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Sunday, 28 Maggio 2017
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Ecco la catena di processo per la stampa 3D a livello industriale

Macchine produttive di formato medio con cilindri intercambiabili per la produzione su scala industriale con il metodo LMF; periferiche adatte all’industria per gestire parti esterne e polveri; soluzioni TruConnect e monitoraggio della produzione interconnessa anche nell’ambito dell’Additive Manufacturing. Sono questi gli elementi base della gamma di soluzioni che Trumpf ha presentato alla fiera Formnext di Francoforte del novembre scorso.

di Lorenzo Benarrivato

Febbraio-Marzo 2017

TRUMPF, costruttore di sistemi laser e tra le realtà pioniere nell’Industria 4.0, ha presentato alla fiera Formnext di Francoforte le sue ultime novità in fatto di stampanti 3D. TruPrint 3000 e TruPrint 5000 sono infatti macchine di formato medio basate sulla tecnologia Laser Metal Fusion (LMF), che usa il laser per produrre interi componenti strato dopo strato su letto di polvere. I pezzi possono avere dimensioni fino a 300 mm di diametro e 400 mm di altezza. Grazie al concetto intelligente del cilindro intercambiabile, che permette di sostituire rapidamente il cilindro col componente realizzato con un altro cilindro per la successiva lavorazione, e grazie alle periferiche adatte all’uso industriale, queste nuove macchine mirano alla produzione su larga scala di parti metalliche complesse. Inoltre, con la TruPrint 3000, TRUMPF si è focalizzata sulla catena di processo completa nella produzione additiva.
Il primo anello della catena è la preparazione dei dati per la progettazione 3D e per il programma di produzione. Con il suo pacchetto software “TruTops Print con NX”, TRUMPF offre la una soluzione software completa con un’interfaccia utente standardizzata. In questo modo, TRUMPF, adesso, dispone di soluzioni industriali, che coprono ogni aspetto dell’Additive Manufacturing: dall’adduzione della polvere, che riempie il grande contenitore interno per la tecnologia di produzione additiva, fino alle attività finali, come l’estrazione e la pulizia del componente appena prodotto dalla polvere.

Il doppio cilindro riduce i tempi di inattività
TRUMPF applica l’Industria 4.0 anche alla produzione additiva, al fine di ottimizzare i processi aziendali su tutta la linea. Per esempio, durante il processo di fabbricazione, gli utenti possono utilizzare una gran varietà di soluzioni per monitorare, analizzare e regolare a distanza diversi parametri di stato. L’insieme delle soluzioni per l’Industria 4.0 di TRUMPF sono riunite nel TruConnect. Questa denominazione definisce la produzione interconnessa, che collega macchine, uomini e informazioni.
Entrambi i sistemi TruPrint 3000 e TruPrint 5000 possono essere utilizzati per produrre complessi componenti metallici da polveri. A seconda del pezzo da produrre, può essere utilizzato qualsiasi materiale saldabile, come acciai, leghe a base di nichel, titanio o alluminio. Poiché la Truprint 3000 è dotata di due cilindri di alimentazione, per ogni lavoro sono disponibili fino a 75 l di polvere, che è circa due volte e mezzo il volume di costruzione. Ciò significa che c’è abbastanza polvere per completare l’intero processo di fabbricazione senza dover fermare il processo per riempire nuovamente il contenitore. E anche se la polvere dovesse scarseggiare, interverrebbe l’ingegnoso sistema di cambio del cilindro: la TruPrint 3000 è progettata in modo che il cilindro di alimentazione possa essere sostituito con quello di scorta senza interrompere il processo di produzione. Ciò riduce i tempi di fermo e i tempi morti, aumentando la produttività della stampante 3D.

Una gestione industriale della polvere e dei componenti prodotti
Tra i fattori decisivi per la produzione in serie ci sono le periferiche di sistema e la gestione della polvere. Il sistema a setaccio automatizzato di TRUMPF è in grado di pulire alcuni quintali di polvere all’ora, garantendo così una qualità costante della stessa. Indipendentemente dalle dimensioni delle particelle, in un laboratorio specializzato, gli sviluppatori TRUMPF definiscono i parametri ottimali e testano la potenza laser e la velocità di processo per massimizzare le prestazioni della polvere. Prima che la polvere venga acquistata dal cliente, TRUMPF verificata internamente quali sono i requisiti attesi dal cliente stesso. Una volta che il processo di fabbricazione è stato completato, i pezzi devono essere rimossi dalla macchina, puliti e staccati dalla piastra sottostante. Questo è il motivo per cui TRUMPF ha aggiunto al programma di produzione una stazione di “rimozione” perfettamente integrata nella catena di processo. Il cilindro di costruzione può essere montato direttamente in questa stazione.
Grazie alla stazione esterna di “rimozione”, i clienti beneficiano di una maggiore disponibilità della macchina. Con i guanti e gli occhiali di protezione, gli utenti non entrano in contatto con la polvere durante la rimozione del pezzo e le operazioni di pulizia. Il materiale in eccesso confluisce di nuovo nel sistema a setaccio, garantendo alla polvere un ciclo sicuro e sigillato.

