iPROTec, azienda con sede a Zwiesel in Germania, \u00e8 stata fondata nel 2006 ed \u00e8 stata successivamente acquisita dai proprietari di Zwiesel Kristallglas nel 2011. Le tre societ\u00e0 consorelle – Zwiesel Kristallglas, Ullrich e iPROTec – condividono la stessa sede. L\u2019immagine di apertura dell\u2019articolo mostra uno schema semplificato del ciclo di produzione di bicchieri da vino. Una goccia di vetro fuso viene messa in una forma, e l\u2019aria viene soffiata nella goccia per farla espandere fino a dare vita alla forma desiderata. Il vetro viene fatto raffreddare nello stampo cavo, che ha anche un \u201ctappo\u201d (il cosiddetto moil) di materiale nella parte superiore. Negli ultimi anni, l\u2019utilizzo di una fiamma per la rimozione a caldo \u00e8 stato sostituito da un riscaldamento indotto per mezzo di un laser a CO2. In questo modo, \u00e8 necessario effettuare un passaggio successivo che consenta di rimuovere fisicamente il tappo. La \u201cfilamentazione\u201d \u00e8 un metodo di taglio del vetro alternativo al riscaldamento in massa (tramite l\u2019utilizzo di un laser a fiamma o a CO2) che sfrutta l\u2019elevata densit\u00e0 di potenza che pu\u00f2 essere raggiunta con un laser a impulsi focalizzati e ultracorti con una potenza complessiva anche modesta. Il nome di questo processo di taglio ad alta efficienza energetica, brevettato e sviluppato da Coherent, \u00e8 SmartCleave. Nello specifico, consente il taglio ad alta velocit\u00e0 di linee rette, curve e inserti, senza conicit\u00e0, di materiali trasparenti e fragili da 50 \u03bcm a 10 mm di spessore. SmartCleave garantisce inoltre elevata finitura superficiale, con una rugosit\u00e0 (Ra) inferiore a 1 \u03bcm e con sfridi con bordi di dimensione inferiore a 5 \u03bcm. \u00c8 importante notare che tale processo ha una resistenza alla piegatura finale superiore a quella garantita dai processi meccanici, che la rende particolarmente attraente per i produttori di touchscreen.<\/p>\n\n\n\n Nell\u2019ambito della rimozione del tappo del bicchiere da vino, SmartCleave gestisce tutti gli inconvenienti del taglio laser a fiamma o a CO2. In particolare, applica l\u2019energia laser in modo talmente preciso che non si verifica alcun riscaldamento del vetro in massa e quindi nessun danno termico al materiale. Crea un bordo estremamente liscio, senza bave, crepe o rotture, che elimina completamente la necessit\u00e0 di una successiva lavorazione. In questo modo, tutte le fasi aggiuntive di smerigliatura, lavaggio e asciugatura, insieme al relativo consumo in termini di energia, tempo, costo e impatto ambientale negativo, sono assenti (nessuna polvere e precipitazione sui vetri). SmartCleave aumenta i rendimenti, migliora la qualit\u00e0 e abbassa i costi di produzione. Questo plasma abbassa l\u2019indice di rifrazione del materiale al centro del percorso del fascio laser e fa s\u00ec che il fascio si sfocalizzi. Se le ottiche di messa a fuoco del fascio sono configurate correttamente, questo effetto di messa a fuoco\/defocalizzazione pu\u00f2 essere bilanciato per ripetersi periodicamente e autosostenersi. Ci\u00f2 forma un filamento stabile, cio\u00e8 una linea di minuscoli vuoti, che si estende per diversi millimetri di profondit\u00e0 nel vetro. Il diametro tipico del filamento \u00e8 compreso tra 0,5 \u03bcm e 1 \u03bcm. Un fattore chiave nello sviluppo della tecnologia di taglio SmartCleave \u00e8 l\u2019uso di un laser