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Monday, 24 Luglio 2017
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Un laser ibrido per più esigenze produttive

Maurizio Gattiglio, Executive Vice President Divisione Laser di Prima Electro, e Giovanni Di Stefano, Head of Materials & Process Technologies Comau, svelano la nuova soluzione laser sviluppata in collaborazione dalle due aziende piemontesi. Maurizio Gattiglio, Executive Vice President Divisione Laser di Prima Electro, e Giovanni Di Stefano, Head of Materials & Process Technologies Comau, svelano la nuova soluzione laser sviluppata in collaborazione dalle due aziende piemontesi.

Con un evento organizzato presso il sito produttivo di Grugliasco, Comau ha presentato alla fine di febbraio LHYTE, la nuova soluzione per applicazioni laser a uso industriale sviluppata in collaborazione con Prima Electro. Il sistema modulare consente agli utilizzatori di scegliere, grazie a un’architettura a catena ottica brevettata, tra l’impiego di una sorgente laser in fibra, a diodo o ibrida per applicazioni che vanno dalla saldatura laser remota a quella diretta, dal taglio laser alla
brasatura. Un’unica soluzione, insomma, per rispondere a esigenze produttive variegate, non solo in ambito automotive.

di Fabrizio Dalle Nogare

Marzo 2017

L come Laser. HY come Hybrid. TE come Technology. È stato scelto l’acronimo LHYTE -un evidente richiamo al termine inglese “light”, traducibile sia con “luce” che con “leggero” - per dare un nome alla nuova tecnologia laser per applicazioni industriali sviluppata da Comau in collaborazione con Prima Electro. Uno sforzo congiunto, dunque, compiuto da due realtà all’avanguardia nel panorama produttivo italiano e durato quasi due anni, che ha infine portato alla realizzazione di un sistema caratterizzato da un alto livello di flessibilità, integrabilità e connettività. La nuova soluzione per applicazioni laser a uso industriale è stata presentata ufficialmente alla fine di febbraio, nel corso di un suggestivo evento organizzato presso il plant Comau di Grugliasco, in provincia di Torino. Destinata sia al comparto automotive che alla general industry, la gamma LHYTE consta di tre versioni differenti, una con sorgente in fibra, una con laser a diodo e una, la più innovativa, cosiddetta ibrida che, concepita come un sistema modulare integrante entrambe le sorgenti, permette agli utilizzatori di scegliere tra l’impiego del laser in fibra o a diodo a seconda delle applicazioni, rispondendo così a necessità di impiego industriale sempre più variegate e flessibili. L’evento - a cui hanno partecipato OEM, integratori, aziende partner e giornalisti della stampa europea - è stato aperto da Tobias Daniel, Responsabile del Sales and Marketing di Comau Robotics and Automation Products, che ha introdotto la nuova tecnologia LHYTE attraverso un breve video di presentazione. Sul palco allestito per l’occasione si sono poi alternati coloro che, concretamente, hanno dato vita al progetto, mentre Ulrich Thombansen, esperto di tecnologia laser dell’Istituto Fraunhofer ILT di Aachen, ha fornito una spiegazione generale delle soluzioni tecnologiche sviluppate da Comau.

Passaggio automatico dal laser in fibra al laser a diodo
Il sistema LHYTE, compatto ma potente, permette agli utilizzatori di aumentare la produttività delle proprie linee di lavoro, grazie alla possibilità di eseguire con la medesima tecnologia qualunque tipologia di applicazione laser - dalla saldatura laser remota a quella diretta, dal taglio laser alla brasatura - assicurando velocità, accuratezza e ripetibilità elevate e riducendo, al contempo, i costi generali di esercizio. Dal punto di vista tecnico, questa avanzata tecnologia laser ibrida si caratterizza per un’architettura a catena ottica brevettata, che permette al sistema di passare automaticamente dall’impiego di un laser in fibra a un laser a diodo, garantendo un’elevata affidabilità, nessun fermo macchina e un controllo completo del processo laser. Inoltre, attraverso l’impiego di un refrigeratore integrato e grazie a una struttura modulare progettata per contenere sia una sorgente laser in fibra che un laser a diodo, LHYTE permette di rispondere, con un’unica soluzione, alle necessità di lavoro richieste da qualunque tipologia di progetto.