Un nuovo concetto di macchina va verso la produttività
E cosa dire sulla prossima generazione di stampanti 3D? TRUMPF sta già lavorando a concetti macchina che possano rendere i processi additivi ancora più produttivi. La TruPrint 5000 esposta a Formnext si basa sul principio multi-laser. È dotata di tre laser da 500 W TRUMPF, attivi contemporaneamente in più punti della camera di processo. Questo permette di produrre pezzi nel cilindro di costruzione in maniera più veloce ed efficiente. Indipendentemente dal numero e dalla geometria dei pezzi, essi possono essere lavorati simultaneamente da tutti e tre i laser. I laser non sono limitati a zone predefinite, con un tasso di build-up più veloce. Strategie intelligenti di lavorazione stabiliscono automaticamente i percorsi laser ideali, in modo che tutti e tre i laser possano sempre agire su più parti. Inoltre, i laser possono essere facilmente assegnati a specifiche aree - il vantaggio è che i contorni esterni sono prodotti perfettamente da un singolo laser. Grazie alla funzione di preriscaldamento integrato, che può arrivare fino a 500 °C, la TruPrint 5000 offre anche pezzi di alta qualità e soddisfa i rigorosi requisiti della produzione industriale su larga scala.
Il lancio sul mercato del sistema multi-laser è previsto per la fine del 2017.

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Referenti a 360° per la tecnologia laser

Che TRUMPF venga sempre più identificata con il laser non siamo noi a dirlo ma la moltitudine di applicazioni per cui ha sviluppato e messo a punto un prodotto, una sorgente o una soluzione industriale basata sull’uso di questa innovativa tecnologia. Al pari delle macchine per lamiera, l’azienda tedesca è, di fatto, specialista nei laser e tra le più attive nel campo della ricerca e sviluppo di settore.

di Fabrizio Garnero

Novembre-Dicembre 2016

La nuova generazione di ottiche di focalizzazione programmabili ne sono il chiaro esempio, trattandosi di innovative ottiche scanner che facilitano i processi di produzione “on the fly” con I-PFO intelligenti. Proprio da queste, traiamo lo spunto per questo articolo in cui, spaziando dalla componentistica di base all’additive manufacturing, passando per un sistema di monitoraggio che rende i processi laser trasparenti, faremo un viaggio attraverso le ultime novità laser presentate da TRUMPF negli ultimi mesi.

Focalizzazione, scanner e laser intelligenti
Partiamo quindi dalla nuova generazione di ottiche di focalizzazione programmabili I-PFO frutto di un aggiornamento intelligente delle precedenti ottiche PFO. Queste ottiche I-PFO sono definite intelligenti poiché non si limitano più a seguire solo le loro sequenze programmate, ma comunicano costantemente e in tempo reale con il loro partner principale nel processo remoto “on the fly”, ovvero il robot industriale. Quest’ultimo trasmette continuamente i dati della sua posizione e del suo movimento alla I-PFO, consentendo all’ottica di conoscere esattamente la propria posizione nell’area di lavoro della cella robotizzata e di sapere dove è necessario saldare, marcare, strutturare o asportare materiale dal pezzo. La nuova I-PFO TRUMPF fa del raggio laser lo strumento ideale per una gran varietà di processi, adattando il diametro e la profondità del fuoco, la distanza dell’immagine e la potenza all’applicazione specifica. Con l’ausilio di due specchi deflettori mobili all’interno dell’ottica, si può portare il raggio laser in ogni posizione sugli assi X e Y all’interno del campo di lavoro, per esempio per saldare per punti o cordoni. Praticamente, il laser scansiona la zona di lavoro, da qui il nome di “ottica scanner”. Una lente, anch’essa mobile, focalizza il raggio laser sull’asse Z. Per le lavorazioni tridimensionali, non devono essere spostati né il pezzo né l’ottica. Durante la lavorazione “on the fly”, le ottiche scanner sono libere di muoversi, gestite dai robot industriali. Ciò amplia notevolmente l’area di lavorazione in tutte e tre le dimensioni. A questo scopo, la nuova I-PFO offre lunghezze focali di 450, 900 e 1.200 mm. Una tipica applicazione della I-PFO è l’industria automobilistica, per esempio per la saldatura laser di sportelli, sedili, portiere e altri componenti di carrozzeria.  La nuova I-PFO dimostra la sua intelligenza soprattutto perché avvia autonomamente la lavorazione non appena la geometria e la tecnologia di processo lo consentono. Finora, implementare processi remoti era molto costoso e richiedeva tempo. L’unità I-PFO è flessibile: il sistema robotizzato può essere combinato con i laser TruDisk, TruFiber e TruMicro fino a un massimo di 8 kW di potenza ed è compatibile con tutti i robot industriali dotati di interfaccia in tempo reale per la pianificazione del percorso. Non è più necessaria un’unità di controllo esterna. La nuova tecnologia facilita l’interazione di robot, ottica e laser senza alcun hardware o software aggiuntivo. Questo non solo riduce i costi d’investimento, ma diminuisce anche la necessità di spazio delle celle robotizzate. Inoltre, diverse I-PFO possono essere collegate con un singolo laser, così da utilizzare in modo ottimale la sorgente laser nel Laser Network di TRUMPF.