USP che adotta la modalit\u00e0 \u201cburst mode\u201d, come il laser Coherent HyperRapid NX. In modalit\u00e0 burst mode, il laser emette una serie di impulsi a intervalli ravvicinati. Se il tempo tra gli impulsi successivi nella sequenza \u00e8 pi\u00f9 breve del tempo di diffusione termica del materiale, allora il calore si accumula nel substrato che aumenta la duttilit\u00e0 del vetro. IPROTec ha progettato e distribuito un sistema completamente automatizzato che utilizza la tecnologia di taglio SmartCleave per la rimozione dei tappi di vetro. Pi\u00f9 precisamente, \u00e8 stato utilizzato un sotto-sistema Coherent PowerLine\u00ae SmartCleave, che incorpora un singolo laser HyperRapid NX con 50 W di potenza media in uscita ad una lunghezza d\u2019onda di 1.064 nm. Il sotto-sistema comprende anche diversi componenti ottici, interruttori del fascio, sensori ed elettronica. Tutti sono gestiti da un sistema di controllo laser Coherent, che ha un concetto di sicurezza laser che pu\u00f2 essere facilmente integrato nel concetto di sicurezza della macchina del sistema IPROTec. A seconda di come la macchina viene configurata e utilizzata, \u00e8 possibile processare fino a 80 bicchieri al minuto. Il sistema IPROTec \u00e8 la prima apparecchiatura per il taglio dei bicchieri su cui \u00e8 possibile adottare la tecnologia SmartCleave, offrendo cos\u00ec all\u2019azienda un vantaggio importante perch\u00e9 consente ai propri clienti di ridurre il consumo energetico, migliorando al tempo stesso i rendimenti e riducendo gli scarti.<\/p>\n\n\n\n Il sistema ha gi\u00e0 dato prova di s\u00e9 sul campo, garantendo un\u2019affidabilit\u00e0 24 ore su 24, 7 giorni su 7, tanto richiesta da chi produce alti volumi di bicchieri in vetro. \u201cAll\u2019inizio dello sviluppo dei nostri attuali sistemi per la rimozione dei tappi di vetro, abbiamo capito che il taglio SmartCleave era in grado di offrire enormi vantaggi per i nostri utenti finali\u201d, ha commentato Tobias Bredl, Project Manager di IPROTec. \u201cUno dei motivi principali per cui abbiamo scelto Coherent come nostro fornitore di sotto-sistemi laser \u00e8 stata la sua disponibilit\u00e0 e la sua capacit\u00e0 di collaborare con noi nello sviluppo del processo e della tecnologia. Questo aspetto \u00e8 particolarmente importante per noi quando si tratta di implementare per la prima volta una nuova tecnologia che non conosciamo. Non volevamo dover diventare esperti di laser per poter sfruttare SmartCleave, quindi abbiamo molto apprezzato la volont\u00e0 di Coherent di essere coinvolta e di mettere al nostro servizio le proprie conoscenze e le proprie soluzioni di prodotto in modo da aiutarci a ridurre il nostro time to market e abbassare i costi complessivi di sviluppo. Inoltre, ci \u00e8 piaciuto il loro laser HyperRapid NX per diversi motivi. Implementa la modalit\u00e0 burst in modo molto efficace e ha una comprovata affidabilit\u00e0. Il design compatto di HyperRapid NX rende poi facile l\u2019integrazione nelle nostre macchine. Da segnalare anche che i laser e i sotto-sistemi Coherent sono supportati da una solida infrastruttura in grado di assicurare un servizio di assistenza globale. Si tratta di un aspetto molto importante, perch\u00e9 i nostri sistemi vengono installati in tutto il mondo\u201d.