{"id":1851,"date":"2020-05-26T14:22:48","date_gmt":"2020-05-26T14:22:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=1851"},"modified":"2020-09-28T12:11:48","modified_gmt":"2020-09-28T12:11:48","slug":"testa-a-3-assi-vantaggi-e-limiti-di-una-tecnologia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/testa-a-3-assi-vantaggi-e-limiti-di-una-tecnologia\/","title":{"rendered":"Testa a 3 assi: vantaggi e limiti di una tecnologia"},"content":{"rendered":"\n

La marcatura su superfici non piane \u00e8 il progetto di ricerca e sviluppo
con cui LASIT<\/strong> nasce nel giugno del 1990 e l\u2019azienda oggi pu\u00f2 vantare di essere stata la seconda al mondo – dopo l\u2019americana General Scanning –
ad aver realizzato la testa a tre assi. Dal 1990 al 2000 pi\u00f9 del 90% delle marcatrici LASIT sono state equipaggiate con questa tecnologia, adattata ad applicazioni sempre pi\u00f9 numerose, rispondendo alle esigenze di diversi settori.<\/h2>\n\n\n\n

di Federico Distante<\/em><\/p>\n\n\n\n

Una marcatura laser si realizza al massimo della qualit\u00e0 quando lo spot del laser incide perfettamente perpendicolare sul piano, concentrando tutta l\u2019energia in un singolo punto, che ha un determinato diametro e un tasso di tolleranza variabile. Tuttavia, non tutti i componenti sono piani n\u00e9 tantomeno hanno forme regolari ed \u00e8 per questo che \u00e8 stata sviluppata la tecnologia a tre assi, la quale garantisce un\u2019elevata focalizzazione del fascio laser su superfici cilindriche, irregolari o di grandi dimensioni senza riposizionare manualmente il laser. Se in passato la lunghezza focale era fissa e invariabile quindi, oggi possiamo controllare e programmare le forme 3D attraverso il software.<\/p>\n\n\n\n

\"LASIT
LASIT vanta il primato di essere stata la seconda al ad aver realizzato una testa a tre assi per la marcatura laser.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Marcatura ad alta velocit\u00e0 e precisione<\/h3>\n\n\n\n

Meccanicamente la testa a tre assi LASIT \u00e8 composta da un sistema di motori lineari, due rotanti X e Y che permettono di spostare il fascio laser lungo gli assi, e un terzo asse per la messa a fuoco: il fascio laser passa attraverso un obiettivo dotato di lente mobile, che a sua volta, \u00e8 montata su un traslatore lineare. Il funzionamento \u00e8 regolato in automatico attraverso il software FlyCAD.<\/p>\n\n\n\n

Il cuore della testa a tre assi \u00e8 il progetto ottico, che varia in base al tipo di applicazione e alle esigenze applicative: il sistema pu\u00f2 adattarsi alla dimensione del campo di lavoro e alla dimensione dello spot laser richiesta.
Gli specchi di scansione si trovano dopo le lenti dell\u2019obiettivo. Il raggio laser grezzo entra nel sistema ottico attraverso la lente di espansione dinamica. Le lenti dell\u2019obiettivo ri-disegnano il Fascio gaussiano formato dalle dynamic expander lens sul piano di destinazione.
Il movimento delle dynamic expander lens tramite il traslatore lineare varia la distanza del piano focale, e quindi il focus dinamico.
Gli specchi (MX e MY) – che sono situati nel modulo di scansione XY – piegano il raggio e lo direzionano mediante deflessione angolare per scansionare il piano di lavoro.<\/p>\n\n\n\n

\"Meccanicamente
Meccanicamente la testa a tre assi LASIT \u00e8 composta da un sistema di motori lineari, due rotanti X e Y che permettono di spostare il fascio laser lungo gli assi, e un terzo asse per la messa a fuoco. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Quando utilizzarla?<\/h3>\n\n\n\n

Considerando che una testa di scansione a tre assi ha un costo molto pi\u00f9 elevato del tradizionale sistema a due assi, \u00e8 opportuno capire quando se ne ha effettivo bisogno e quando invece viene proposta solo per una questione economica. Come gi\u00e0 accennato prima, la sostanziale differenza tra i due sistemi \u00e8 relativa alla differente tolleranza focale, ovvero alla possibilit\u00e0 di marcare un particolare che, per le sue caratteristiche geometriche, non \u00e8 sempre alla stessa distanza di fuoco rispetto alla testa laser.
Considerando un\u2019area di marcatura di 100 x 100 mm, una testa a tre assi ha solitamente una tolleranza di messa a fuoco di circa 40 mm, mentre quella tradizionale \u00e8 limitata a una tolleranza di circa 2 mm.
Va specificato che campi di marcatura maggiori consentono una tolleranza di messa a fuoco maggiore. Se il primo valore (area di marcatura) \u00e8 solamente dipendente dal progetto della testa (in quanto capace di ri-focalizzarsi in base al disegno), il secondo (tolleranza di messa a fuoco) \u00e8 invece variabile in dipendenza di alcuni fattori esterni, quali sono, nel dettaglio: <\/p>\n\n\n\n