Condizioni operative sempre sott’occhio
Proprio l’utilizzo di sistemi laser interconnessi è un altro dei temi caldi in casa TRUMPF che ha di recente presentato un sistema di monitoraggio e analisi delle condizioni operative che rende i processi laser trasparenti. Un requisito essenziale per il successo dell‘Industria 4.0 e della produzione interconnessa è la disponibilità di una risorsa di produzione flessibile, in grado di gestire tutti i processi produttivi. Per dirla in altro modo, il laser è lo strumento ideale per l’Industria 4.0. Che si tratti di fusione, deformazione, taglio, saldatura, modifica delle proprietà del materiale o rivestimento, i laser possono essere impiegati universalmente nella produzione industriale. Una produzione laser efficiente ed economica richiede però processi laser stabili e solidi. Quindi, diversi sensori lavorano per raccogliere dati sullo stato e sui parametri di processo. Con i cosiddetti Condition Based Services, TRUMPF offre ora un nuovo servizio per leggere i dati dei sensori e aumentare ulteriormente la disponibilità dei laser. I Condition Based Services sono un elemento costituivo del TruConnect, la tecnologia TRUMPF per la produzione interconnessa e l’Industria 4.0. Scopo di questi nuovi servizi è aumentare la disponibilità e la produttività dei sistemi laser interconnessi nonché identificare il potenziale di risparmio sui costi. I Condition Based Services sono costituiti principalmente dai moduli Factory Gate, Smart View Services e Condition Monitoring. Il Factory Gate è un modulo software, tramite il quale dati selezionati e approvati relativi al processo e allo stato dei laser, nonché dei sensori a essi collegati, possono essere comunicati agli esperti del Service di TRUMPF in modo criptato e sicuro. Con il monitoraggio dello stato, il cosiddetto Condition Monitoring, gli esperti del Service possono effettuare un’analisi di tendenza basata su un algoritmo dei dati raccolti e identificare l’eventualità di un malfunzionamento del laser, riducendo i tempi di inattività non pianificati. In parole povere, questo significa che, se un laser rischia di fermarsi per via del livello troppo basso del liquido di raffreddamento o a causa di un filtro sporco, il sistema Condition Monitoring segnalerà un allarme.Grazie a queste analisi e verifiche è possibile definire strategie di manutenzione e riparazione che garantiscono un’elevata disponibilità del laser per l’intera durata del suo ciclo di vita. Gli Smart View Services forniscono a colpo d’occhio lo stato effettivo di tutti i laser collegati su interfacce software grafiche, note come Dashboards. Qui è possibile accedere anche a informazioni più dettagliate, come il livello attuale di utilizzo del laser, le prossime attività di manutenzione e le modifiche alla programmazione del laser. Sulla base di queste informazioni possono essere introdotte misure volte ad aumentare la disponibilità e la produttività nonché a verificare la sostenibilità delle misure stesse. I Data Services rappresentano un altro modulo delle soluzioni di prodotto TRUMPF per l’Industria 4.0. Si tratta di una versatile opzione di archiviazione per una vasta gamma di dati, per esempio dati di processo utilizzati in materia di garanzia di qualità. In questo modo, è possibile rintracciare i pezzi lavorati a laser e, se necessario, ripristinare e riprodurre i parametri di produzione.