<\/p>\n\n\n\n In conclusione, la capacit\u00e0 di IPROTec di fornire una soluzione high-tech in grado di svolgere un compito secolare e a basso contenuto tecnologico dimostra come le capacit\u00e0 di elaborazione dei laser USP possano rivoluzionare anche le industrie tradizionali. Questo \u00e8 un esempio di come la \u201crivoluzione industriale nella scienza ultraveloce\u201d di Coherent si estenda ben oltre il laboratorio laser e includa processi complessi come la realizzazione di display per smartphone, cos\u00ec come la produzione di alti volumi dell\u2019umile bicchiere da vino, uno dei pi\u00f9 antichi prodotti di consumo utilizzati dall\u2019umanit\u00e0.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" I bicchieri da vino sono in uso letteralmente da millenni, e la maggior parte delle persone difficilmente li considererebbe un oggetto \u201cad alta tecnologia\u201d. Ma l\u2019azienda tedesca iPROTec (Innovative Process Technology) ha sviluppato uno dei pi\u00f9 sofisticati metodi per la lavorazione laser dei materiali installato nei suoi sistemi automatizzati per la rimozione del \u201ctappo\u201d (il …<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":1845,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[179],"tags":[397,401,265,403,398,205,399,400,402],"class_list":["post-1844","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-applicazioni","tag-automazione","tag-bicchieri","tag-coherent","tag-impulsi-ultracorti","tag-iprotec","tag-laser","tag-taglio","tag-vetro","tag-vino"],"yoast_head":"\n
iPROTec conta attualmente oltre 160 dipendenti. L\u2019obiettivo principale di iPROTec \u00e8 quello di fornire sistemi automatizzati per la produzione di bicchieri di vetro in grado di svolgere tutte le fasi del processo di produzione (alimentazione, pressatura, soffiaggio, fusione, separazione, lucidatura dei bordi, collaudo, marcatura laser, imballaggio, ecc). iPROTec collabora anche con l\u2019industria automobilistica occupandosi di operazioni come l\u2019assemblaggio, l\u2019incollaggio, il collaudo, la prova, la saldatura, \u2026 oltre a realizzare sistemi di produzione speciali sviluppati in base alle specifiche esigenze. Poter disporre internamente di un proprio ufficio di progettazione, di un ufficio acquisti oltre che di un reparto elettrico, di produzione e di assemblaggio garantisce un\u2019elevata flessibilit\u00e0 e un servizio clienti particolarmente efficiente.
iPROTec adotta un approccio olistico allo sviluppo delle macchine, cercando di progettare e fornire sistemi che si integrino in maniera ottimale nell\u2019ambiente di produzione gi\u00e0 esistente all\u2019interno delle officine dei propri clienti. Uno dei loro principali obiettivi \u00e8 la riduzione dei costi di produzione e, contemporaneamente, il miglioramento della qualit\u00e0 e dell\u2019efficienza. La scelta di adottare processi di produzione in grado di rispettare l\u2019ambiente \u00e8 un altro valore fondamentale per l\u2019azienda.<\/p>\n\n\n\n![\"Un](\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/coherent02.jpg\")
Taglio del vetro tradizionale<\/h3>\n\n\n\n
Questo tappo \u00e8 utile perch\u00e9 permette di manipolare e trattenere il vetro durante le fasi successive della produzione, come l\u2019attacco del gambo e della base, ma alla fine deve essere rimosso. Il bordo dal quale questo tappo viene rimosso costituisce il bordo stesso del bicchiere una volta finito; poich\u00e9 \u00e8 questo il punto in cui le labbra toccano il vetro nell\u2019atto del bere, la levigatura del bordo tagliato \u00e8 di primaria importanza.
