{"id":1363,"date":"2019-02-12T16:22:05","date_gmt":"2019-02-12T16:22:05","guid":{"rendered":"http:\/\/applicazioni-laser.it\/?p=1363"},"modified":"2025-07-11T07:54:04","modified_gmt":"2025-07-11T07:54:04","slug":"progettazione-e-fabbricazione-mediante-applicazioni-laser-di-lampade-da-arredo-urbano","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/progettazione-e-fabbricazione-mediante-applicazioni-laser-di-lampade-da-arredo-urbano\/","title":{"rendered":"Progettazione e fabbricazione mediante applicazioni laser di lampade da arredo urbano"},"content":{"rendered":"

Con il lavoro sinteticamente presentato nel seguito, il gruppo di ricerca sulle tecnologie di saldatura della Facolt\u00e0 di Ingegneria Meccanica e Industriale dell\u2019Universidad Central \u201cMarta Abreu\u201d de Las Villas in Cuba, ha partecipato alla competizione internazionale The Laser Promotion Award 2017, indetto da AITeM (Associazione Italiana Tecnologia Meccanica) e PromozioneL@ser<\/a><\/strong>, supportato dagli sponsor oro: BLM Group, Trumpf e dagli sponsor Argento: IPG e Optoprim; patrocinato da: PubliTec, UCIMU – Sistemi per Produrre e SIRI (Associazione Italiana di Robotica e Automazione). Nel testo sono descritte le attivit\u00e0 che hanno portato al progetto di un lampada da arredo urbano attraverso la progettazione, le verifiche strutturali e la definizione del ciclo di produzione con particolare attenzione alla scelta delle tecnologie laser.<\/p>\n

di Eriel Perez Zapico, Carlos Ren\u00e9 G\u00f3mez P\u00e9rez, Eduardo Miguel F\u00edrvida<\/em><\/p>\n

Il presente progetto vuole indagare la possibilit\u00e0 di realizzare un prodotto di uso comune e sociale, quale una lampada per arredo urbano, attraverso l\u2019impiego delle tecnologie laser. Il taglio e la saldatura laser possono favorire una progettazione di prodotti di alta qualit\u00e0 pur ottenendo una buona economia. L\u2019obiettivo \u00e8 uno studio di fattibilit\u00e0 che porti a un progetto di pre-industrializzazione.
\nIn questo lavoro si presentano la progettazione e fabbricazione di una lampada da arredo urbano con doppia funzionalit\u00e0 per garantire l\u2019illuminazione dei limiti di ambienti diversi come marciapiedi e strade o piazze.
\nPer la progettazione si presentano dati relativi alla composizione chimica, caratteristiche del materiale selezionato e dimensioni della struttura. Per quanto attiene al ciclo di fabbricazione, si presentano i parametri di taglio e saldatura, quali potenza, velocit\u00e0 di taglio e saldatura, gas di copertura, flusso, purezza e pressione e la configurazione dei parametri ottici del laser.<\/p>\n

Selezione dei profili che compongono la struttura<\/strong>
\nPer la progettazione della lampada da arredo urbano \u00e8 stato selezionato un profilo estruso ottagonale con lati di 4 mm e una lunghezza di 5.000 mm. I bracci della struttura hanno un profilo cilindrico, con spessore di 4 mm; nel caso del braccio 1 di sezione tubolare con diametro di 48 mm, viene fabbricato con un disegno rettilineo a un\u2019inclinazione di 75\u00b0, rispetto all\u2019orizzontale, mentre che il braccio 2 di sezione tubolare di diametro 35 mm, viene realizzato con una curvatura ellittica, che intercetta la lampada da arredo urbano. Alle due estremit\u00e0 delle braccia in senso contrario verranno montati sistemi di illuminazione urbana. Nella Figura 1, \u00e8 illustrato il progetto attraverso una vista tridimensionale della struttura portante.
\nLa base che sostiene l\u2019intera struttura \u00e8 composta da una lamiera quadrata con lato 260 mm e spessore di 12 mm. In tutti i casi, il materiale utilizzato \u00e8 l\u2019acciaio Q235 la cui composizione chimica viene riportata nella Tabella 1, corrisponde a un acciaio a basso tenore di carbonio e bassa lega con buone propriet\u00e0 meccaniche (Tabella 2).<\/p>\n