Governa entrambe le tecnologie additive
Le tecnologie additive sono, infine, l’ultima frontiera applicativa della tecnologia laser, o meglio quella per il momento meno diffusa ma di estrema attualità e con notevolissime potenzialità futuribili. In uno scenario del genere TRUMPF non poteva che essere in prima fila presentando a Francoforte in occasione dell’imminente fiera formnext nuove soluzioni integrate per la produzione additiva di parti metalliche. TRUMPF, insomma, con grandi competenze sia nel campo della fusione laser dei metalli (LMF) sia nella deposizione laser dei metalli (LMD), è forse l’unico produttore mondiale ad avere padroneggiato entrambe queste tecnologie tanto importanti per la stampa 3D industriale. Di conseguenza, è in grado di selezionare la migliore soluzione possibile per una vasta gamma di settori, valutando attentamente applicazioni e componenti. Mentre le soluzioni LMF creano delle parti complete formandole strato per strato in un letto di polveri, nel caso della fabbricazione LMD il laser produce un bagno di fusione sulla superficie di un componente e fonde quindi la polvere - applicata in maniera simultanea e coassiale - in modo da creare la forma desiderata.“Da quando abbiamo avviato la produzione delle nostre nuove soluzioni LMF e LMD alla fine del 2015, abbiamo assistito a una significativa tendenza al rialzo e a un grande interesse da parte di ogni campo industriale,” ci dice Peter Leibinger, capo di TRUMPF Laser und Systemtechnik GmbH. “Sempre più clienti stanno iniziando a usare le tecnologie additive non solo per la fabbricazione di prototipi, ma anche per la produzione su vasta scala,” aggiunge Leibinger. Questo vale per tutti i possibili campi industriali - dalla produzione di stampi e utensili alle applicazioni automobilistiche e aerospaziali, dalle soluzioni dentistiche fino a quelle di fornitura.

Una nuova stampante 3D dotata di tecnologia LMF
Uno dei prodotti chiave che sarà messo in grande evidenza durante la fiera di Francoforte sarà la nuova TruPrint 3000. Il nuovo sistema è dotato di un laser da 500 W, ed è in grado di fabbricare componenti fino a 400 mm di altezza e  300 mm di diametro. “Con la TruPrint 3000, abbiamo deciso di spostare l’attenzione su un’industrializzazione della manifattura additiva che tenga conto dell’intera catena di processo. Questo significa che consideriamo non solo la tecnologia di produzione in quanto tale, ma anche - e questo è molto nello spirito di Industria 4.0 - le fasi di lavoro immediatamente precedenti e successive,” ci spiega ancora Leibinger. La catena di processo inizia con la preparazione dei dati per il lavoro da eseguire e continua tramite la macchina e l’intero processo di produzione - il che include anche monitoraggio e finitura, con un’unità periferica industriale per la gestione intelligente delle parti e delle polveri. Grazie alla qualità di polveri e parti, si può dire che la TruPrint 3000 sia adatta per la produzione in serie. Durante la prossima edizione di formnext, un anno dopo il lancio positivo sul mercato della TruPrint 1000, TRUMPF esporrà anche dei nuovi scenari applicativi industriali per questa soluzione. La TruPrint 1000 è un sistema LMF compatto in grado di produrre in modo efficiente ed economico componenti della grandezza di un pugno (fino a 100 mm di altezza e fino a 100 mm di diametro). Il portafoglio tecnologie dell’azienda è quindi completato dalla soluzione LMD TruLaser Cell 3000. Questa macchina è in grado di generare praticamente qualunque struttura sandwich immaginabile, con una performance produttiva di 500 cm3/h e senza limitazioni nella combinazione di materiali. TRUMPF ha anche preparato una piccola panoramica sul futuro. “Vogliamo migliorare ulteriormente la produttività delle nostre soluzioni di fabbricazione additiva - e in questo momento stiamo lavorando su dei concetti di macchina nuovi e innovativi,” conclude Leibinger, parlando della nuova generazione.

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La saldatura laser del vetro è pronta per l’uso industriale

Un nuovo sistema laser a femtosecondi TRUMPF salda il vetro in modo economico e con risultati di alta qualità, senza necessità di ulteriore materiale. Tale processo è già utilizzato direttamente dall’azienda tedesca per la produzione di fibre ottiche.

di Mario Lepo

Settembre-Ottobre 2016

Saldare il vetro in modo economico e in alta qualità rappresentava finora una vera sfida! TRUMPF ha sviluppato un sistema laser a femtosecondi, che sostituisce i convenzionali processi di saldatura come l’incollaggio. Il vantaggio è che, a differenza dei sistemi convenzionali, non sono necessari materiali aggiuntivi, suscettibili di evaporazione o di infragilimento. Questo si traduce in un risparmio di costi e nell’aumento della durata e della stabilità del cordone di saldatura. La natura del vetro comporta particolari difficoltà nel trattamento: il vetro è duro, fragile, ha una conduttività termica inferiore a quella del metallo e tende a criccarsi a causa delle tensioni interne che si sviluppano, se riscaldato in modo disomogeneo. I sistemi laser a femtosecondi possono impedire le cricche. “Il sistema laser deve consentire di programmare pause e impulsi in maniera variabile” spiega Elke Kaiser, applications engineer presso TRUMPF. Il vetro è permeabile alla luce con lunghezze d’onda che vanno dall’ultravioletto all’infrarosso. L’assorbimento avviene solo quando le densità di energia sono molto elevate, così che può aver luogo il trattamento all’interno del vetro. La più alta densità di potenza si trova nel vetro in profondità, in corrispondenza del punto focale. Diverse migliaia di impulsi laser fanno sì che si crei una bolla di fusione dal basso verso l’alto in pochi millisecondi. Le crepe nel vetro si prevengono con una gestione termica intelligente e un rapporto ottimale tra la durata degli impulsi e quella delle pause”.

