{"id":1488,"date":"2019-05-21T09:33:04","date_gmt":"2019-05-21T09:33:04","guid":{"rendered":"http:\/\/applicazioni-laser.it\/?p=1488"},"modified":"2025-07-11T07:43:33","modified_gmt":"2025-07-11T07:43:33","slug":"sistemi-di-diagnostica-laser-per-ladditive-manufacturing-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/sistemi-di-diagnostica-laser-per-ladditive-manufacturing-2\/","title":{"rendered":"Sistemi di diagnostica laser per l\u2019Additive Manufacturing"},"content":{"rendered":"

Sebbene l\u2019elevata flessibilit\u00e0 e le prestazioni dei sistemi laser utilizzati consentano di produrre parti molto complesse, le macchine per la produzione additiva introducono forti limitazioni per le operazioni di diagnostica laser. La mancanza di spazio, l\u2019elevato calore generato e i diversi angoli di incidenza, infatti, rendono difficile l\u2019impiego degli attuali strumenti per la diagnosi completa del fascio laser nell\u2019Additive Manufacturing. PRIMES ha sviluppato una serie di soluzioni affidabili che sopperiscono a queste problematiche.<\/p>\n

di Fabrizio Cavaliere<\/em><\/p>\n

Uno dei mercati pi\u00f9 in forte crescita nell\u2019ambito della lavorazione laser \u00e8 attualmente il settore dell\u2019Additive Manufacturing e, in particolare, la stampa 3D mediante tecnica di Selective Laser Melting (SLM). Nella produzione additiva con SLM, la stampa di componenti 3D \u00e8 ottenuta tramite fusione laser di molti strati di polvere metallica che vengono continuamente depositati sull\u2019area di lavoro.
\nNata come tecnologia per la creazione rapida di prototipi, la produzione additiva (o la stampa 3D) \u00e8 da tempo utilizzata con successo nell\u2019ingegneria meccanica e quindi nella produzione di componenti in serie grazie a materiali sempre pi\u00f9 efficienti e a una fabbricazione virtualmente \u201ctool-less\u201d. Tale tecnica a non contatto offre maggiore flessibilit\u00e0 in merito a progettazione, costruzione e funzionalit\u00e0 dei componenti.
\nTuttavia, con la crescente complessit\u00e0 degli assemblaggi da fabbricare e delle macchine di produzione, aumentano anche le esigenze sulla precisione del processo. L\u2019impiego di metodi di misura ad alta precisione per la garanzia della qualit\u00e0 e della loro conformit\u00e0 alle linee guida ISO stanno assumendo sempre pi\u00f9 importanza.
\nSebbene l\u2019elevata flessibilit\u00e0 e le prestazioni dei sistemi laser utilizzati consentano di produrre parti molto complesse, le macchine per la produzione additiva introducono forti limitazioni per le operazioni di diagnostica laser.
\nLa mancanza di spazio, l\u2019elevato calore generato e i diversi angoli di incidenza, infatti, rendono difficile l\u2019impiego degli attuali strumenti per la diagnosi completa del fascio laser nell\u2019Additive Manufacturing.<\/p>\n

Misura di potenza laser in applicazioni di produzione additiva<\/strong>
\nIl nuovo Cube M di PRIMES, rappresentata da LOT-QuantumDesign<\/a><\/strong>, \u00e8 progettato per misure di potenza single shot di laser a stato solido caratterizzati da alta densit\u00e0 di potenza.
\nQuesto dispositivo permette di monitorare la potenza di laser di elevata qualit\u00e0 anche in ambienti ristretti, come le camere dei sistemi per la micro-lavorazione dei materiali, di solito non accessibili a power meter standard che richiedono un raffreddamento ad acqua. In alcuni casi, inoltre, l\u2019intensit\u00e0 della radiazione laser \u00e8 troppo elevata per l\u2019impiego di power meter convenzionali e tale da danneggiare il rivestimento dell\u2019assorbitore.
\nPer tali applicazioni, PRIMES ha sviluppato il nuovo Cube M, in grado di eseguire misure di potenza laser con densit\u00e0 fino a 250 kW\/cm\u00b2 a 2 kW.
\nAlla base delle elevate prestazioni del Cube M c\u2019\u00e8 un array di micro-ottiche, progettato e sviluppato in PRIMES e posizionato in ingresso allo strumento, che permette l\u2019esecuzione di misure di potenza del fascio laser focalizzato. L\u2019incidenza del fascio, inoltre, non deve essere necessariamente verticale; con il Cube M, infatti, \u00e8 possibile eseguire misure di potenza ad angoli di incidenza del fascio fino a \u00b1 20\u00b0.
\nTali caratteristiche rendono il Cube M lo strumento ideale per la misura di potenza laser in applicazioni di micro-lavorazione e di produzione additiva.
\nIl Cube M \u00e8 dotato di una memoria interna per il salvataggio automatico dei dati relativi alle ultime 63 misure eseguite e alla quale si ha accesso con collegamento Bluetooth, tramite la PRIMES Cube APP, oppure facendo uso del software standard PRIMES LDS con connessione diretta dello strumento al PC attraverso la porta micro-USB. \u00c8 possibile, inoltre, visualizzare i dati delle ultime 14 misure eseguite direttamente sul display integrato al dispositivo.<\/p>\n

