second photonics mega trend is also leading directly to digital production. Additive manufacturing; i.e. tool-free application and removal of metal or plastic components using 3D printing and laser deposit welding processes. Lasers translate digital design data into real components in this case. A large number of players from this young technology sector will present a wide range of processes during LASER World of Photonics 2017 in Munich from June 26-29, 2017: Miniaturized metal printing, micro processes for additive processing of glass and other transparent materials, manufacturing of 3D micro and nano structures made of photosensitive materials or laser melting processes for steel, cobalt-chromium and precious metals such as gold and silver. During the trade fair not only leading manufacturers and solution providers will present their latest innovations. The Application Panels Laser and Optics in Hall B3 and Industrial Laser Applications (Hall A3), as well as the Lasers in Manufacturing Conference LiM 2017 during the WORLD of PHOTONICS Congress will also focus on light as a production factor, as well as the 340 exhibitors who have their focus on this topic.

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