I tappi saldati al laser anziché incollati
Componenti di vetro, che finora venivano incollati tra di loro, adesso possono quindi essere saldati con risultati di alta qualità. TRUMPF lo ha dimostrato nella produzione delle proprie fibre ottiche. Finora i coperchi dei tappi di protezione delle fibre ottiche erano incollati. Ora, invece, sono saldati al laser. La resistenza delle parti in vetro saldate dipende principalmente dalla quantità di energia dell’impulso. Con una luce infrarossa di 1030 nanometri, l’energia dell’impulso è di ca. 9 micro joule. Nel proprio stabilimento di Schramberg, TRUMPF sta costruendo un sistema di saldatura laser del vetro adatto alla produzione in serie di tappi protettivi per le fibre ottiche. Elke Kaiser afferma: “il sistema laser serve anche come impianto pilota per dimostrare ai potenziali utenti che i nuovi e innovativi metodi laser sono affidabili e pronti per lavorare il vetro. In più, i nuovi metodi laser offrono enormi vantaggi”. Questi innovativi processi di saldatura laser del vetro provano la loro efficienza ed economicità, eliminando gli svantaggi dei metodi convenzionali come l’incollaggio: i percorsi ottici non vengono più contaminati, non c’è più evaporazione né infragilimento dei collanti dopo un certo tempo, il che prolunga la durata dei tappi di protezione. TRUMPF, attualmente, sta preparando altre applicazioni per la saldatura del vetro per l’utilizzo nella propria produzione.

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Tutti i vantaggi dello stato solido per il taglio tubi

La TruLaser Tube 5000 fiber sfrutta al meglio i punti di forza del laser allo stato solido. Si tratta di un sistema flessibile, veloce, a basso consumo energetico e di straordinaria accessibilità. Proprio quest’ultimo aspetto costituisce una delle novità assolute del sistema.

di Daniele Rossini

Maggio-Giugno 2016

TRUMPF dimostra la sua esperienza e competenza nel campo del taglio laser dei tubi con le circa 800 macchine già in funzione presso clienti in tutto il mondo. Alla Fiera Tube, che si è svolta a Düsseldorf dal 4 all’8 aprile 2016, TRUMPF ha presentato in anteprima mondiale la TruLaser Tube 5000 fiber, una nuova macchina altamente produttiva, che va ad ampliare la gamma di macchine della Serie TruLaser Tube 5000 con un primato: è il primo sistema con laser allo stato solido che non richiede la sigillatura completa. Così la macchina è facilmente accessibile e gli operatori possono caricare singoli tubi e profili rapidamente e con facilità sia manualmente che con la gru. Il concetto di macchina aperta soddisfa i severi standard di sicurezza richiesti alle macchine fiber e permette la rimozione dei pezzi finiti mentre il sistema è in funzione. Tutti i pezzi possono essere rimossi a un’altezza di lavoro ergonomica.

Aumento della produttività
La nuova funzione RapidCut sfrutta tutto il potenziale del laser allo stato solido, aumentando la produttività del 15%. Il movimento sovrapposto degli assi e della testa di taglio aumenta di oltre quattro volte la dinamica della macchina. La sovrapposizione degli assi consente di sfruttare le alte velocità di avanzamento del laser allo stato solido anche con profili più piccoli. Un grande vantaggio in termini di produttività, in particolare con tubi di basso spessore. Ma non solo, le tabelle tecnologiche di TRUMPF assicurano affidabilità di processo. Parametri impostati da programma e regolati costantemente, come la potenza laser, la posizione focale e la distanza dell’ugello garantiscono bordi di alta qualità. Un altro punto di forza della macchina è il taglio bisellato. Inoltre, la strategia a una testa di taglio e la previsione intelligente delle collisioni riducono i tempi di fermo e l’accoppiamento magnetico protegge la testa di taglio dal rischio di danni. Controlli di plausibilità durante il carico e un sensore intelligente sullo scarico sono altri elementi importanti per la produzione in sicurezza. La macchina è dotata di due telecamere che permettono agli operatori di osservare i suddetti processi di movimentazione e le operazioni di taglio direttamente dal pannello di controllo: oltre ad alleggerire il lavoro degli operatori, le telecamere aiutano a identificare e ad eliminare tempestivamente possibili fonti di errore.