Un sistema applicabile anche a settori diversi dall’automotive
“A livello industriale, poter utilizzare un unico sistema per assolvere a più compiti è un aspetto molto interessante, perché consente di risparmiare spazio, competenze e costi di manutenzione”, afferma Maurizio Cremonini, Responsabile del Marketing Comau. “La macchina, poi, è già abilitata per l’IoT e l’Industria 4.0 e può essere tranquillamente inserita nelle logiche dell’iperammortamento come stabilito dal Piano Nazionale Industria 4.0. Inoltre, il sistema è plug & play, quindi immediatamente integrabile all’interno della fabbrica”. Lo sviluppo del LHYTE guarda alla lavorazione di nuovi materiali, come l’alluminio per esempio, che si stanno imponendo anche nel mondo dell’automotive. Maurizio Cremonini precisa, comunque, che l’automotive è solo uno dei settori di sbocco di un prodotto che vuole essere flessibile anche in termini di possibilità applicative. “La presenza di Comau è molto forte nel mondo automotive, mentre Prima Electro ha una vasta esperienza su altri settori. Crediamo perciò che la combinazione commerciale tra queste due realtà ci darà la forza di affrontare diversi comparti industriali: la general industry può essere un ottimo esempio”. Guardando il sistema ibrido presentato da Comau, è evidente come l’attenzione, in fase di progettazione, abbia riguardato anche l’aspetto estetico della macchina. “Design ed ergonomia sono fattori molto importanti per noi: cerchiamo di dare un look piacevole agli oggetti che produciamo perché crediamo che le fabbriche odierne debbano essere luoghi ordinati, puliti e luminosi. Tutto questo è in continuità con le ultime celle sviluppate o con i nuovi robot che abbiamo introdotto. Al di là dell’estetica, però, conta la funzionalità: entro certi limiti abbiamo ragionato sulla dimensione del sistema e sulla sua adattabilità all’ambiente della fabbrica, proprio per privilegiare l’ergonomia. Quindi, abbiamo evitato parti sporgenti e racchiuso il sistema in un cabinet ben circoscritto”.

Nel cuore del sistema laser
Con l’obiettivo di ridurre lo spazio occupato all’interno della fabbrica, il sistema di raffreddamento è stato integrato nella struttura del LHYTE, in particolare nella parte inferiore della macchina, che ha un peso complessivo di circa 900 kg e dimensioni di 960 x 990 x 2050 mm. La potenza massima in uscita è di 4 kW per il laser in fibra e di 6 kW per il laser a diodo, mentre il range di lunghezza d’onda va da 920 a 1.070 nm. Giovanni Di Stefano, Head of Materials & Process Technologies Comau, che ha seguito da molto vicino lo sviluppo del sistema LHYTE, ci ha spiegato cosa accade all’interno della macchina e come è stato possibile dotarla della doppia tecnologia laser, fibra e diodo. “Nella parte laterale della macchina si trova lo spectral combiner, un oggetto molto complesso nonché il cuore del prodotto e l’elemento su cui abbiamo concentrato il brevetto”, dice Di Stefano. “La radiazione a diodo arriva dalla parte alta, dove si trovano due specchi, uno normale e uno dicroico, montati su una slitta. Quando gli specchi si trovano nella posizione 1, abbiamo direttamente il fascio a diodo da 6 kW; per passare alla modalità in fibra si cambia la posizione degli specchi, creando un fascio da 4 kW. La complessità meccanica di questo approccio manifatturiero è dovuta a un fenomeno che si chiama thermal lensing: quando le ottiche si surriscaldano, al passaggio del laser, le stesse tendono a deformarsi per dilatazione termica. La focale cambia e, se l’allineamento non è ben eseguito, si rischia di colpire con la radiazione stessa la fibra, rischiando di bruciarla. Grazie a una robusta e complessa meccanica siamo riusciti ad affrontare e risolvere il problema”.

Monitoraggio e assistenza sono possibili anche da remoto
Il secondo grande fattore di complessità è relativo all’accoppiamento sul diodo. “La radiazione arriva dall’alto su due lunghezze d’onda diverse (920 nm e 950 nm)”, continua L’ing. Di Stefano, “per avere una collimazione maggiore della radiazione, quindi una migliore qualità ottica e fotonica. Dei due specchi utilizzati, uno è totalmente riflettente, mentre l’altro è uno specchio dicroico, cioè riflettente sulla lunghezza d’onda di 950 nm e trasmissivo sui 920 nm, perché la radiazione gli deve passare attraverso. Questo aspetto ci consente di essere estremamente versatili, in quanto con una singola cella riusciamo ad alimentare tutti i processi con un’unica sorgente laser integrata”. “Il progetto, in collaborazione con Comau, è iniziato poco meno di due anni fa”, conferma Maurizio Gattiglio, Executive Vice President Divisione Laser di Prima Electro, che ha seguito il progetto per la società del gruppo Prima Industrie, “e ha visto all’opera 32 ingegneri e 5 siti produttivi utilizzati per realizzare, assemblare e testare il prodotto. Si tratta di un sistema innovativo anche perché, grazie a un sistema web e alla presenza di 50 sensori embedded, può essere monitorato da remoto 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con la possibilità di effettuare anche interventi di manutenzione preventiva”.

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