\"Senza
Senza il movimento di un asse Z meccanico esterno LASIT \u00e8 in grado di marcare superfici non piane, a diverse altezze o cilindriche. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

– Il materiale che si marca: materiali come l\u2019acciaio possono essere marcati con un defocus fino a 5 o 6 mm, mentre per l\u2019alluminio naturale \u00e8 necessario essere posizionati esattamente alla corretta distanza focale;
– La focale che si utilizza: in base ad essa si ottiene un campo pi\u00f9 o meno grande, che varia in un range tra i 100 ed i 400 mm e che viene scelta principalmente in base all\u2019area di marcatura richiesta, ma non solo.
Infatti, la scelta della focale \u00e8 anche dipendente dalla tipologia di lavorazione che si deve effettuare e alla tolleranza che si ritiene necessaria.
Infatti, una focale grande viene anche definita \u201clunga\u201d, ovvero con una profondit\u00e0 di campo maggiore. In sostanza, l\u2019utilizzo di una focale lunga permette spesso e volentieri di ovviare alla problematica della tolleranza.<\/p>\n\n\n\n

\"Sistema
Sistema con lente a campo piano (due assi).\n<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Sistema con lente a campo piano (due assi)<\/h3>\n\n\n\n

Il sistema con lente a campo piano, comunemente indicato con la sigla FFL (Flat field lens), sfrutta le propriet\u00e0 ottiche della lente per mantenere la messa a fuoco costante sul piano di lavoro. Ha il vantaggio di movimentare solo gli specchi di ridotte dimensioni e di essere quindi molto veloce.<\/p>\n\n\n\n

\"Testa
Testa a tre assi ibrida (Z dinamico).<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Testa a tre assi ibrida (Z dinamico)<\/h3>\n\n\n\n

Quello mostrato in foto \u00e8 un sistema a tre assi, nel quale il terzo asse viene utilizzato solo per variare il punto di fuoco. C\u2019\u00e8 una lente montata sull\u2019asse lineare che, in combinazione con la lente successiva, permette di variare la focalizzazione. Subito dopo c\u2019\u00e8 il sistema galvanometrico X e Y per movimentare il fascio laser nel campo di marcatura, determinato dalla lente FFL. Senza il movimento di un asse Z meccanico esterno siamo in grado di marcare superfici non piane, a diverse altezze o cilindriche, velocizzando l\u2019intero processo rispetto alla movimentazione dell\u2019intera testa laser.<\/p>\n\n\n\n

\"Esempio
Esempio di marcatura laser su componente cilindrico. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Attenzione agli inganni<\/h3>\n\n\n\n

Molto spesso abbiamo letto e sentito informazioni sulla testa a tre assi divulgate per motivi commerciali, ma prive di una validit\u00e0 tecnica. Cerchiamo quindi di fare chiarezza su quali sono invece, nella realt\u00e0 attuale, le potenzialit\u00e0 della testa a tre assi e i vantaggi che possiamo trarne, evidenziando al contempo i limiti che ancora non sono stati superati.<\/p>\n\n\n\n

\"Nella
Nella marcatura laser, il problema reale da prendere in considerazione non \u00e8 la variazione della messa a fuoco ma l\u2019angolo di incidenza.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Cosa pu\u00f2 fare:<\/strong>
– Mantenere la messa a fuoco su una superficie non piana;
– Marcare a diverse altezze senza spostare la testa laser;
– Marcare su superfici cilindriche entro determinati limiti ottici.

Cosa non pu\u00f2 fare<\/strong>:
– Marcare su superfici in ombra;
– Marcare quando l\u2019angolo fra il raggio laser e la superfice diventa piccolo, ad esempio su un cilindro oltre un certo limite;
– Marcare su una superficie di cui non si conosce la forma;
– Correggere errori di forma del pezzo o del piazzamento: se il pezzo si sposta il laser non lo riconosce;
– Correggere la deformazione del disegno, necessita di un software aggiuntivo.
Osservando l\u2019immagine di Figura ci rendiamo conto che il problema reale da prendere in considerazione non \u00e8 la variazione della messa a fuoco (che possiamo in effetti compensare con la testa a tre assi) ma l\u2019angolo di incidenza.
Nell\u2019esempio si vede che a 150\u00b0 (\u00b175\u00b0) il raggio \u201csfugge\u201d al componente e l\u2019energia non arriva alla superficie, rendendo impossibile la realizzazione del processo. Per esempio, se avessimo un cilindro da \u00f8130 non potremmo mai marcare fino a 150\u00b0 perch\u00e9 la variazione di fuoco \u00e8 di 48 mm. Nella pratica, dei buoni risultati si raggiungono ancora con un angolo non superiore ai 100\u00b0 (\u00b150\u00b0). <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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