Metalli non ferrosi e laser network
La nuova tecnologia di bloccaggio della TruLaser Tube 5000 fiber, oltre a ruotare e centrare i tubi con estrema precisione, consente alla macchina di lavorare i tubi in tutto il campo di bloccaggio senza necessità di riattrezzamento. La TruLaser Tube 5000 fiber imposta automaticamente la pressione di bloccaggio e la monitora continuamente. Due piani di presa paralleli garantiscono che i pezzi siano centrati in ogni momento, così da evitare ulteriori tempi di attrezzaggio e possibili errori. Con i pacchetti di taglio per l’ottone e il rame è possibile lavorare materiali altamente riflettenti. Con i dati di taglio TRUMPF, la macchina taglia metalli non ferrosi in totale sicurezza di processo allo stesso modo dell’acciaio. La TruLaser Tube 5000 fiber offre anche il vantaggio unico di compatibilità con un laser network. In questo caso, la macchina condivide il suo laser con un’altra macchina, che può essere un laser 2D o una stazione di saldatura laser. Ciò consente di risparmiare sui costi, perché si ottimizza l’uso del laser.

Pronta per l‘Industria 4.0
La TruLaser Tube 5000 fiber è pronta per il futuro anche per altri aspetti: con l’opzione Dot Matrix Code è possibile marcare i pezzi per facilitare l’identificazione e il controllo di processo. Il pezzo può quindi essere utilizzato come vettore di informazioni per interconnettere i processi produttivi in modo efficiente e senza supporti cartacei. Il codice viene inciso rapidamente sul pezzo con il laser secondo la classificazione industriale standard ed è leggibile su tutti i materiali tramite i convenzionali scanner disponibili in commercio. Naturalmente, la macchina può essere azionata anche tramite dispositivi mobili. L’app MobileControl replica l’interfaccia utente dal pannello di controllo standard su un tablet touch screen. L’operatore tiene sotto controllo il processo di produzione anche nelle fasi di lavoro che non vengono visualizzate sul pannello di controllo. L’applicazione permette all’operatore di accedere alle informazioni da diverse posizioni all’interno dell’ambiente di lavoro della macchina o di apportare modifiche al programma.

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Avanzano i laser a pulsazioni ultracorte

“La microlavorazione e la rifinitura occupano più della metà del mercato globale dei sistemi di lavorazione laser di materiali”, afferma il dottor Arnold Mayer, analista del mercato del laser e CEO della Optech Consulting. Per questo motivo, la LASYS 2016 focalizzerà l’attenzione sia sulla macro che sulla microlavorazione con il laser.

di Sabrina Hirlinger

Febbraio-Marzo 2016

“Negli ultimi cinque anni, a detenere la leadership sono stati soprattutto i sistemi laser a pulsazioni ultracorte per le nuove applicazioni tecnico-produttive nella lavorazione di precisione e nella microlavorazione”, spiega il dottor Siegfried Pause, direttore generale della LLT Applikation che esporrà alla LASYS. Proprio nella microlavorazione è importante evitare i difetti di natura termica nelle zone di rifinitura del bordo e conseguenti deformazioni. È, quindi, per questo motivo che alcuni produttori di macchine puntano sempre più sul laser a pulsazioni ultracorte. Le pulsazioni laser estremamente brevi, che agiscono sul materiale, creano processi d’interazione non lineari che portano, praticamente, all’asportazione del materiale senza che il calore influisca sul processo; si tratta della cosiddetta ablazione o lavorazione a freddo. Particelle minuscole e di filigrana possono essere prodotte senza sbavature e deformazioni termiche. Il dottor Pause continua: “Per la prima volta l’uso di sistemi laser a pulsazioni ultracorte ha permesso di eseguire strutturazioni di strati sottili di pezzi piccolissimi, per esempio di elementi ottici, senza danneggiare minimamente il substrato”. Di questa conquista approfittano molti settori come, a esempio, l’industria dell’automobile, la tecnica medica, la meccanica di precisione, l’industria ottica e l’elettronica, l’ingegneria ambientale e le tecniche di misura, l’industria della gioielleria e il design. Jan Wieduwilt, direttore del settore microlavorazione alla Trumpf, nomina altri vantaggi: “I sistemi laser a pulsazioni ultracorte lavorano pressoché qualsiasi materiale in modo delicato, preciso e altamente produttivo. Praticano fori sottili quanto un capello nei metalli e nei circuiti stampati, in campo medico tagliano gli stent ottenuti da tubicini in polimero oppure i display infrangibili degli smartphone; inoltre strutturano le superfici delle celle solari a film sottili, separano pellicole finissime in materiale sintetico e lavorano pezzi ceramici fragili, persino i diamanti”. Nella tecnica medica è possibile tagliare con il laser gli stent di dimensioni microscopiche addirittura senza sbavature, con diametri dei tubicini inferiori a 0,5 mm e spessori delle pareti di 0,1 mm. “I processi tradizionali di taglio a getto d’acqua non sono tecnicamente realizzabili”, afferma nuovamente Pause proseguendo la sua spiegazione: “Nella tecnica medica, il microtaglio laser ha reso possibile la produzione industriale di stent. Gli impianti possono diventare sempre più piccoli ed essere utilizzati nei vasi sanguigni della testa oppure addirittura degli occhi”.