Le tecnologie usate convenzionalmente per la rimozione del tappo sono raggruppabili in due gruppi distinti: la rimozione a caldo o a freddo. Il tappo pu\u00f2 essere eliminato riscaldando il vetro, o incidendo il bordo e utilizzando lo shock termico. In questo secondo caso, il tappo viene rimosso successivamente adottando una forza meccanica, che pu\u00f2 essere un getto d\u2019aria o un intervento di tipo fisico.<\/p>\n\n\n\n
In molti casi, i metodi di taglio assicurano una qualit\u00e0 inferiore rispetto a quella richiesta dal pezzo finito. Spesso \u00e8 quindi necessario ricorrere a ulteriori lavorazioni, come la smerigliatura meccanica e la lucidatura a fiamma, per ottenere la qualit\u00e0 superficiale desiderata.
Ovviamente, questi processi richiedono tempi e costi aggiuntivi. Inoltre, la smerigliatura richiede l\u2019utilizzo di acqua e crea detriti di vetro che hanno entrambi un impatto negativo sull\u2019ambiente; i vetri devono poi essere asciugati, il che richiede anche un consumo energetico. Utilizzare la forza meccanica sul vetro durante le operazioni di smerigliatura pu\u00f2 poi causare rotture. Da sottolineare anche che, poich\u00e9 esistono variazioni di spessore del vetro da unit\u00e0 a unit\u00e0, questi processi di taglio non sono del tutto ripetibili.<\/p>\n\n\n\n![\"Schema](\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/coherent03.jpg\")
Taglio laser del filamento<\/h3>\n\n\n\n
![\"Taglio](\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/coherent04.jpg\")
Per realizzare il taglio di filamentazione, l\u2019uscita di un laser a impulsi ultracorti (< 15 picosecondi) \u00e8 focalizzata su un piccolo punto all\u2019interno del substrato. L\u2019alta intensit\u00e0 del laser produce l\u2019autofocus del fascio (grazie all\u2019effetto ottico Kerr) all\u2019interno del vetro.
Questo autofocus aumenta ulteriormente la densit\u00e0 di potenza, fino a quando, ad una certa soglia, si crea nel materiale un plasma a bassa densit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n
Per effettuare un taglio, il substrato viene spostato rispetto al raggio cos\u00ec da creare una serie di filamenti strettamente distanziati, generati dal laser. La velocit\u00e0 di avanzamento va da 100 mm\/s a 2 m\/s, a seconda dello spessore del materiale e della geometria di taglio desiderata.
Con vetro rinforzato chimicamente o termicamente, le sollecitazioni interne al pezzo causano poi una separazione spontanea, senza la necessit\u00e0 di un ulteriore passaggio. In caso di vetri non rinforzati e altri materiali trasparenti (come lo zaffiro), dopo una lavorazione con SmartCleave \u00e8 necessario eseguire una operazione successiva affinch\u00e9 avvenga la separazione. Ci\u00f2 pu\u00f2 essere realizzato ricorrendo sia a una piccola forza meccanica sia a una forza termica. Ad esempio, quest\u2019ultima si ottiene spesso con il riscaldamento tramite un laser a CO2 oppure con l\u2019utilizzo della fiamma.<\/p>\n\n\n\nMassimizzare la qualit\u00e0 e la resistenza dei bordi<\/h3>\n\n\n\n
Ci\u00f2 produce un profilo di riscaldamento localizzato pi\u00f9 dolce (e quindi meno stressante) rispetto ad una serie di impulsi con energia equivalente, erogati su un periodo pi\u00f9 lungo. Questo ciclo di riscaldamento pi\u00f9 dolce assicura diversi effetti positivi. In primo luogo, aumenta la velocit\u00e0 di taglio di un fattore pari a due. Successivamente, produce fori che sono pi\u00f9 lisci e pi\u00f9 diritti di quelli ottenuti con il taglio a filamentazione a singolo impulso. Inoltre, elimina la formazione di microfratture sui lati dei fori, un aspetto molto importante perch\u00e9 le microfratture possono ridurre significativamente la resistenza del vetro.<\/p>\n\n\n\n![\"Il](\"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/wp-content\/uploads\/2020\/05\/coherent05.jpg\")
Implementato un sotto-sistema<\/h3>\n\n\n\n