Controllo dei parametri del fascio laser di sistemi per la micro-lavorazione<\/strong>
\nLe macchine di micro-lavorazione sono tipicamente molto compatte e la camera di lavoro non prevede molto spazio al suo interno per l\u2019installazione di un sistema di diagnostica laser. Per questo motivo PRIMES ha sviluppato un sistema, il MicroSpotMonitor-Compact (MSMc) dotato di camera CCD per l\u2019analisi del piano focale e di circuito di raffreddamento ad acqua integrato, caratterizzato da ridottissimi ingombri e appositamente progettato per l\u2019installazione all\u2019interno di macchine con limitato spazio utile. Il MSMc \u00e8 particolarmente compatto e integra tutti i suoi componenti, elettronica, assorbitore, attenuatore e camera CCD, all\u2019interno di un unico housing con dimensioni di circa 230 \u00d7 120 \u00d7 60 mm (LxLxA) e che pu\u00f2 essere adattato alle esigenze del particolare impianto.
\nIl MicroSpotMonitor-Compact \u00e8 pensato per il controllo dei parametri del fascio laser di sistemi per la micro-lavorazione come quelli di foratura per la generazione dei canali di raffreddamento nelle palette di turbina, quelli di sinterizzazione laser, di separazione dei wafer, di saldatura a punti nella tecnologia medicale e di molti altri processi produttivi innovativi.
\nIl sistema \u00e8 pensato per l\u2019analisi di laser NIR con diametro del fascio da 20 a 600 \u00b5m in funzione della configurazione ottica ed esegue la misura della distribuzione della densit\u00e0 di potenza e della geometria del fascio focalizzato direttamente sul piano di lavorazione alla potenza nominale.
\nAttraverso il controllo dell\u2019asse Z della macchina SLM, inoltre, il MSMc permette di ricostruire l\u2019intera caustica 3D per l\u2019analisi di tutti i pi\u00f9 importanti parametri di caratterizzazione del fascio laser in conformit\u00e0 agli standard attuali.
\nNella configurazione standard il MSMc prevede collegamento diretto al PC tramite interfaccia di tipo Ethernet. In questo caso, il controllo del sistema e l\u2019esecuzione di misure manuali o semi-automatiche \u00e8 possibile tramite il Laser Diagnostics Software di PRIMES. Opzionalmente, l\u2019interfaccia PROFIBUS permette l\u2019integrazione in macchina del MSMc e la possibilit\u00e0 di eseguire misure completamente automatiche con trasferimento dei dati direttamente al sistema di controllo per ulteriore elaborazione.<\/p>\n

Sistema di diagnostica a scansione<\/strong>
\nIl FocusMonitor FMW+ \u00e8 un sistema di diagnostica a scansione pensato per l\u2019analisi del fascio di sorgenti laser CW a bassa e alta potenza in applicazioni laser come la lavorazione dei materiali (taglio lamiera e tubo, saldatura, \u2026), il trattamento delle superfici (marcatura e altri) e l\u2019Additive Manufacturing.
\nIl FocusMonitor FMW+ misura le propriet\u00e0 del fascio laser focalizzato.
\nMisurando la distribuzione della densit\u00e0 di potenza nello spazio, il FMW+ determina, oltre alle dimensioni geometriche del fascio, anche la posizione del fuoco, il Beam Parameter Product (BPP) e il fattore di qualit\u00e0 M2.
\nAlla base del funzionamento del FMW+, e della determinazione della distribuzione della densit\u00e0 di potenza, \u00e8 l\u2019impiego di una punta rotante che scansiona a velocit\u00e0 molto elevate la sezione trasversale del fascio laser attraverso la sua movimentazione lineare lungo uno degli assi del piano.
\nA differenza della versione standard FM+ del FocusMonitor, ormai divenuto il sistema di riferimento per la diagnostica laser e che integra un asse Z motorizzato per la scansione automatica della caustica, il nuovo modello FMW+ \u00e8 un sistema particolarmente compatto da poter essere utilizzato in spazi ristretti che non prevede la motorizzazione lungo Z, asse di propagazione del fascio, e la caustica viene generata attraverso la misura successiva di piani del fascio a diversa altezza secondo la posizione corrente della base di lavoro della macchina SLM o della focusing lens.
\nLa posizione Z pu\u00f2 essere inserita manualmente prima della misura di ciascun piano del fascio oppure impostata attraverso un incremento costante in Z.
\nInoltre, il FMW+ integra all\u2019interno del suo housing un absorber, non previsto nella versione FM+, in grado di assorbire una potenza fino a 1 kW per 90 secondi (90 KJ).
\nIl sistema FMW+ pu\u00f2 misurare fasci laser focalizzati, sia di sorgenti laser NIR che CO2 con opportuna selezione del detector e della tip, con un diametro compreso tra 0,1 mm e 3,0 mm.
\nLa massima ampiezza del campo di misura \u00e8 di 8 mm x 8 mm scansionabile con una risoluzione fino a 1024 x 1024 pixel. Il collegamento diretto al PC \u00e8 garantito tramite la comoda interfaccia Ethernet.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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