Tante strade verso un incremento dell’efficienza
Gli impianti laser per la microlavorazione dimostrano inoltre la loro convenienza con lo sviluppo dei nuovi elementi ottici DOE, acronimo di Diffractive Optical Elements. Questi ultimi rendono possibili i processi a fasci multipli (Multibeam) in cui il fascio è scomposto nei suoi componenti. Il dottor Pause spiega ancora: “In questo modo è possibile aumentare considerevolmente l’efficienza del processo nella microstrutturazione”. Inoltre, grazie a speciali ottiche di formazione del raggio è possibile aumentare l’efficienza dei classici procedimenti di lavorazione laser come, per esempio, la saldatura laser. A questo proposito, il profilo laser è adattato in modo ottimale al sistema di lavorazione. Per quanto riguarda la convenienza, un altro aspetto è la concatenazione del processo laser con le fasi di lavoro situate a monte o a valle, che possono rendere complessivamente più redditizio il processo produttivo di un articolo specifico. “La saldatura laser, ad esempio, può essere integrata perfettamente nei processi di produzione automatizzati. Oggigiorno, nell’industria dell’auto non è più possibile immaginare la produzione delle carrozzerie senza la saldatura laser. Questa filosofia sta avanzando in misura crescente anche nella microlavorazione“, constata il capo della ditta LLT. “La marcatura non corrosiva di attrezzature per sala operatoria, effettuata con il laser a pulsazioni ultracorte, è un ulteriore esempio di applicazione che il laser rende possibile”, completa Wieduwilt, esperto della Trumpf. Secondo lui, a favore della convenienza della microlavorazione supportata dal laser vi è inoltre l’antiusura dell’utensile laser, la riproducibilità del lavoro e l’alta qualità del risultato ottenuto.

La produzione di schermi OLED punta sul laser
Secondo Trumpf, il procedimento Laser-Lift-Off dischiude un nuovo campo all’industria dell’elettronica, per esempio con gli schermi OLED. Gli schermi rigidi piegati - che in futuro diventeranno addirittura pieghevoli e arrotolabili - stanno pian piano guadagnando terreno, in particolare con gli wearables, dispositivi intelligenti che si indossano come occhiali o braccialetto. Per gli schermi i produttori rivestono le lastre portavetro con la poliammide che funge da substrato per il display flessibile. Su questa materia plastica si applicano dei diodi organici a emissione di luce (OLED). Dopo aver terminato il rivestimento, un fascio laser separa il display OLED dalla lastra di vetro che l’ha retto durante la fase di rivestimento. Trumpf ha sviluppato per questo processo un nuovo procedimento che prevede il laser a corpo solido. “Rispetto ai tradizionali laser a eccimeri utilizzati fino a oggi per questo tipo di applicazione, questa sorgente laser richiede pochissima manutenzione, aumenta il periodo di attività disponibile e riduce pertanto i costi di produzione. Le pulsazioni ultracorte rendono il processo estremamente efficiente perché ogni singola pulsazione può lavorare una superficie più grande”, riassume Wieduwilt, esperto Trumpf, che scorge altre potenzialità per la microlavorazione laser nella funzionalizzazione delle superfici, della tribologia e nella lavorazione di materiali futuri, come la plastica rinforzata con fibre di carbonio, in particolare nel campo moderno della costruzione leggera.

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Nuovo laser UV per la marcatura della plastica

Con una lunghezza d’onda di 355 nanometri, il nuovo TruMark 3330 sviluppato da TRUMPF apre nuove possibilità nella marcatura della plastica grazie al basso consumo energetico combinato con un alto grado di efficienza. L’ottica scanner incorporata consente lavorazioni più accurate e dinamiche e porta a una maggiore produttività del laser e a una migliore qualità di marcatura.

di Fabrizio Cavaliere

Febbraio-Marzo 2016

TRUMPF ha ampliato la Serie TruMark 3000 con il nuovo laser UV TruMark 3330. Oltre alla marcatura di vetro, ceramica e materiali organici, la marcatura delle materie plastiche è il principale campo di applicazione di questo laser allo stato solido pompato a diodi. Il nuovo TruMark 3330 è dotato di un efficiente raffreddamento ad aria, che comporta minore necessità di interventi di manutenzione e, quindi, bassi costi di gestione del laser. Un altro vantaggio del nuovo laser di marcatura è il suo basso consumo energetico combinato con un alto grado di efficienza. Inoltre, il nuovo TruMark 3330, grazie alla sua architettura a interfaccia aperta e alla connessione plug-and-produce consente un utilizzo particolarmente flessibile. Può quindi essere integrato facilmente in linee di produzione nuove o preesistenti ed è in grado di comunicare con gli altri componenti del sistema di produzione tramite le più comuni interfacce, ProfiBus, ProFinet o EtherCAT. Una novità per la Serie TruMark 3000 è anche l’ottica scanner incorporata, che consente lavorazioni più accurate e dinamiche e, che, a sua volta, porta a una maggiore produttività del laser e a una migliore qualità di marcatura.