Sequenza di elaborazione e assemblaggio<\/strong>
\nLa sequenza di montaggio e assemblaggio inizia dal taglio laser della base e dei profili. La base della lampada (Figura 2a) \u00e8 saldata al palo con tecnologia laser.
\nSuccessivamente, il braccio 1 di profilo cilindrico viene saldato al montante (Figura 2b). Infine, il braccio 2 di curvatura ellittica viene intercettato con le estremit\u00e0 del braccio 1 e la lampada unito mediante saldatura laser (Figura 2c e 2d). In tutti i casi vengono eseguite saldature a T, mentre la posizione varia in base alla sequenza di saldatura.<\/p>\n

Selezione di lampade per illuminazione urbana<\/strong>
\nPer la selezione della lampada per l\u2019illuminazione \u00e8 stata eseguita l\u2019analisi precedente dei seguenti punti:
\n-la complessit\u00e0 e la velocit\u00e0 del traffico sulla strada;
\n-traffico di veicoli e controllo del traffico;
\n-tipi di strade;
\n-traffico pedonale;
\n-\u00e8 necessario prendere in considerazione i colori.
\nInoltre, deve essere presa in considerazione la geometria della via (rettilinea, curva, numero di corsie di traffico, regole del traffico, superficie stradale), nonch\u00e9 i punti particolari che si possono trovare su di essa (traversate, ponti, gallerie, dintorni), ecc.) e il sito che si intende illuminare. Sulla base di quanto sopra elencato, una lampada LED da 100 W \u00e8 stata selezionata per l\u2019illuminazione della strada, mentre un LED da 50 W \u00e8 stato selezionato per l\u2019illuminazione di marciapiedi o altre aree pubbliche proposte (Figura 3).<\/p>\n

Processo di produzione e tecnologie: selezione del tipo di laser<\/strong>
\nPer la fabbricazione della lampada da arredo urbano, si propone di utilizzare un sistema costituito da sorgente e testa laser Trumpf.
\nTenendo conto degli spessori da tagliare e unire con il processo laser, si propone anche di utilizzare una sorgente laser TruFlow 6000, un laser CO2 (Tabella 3) (Figura 4). La sorgente TruFlow 6000 ha una potenza massima di 6 kW, sia per il taglio e foratura sia la saldatura, questa sorgente riesce a tagliare fogli fino a 10 mm e a saldare lamiere di spessore fino a 20 mm, quindi pu\u00f2 essere utilizzata per la laborazione della struttura in acciaio proposta nel progetto. Con una potenza media assorbita nella produzione di 31 kW. Allo stesso modo, verr\u00e0 utilizzato un sistema ottico di messa a fuoco programmabile della serie PFO (Tabella 4), che sono sistemi ottici efficaci per la lavorazione remota (Figura 5). La serie PFO 33 ha un sistema ottico a due specchi. La direzione degli specchi pu\u00f2 essere modificata con grande precisione e dinamismo. Insieme ai laser a stato solido a impulsi o a onda continua, \u00e8 possibile saldare punti e cordoni senza spostare il pezzo o l\u2019ottica di messa a fuoco. Grazie alla lente a campo piatto, le condizioni di messa a fuoco e la qualit\u00e0 della lavorazione sono identiche in ogni punto del campo di lavorazione.<\/p>\n

Definizione dei parametri di taglio laser<\/strong>
\nPer la selezione dei parametri di taglio (Tabella 5) si ritiene che debba essere lavorato uno spessore di acciaio Q235 da 4 mm. I profili delle braccia 1 e 2 devono essere tagliati alla lunghezza proposta nel disegno e sar\u00e0 necessario tagliare pure il palo. La configurazione per la laborazione mediante taglio ha considerato la testa da taglio, il gas di copertura, strategia da taglio per geometrie diverse. I parametri impostati sono la densit\u00e0 di potenza, configurazione focale della testa da taglio, velocit\u00e0 da taglio e flusso di gas di copertura. Per il taglio della base tenendo conto che lo spessore \u00e8 12 mm, \u00e8 necessario aumentare la potenza a 6 kW mentre il resto dei parametri selezionati per il taglio dei bracci rimangono gli stessi.<\/p>\n

La sequenza di taglio<\/strong>
\nPer evitare geometrie errate, viene disegnata una strategia di taglio considerando alcuni punti importanti. Per il taglio della base il prodotto finale deve essere una piastra quadrata, i punti iniziale e finale sono selezionati al di fuori della geometria (Figura 6a), lo stesso verr\u00e0 preso in considerazione per i tagli circonferenziali (Figura 6b). D\u2019altra parte, sul palo che presenta un profilo ortogonale, verr\u00e0 eseguito un taglio circolare per inserire il braccio 1, all\u2019altezza di 2,8 m. Infine, un taglio circonferenziale sul braccio 2 sar\u00e0 ellittico.<\/p>\n