Maggior contrasto grazie ai raggi UV
Con una lunghezza d’onda di 355 nanometri, il TruMark 3330 apre, come detto, nuove possibilità nella marcatura della plastica. Le materie plastiche assorbono l’energia delle onde corte dei raggi UV molto meglio dell’infrarosso e ciò, spesso, determina una minore necessità di ricorrere a costosi additivi. I laser UV offrono una marcatura più ricca di contrasto, garantendo allo stesso tempo marcatura di ottima qualità ed elevate velocità di lavorazione. Grazie all’eccellente qualità del fascio di M² <1.5, il raggio laser può essere focalizzato su un punto molto piccolo. La potenza laser assorbita dal materiale provoca nella plastica una reazione fotochimica. Questo tipo di lavorazione è particolarmente delicata sul materiale e porta a una buona qualità superficiale. Al contempo, l’elevata stabilità da impulso a impulso del TruMark 3330 porta a risultati di lavoro riproducibili in maniera affidabile e a una qualità costante della marcatura.

Una stazione per la marcatura di lotti di medie dimensioni
Con la nuova TruMark Station 3000, TRUMPF amplia la propria gamma di prodotti nell’ambito delle stazioni di marcatura. La nuova workstation si unisce alla schiera delle station già disponibili nel suo portafoglio prodotti, ovvero la 1000, la 5000 e la 7000. Essa è adatta soprattutto a quegli utenti che necessitano la tracciabilità per i loro componenti di piccoli e medi lotti e che vogliono integrare il processo di marcatura nella propria produzione. La classe di protezione laser 1 garantisce sempre la massima sicurezza per l’utente. La nuova stazione di lavoro ha un ampio spazio interno che può contenete pezzi con dimensioni pari a 350 x 450 x 200 mm e fino a 12 kg di peso. Se necessario, si possono togliere le paratie presenti lateralmente alla struttura, così che l’utente possa integrare la workstation in una linea di flusso o introdurre componenti più grandi da marcare. Grazie all’asse Z, motorizzato e comandabile tramite software, i componenti possono essere posizionati comodamente e la posizione della focale può essere regolata in modo ottimale e secondo le esigenze. A richiesta, la postazione di lavoro è disponibile con un asse rotante aggiuntivo. Indipendentemente dal fatto che l’operatore sia seduto o in piedi, la nuova TruMark Station 3000 è disponibile come versione desktop compatta o come versione stand-alone con una comoda base. A seconda, delle esigenze, possono essere utilizzati tutti i laser di marcatura TRUMPF delle serie 1000, 3000 e 5000. Come opzione, è disponibile anche una unità di aspirazione.

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Laser UV per la marcatura della plastica

Trumpf2TRUMPF ha ampliato la Serie TruMark 3000 con il nuovo laser UV TruMark 3330. Oltre alla marcatura di vetro, ceramica e materiali organici, la marcatura delle materie plastiche è il principale campo di applicazione del laser allo stato solido pompato a diodi. Il nuovo TruMark 3330 è dotato di un efficiente raffreddamento ad aria, che comporta minore necessità di interventi di manutenzione e, quindi, bassi costi di gestione del laser. Un altro vantaggio del nuovo laser di marcatura è il suo basso consumo energetico combinato con un alto grado di efficienza. Inoltre, il nuovo TruMark 3330, grazie alla sua architettura a interfaccia aperta e alla connessione plug-and-produce consente un utilizzo particolarmente flessibile. Può essere integrato facilmente in linee di produzione nuove o preesistenti ed è in grado di comunicare con gli altri componenti del sistema di produzione tramite le più comuni interfacce, ProfiBus, ProFinet o EtherCAT. Una novità per la Serie TruMark 3000 è anche l’ottica scanner incorporata, che consente lavorazioni più accurate e dinamiche e, che, a sua volta, porta a una maggiore produttività del laser e a una migliore qualità di marcatura.  

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Un laser verde a impulsi per saldare il rame

Grazie al sistema a laser verde TruDisk 421 Pulse di TRUMPF, la saldatura del rame è diventata più efficiente, con meno schizzi e con una maggiore riproducibilità del giunto di saldatura. Il tutto, indipendentemente dalla natura della superficie.

di Laura Alberelli

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