Selezione dei parametri di saldatura laser<\/strong>
\nPer la selezione dei parametri di saldatura, vengono prese in considerazione le Figure 6 e 7, che riguardano l\u2019altezza di penetrazione e la velocit\u00e0 di saldatura. Se viene utilizzata una potenza di 5 kW abbiamo una penetrazione di 4 mm a una velocit\u00e0 di circa 3 m\/min. Per un diametro dello spot di 0,78 mm, viene selezionato un fattore di potenza di 4 MW\/m e un tempo di interazione di 4 ms. I parametri tecnici del sistema ottico di messa a fuoco programmabile e della sorgente laser sono stabiliti dai valori di input per il calcolo dei parametri ottici come la lunghezza focale effettiva, il numero di punti, la lunghezza d\u2019onda e la dimensione della disposizione per un piano focalizzato su pi\u00f9 punti, ottenendo come risultato quelli riportati nella Tabella 6.<\/p>\n

Modellazione strutturale del progetto proposto<\/strong>
\nIl prototipo virtuale della lampada da arredo urbano \u00e8 stato sviluppato utilizzando il software Autodesck Inventor. La Figura 1 mostra il piano 3D dell\u2019assemblaggio delle diverse parti che compongono la struttura della lampada.
\nPer valutare la resistenza della struttura il prototipo \u00e8 stato simulato a un carico di vento, una volta messo in funzionamento. La simulazione strutturale \u00e8 stato fatta utilizzando il software Autodesk Inventor. La struttura \u00e8 stata sottoposta a un carico massimo alla rottura di 150 kg, uguale a 1.470 N, su un lato della sezione ortogonale della lampada da arredo urbano che tiene l\u2019intera struttura, con obiettivo di simulare la forza del vento. La forza di gravit\u00e0 \u00e8 stata presa in considerazione per la realizzazione della simulazione. Inoltre, per semplificare i calcoli, il carico \u00e8 stato considerato statico. Le restrizioni sono state assegnate alla base della lampada da arredo urbano. I principali risultati osservati sono uno spostamento massimo pari a 134,3 mm (Figura 9) con un fattore di sicurezza di 15 ul.
\nTale variazione di spostamento della lampada da arredo urbano \u00e8 dovuto a un indebolimento della struttura prodotto dalle intercettazioni braccio 1 con il palo.
\nTuttavia, come si pu\u00f2 notare, lo spostamento massimo viene ottenuto all\u2019estremit\u00e0 superiore della lampada. Gli spostamenti non sono visibili nel giunto saldato della base, ne consegue che resistono alle condizioni climatiche dei venti sotto proposta di carica.<\/p>\n

Conclusioni<\/strong>
\nIl progetto presentato riguarda la fabbricazione di una lampada da arredo urbano composta da un palo di profilo ortogonale con due bracci in acciaio zincato Q235, supportano le lampade a LED alle loro estremit\u00e0 a un\u2019altezza di 3 m e 5 m nella direzione opposta. La proposta di lampada da arredo urbano garantisce l\u2019utilizzo per l\u2019illuminazione di strade, marciapiedi o piazze.
\nLa fabbricazione della lampada da arredo urbano segue lavorazioni di saldatura e taglio laser. Una sorgente TruFlow 6000 a CO2 viene selezionata e un sistema ottico di messa a fuoco programmabile PFO 33, che fornisce una densit\u00e0 di potenza massima di 9.55\u00b7104 W\/cm2 e garantisce l\u2019unione di lamiere in acciaio zincato Q235 di spessore massimo 4 mm. La massima profondit\u00e0 di penetrazione \u00e8 ottenuta con una potenza di 5 kW, una velocit\u00e0 di saldatura di 50 mm\/s e una defocalizzazione di 0.
\nIl costo di fabbricazione dell\u2019intera struttura \u00e8 stimato di 400,00 euro e si considera adeguato secondo produttivit\u00e0 e alla tecnologia utilizzata.<\/p>\n

QUALIFICA AUTORI
\nEriel Perez Zapico, Carlos Ren\u00e9 G\u00f3mez P\u00e9rez, Eduardo Miguel F\u00edrvida Donestevez, Centro de Investigaciones de Soldadura Facultad de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica e Industrial Universidad Central \u201cMarta Abreu\u201d de Las Villas Santa Clara, Cuba<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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