{"id":3522,"date":"2023-11-23T09:39:52","date_gmt":"2023-11-23T09:39:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=3522"},"modified":"2023-12-05T09:43:47","modified_gmt":"2023-12-05T09:43:47","slug":"laser-co2-e-a-impulsi-ultracorti-nei-processi-di-lavorazione-della-plastica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/laser-co2-e-a-impulsi-ultracorti-nei-processi-di-lavorazione-della-plastica\/","title":{"rendered":"Laser CO\u2082 e a impulsi ultracorti nei processi di lavorazione della plastica"},"content":{"rendered":"\n

Con l\u2019aumentare del numero di componenti in plastica, le innovazioni nella tecnologia laser sono fondamentali per una lavorazione efficiente, economica e versatile. I produttori di plastica trovano sempre nuovi modi per utilizzare il laser CO2<\/sub>, mentre la tecnologia laser a impulsi ultracorti ha aperto nuove opportunit\u00e0 nella lavorazione di questo materiale e in particolare in applicazioni ad alta precisione.<\/h2>\n\n\n\n

Nonostante le normative ambientali che ne limitano l\u2019uso, la plastica rimane un materiale essenziale per molte industrie grazie alle loro propriet\u00e0 allettanti come il basso peso e costo, la resistenza al degrado e la relativa sicurezza. Anche i laser<\/strong> come strumenti per la lavorazione della plastica<\/strong> sono sempre pi\u00f9 interessanti grazie ai molteplici vantaggi offerti rispetto alle lavorazioni meccaniche di taglio, foratura, asportazione e marcatura di questo tipo di materiali. <\/p>\n\n\n\n

Le applicazioni per la lavorazione della plastica si estendono su tutta una serie di settori e componenti, tra cui parti automobilistiche, segnaletica, dispositivi medici, imballaggi, illuminazione, elettrodomestici, mobili, dispositivi elettronici e molti altri.<\/p>\n\n\n\n

Laser CO2<\/sub> e lavorazione delle plastiche<\/h3>\n\n\n\n

Per lavorare una vasta gamma di plastiche \u00e8 necessario uno strumento versatile, ed \u00e8 qui che entra in gioco il laser CO2<\/sub><\/strong>. Inventato nel 1964, il laser CO2<\/sub> \u00e8 una delle tecnologie laser pi\u00f9 antiche, ma rimane una pietra miliare della produzione moderna e trova una moltitudine di utilizzi, come ad esempio nei settori automotive, elettronico, alimentare e tessile. I laser CO2<\/sub> sono disponibili con potenze in uscita che vanno da poche decine di watt a diversi kilowatt, rendendoli utili per una variet\u00e0 di processi; bassi livelli di potenza principalmente per marcature e incisioni, mentre potenze pi\u00f9 elevate possono tagliare e saldare con facilit\u00e0 e precisione.<\/p>\n\n\n\n

Il taglio di plastiche con il laser CO2<\/sub> \u00e8 un processo molto efficiente<\/strong>; l\u2019alta assorbanza e la bassa conducibilit\u00e0 termica significano una riduzione degli sprechi energetici. Un laser CO2<\/sub> taglia forme complesse con facilit\u00e0. Inoltre, elimina la necessit\u00e0 di post-lavorazione di alcune plastiche poich\u00e9 il laser vaporizza la plastica lasciando bordi puliti e nitidi<\/strong>. Un esempio \u00e8 il metacrilato, che ha bordi lucidati a fiamma che non necessitano di rifiniture post-taglio con il laser. Tuttavia, delle plastiche sono un gruppo diversificato di materiali e i risultati dipendono fortemente dal tipo e dalla composizione chimica della plastica in questione. Materiali termoplastici possono generalmente essere tagliati in modo pulito – tra questi ci sono acrilico, polietilene, polistirene, polipropilene, PET, poliuretano e ABS. I materiali termoindurenti come resine epossidiche e fenoliche e poliammide sono difficili da tagliare senza discolorazione o carbonizzazione.<\/p>\n\n\n\n

I laser CO2<\/sub> possono anche marcare una vasta gamma di prodotti in plastica<\/strong>, dai film di confezionamento alle bottiglie ai dispositivi medici. L\u2019aspetto del marchio dipende fortemente dal tipo di plastica utilizzato. In molti casi, il laser non induce alcun cambiamento di colore nella plastica, producendo un marchio inciso che \u00e8 discreto e non rovina l\u2019aspetto del prodotto. Additivi speciali possono produrre un marchio pi\u00f9 visibile dove \u00e8 richiesto un alto contrasto. Inoltre, i laser CO2<\/sub> possono rimuovere rivestimenti in plastica rapidamente e con danni minimi al substrato, rendendoli uno strumento utile per connessioni elettriche e gestione termica.<\/p>\n\n\n\n

Sorgenti laser a impulsi ultracorti e lavorazione delle plastiche<\/h3>\n\n\n\n

Le sorgenti laser a impulsi ultracorti<\/strong> rappresentano una tecnologia che ha rivoluzionato la lavorazione dei materiali grazie alla loro capacit\u00e0 di fornire potenza e controllo. Per utilizzare tutta la potenza disponibile per la lavorazione ad alto rendimento, i laser a impulsi ultracorti devono essere combinati con sistemi di movimento ad alta velocit\u00e0 come scanner galvanometrici e poligonali. La lavorazione convenzionale porta tipicamente a inconsistenza e sovra lavorazione di profili complessi a causa dell\u2019accelerazione e decelerazione del sistema di movimento. Al contrario, la tecnologia \u201cpulse-on-demand\u201d<\/strong> posiziona con precisione impulsi individuali o burst di impulsi controllati, risultando in impulsi uniformemente spaziati sul pezzo, indipendentemente dalle variazioni nella velocit\u00e0 di movimento.<\/p>\n\n\n\n

Per i produttori di plastica, la larghezza dell\u2019impulso estremamente breve della sorgente laser a impulsi ultracorti \u00e8 ideale in quanto praticamente elimina la diffusione del calore<\/strong> nelle zone circostanti all\u2019area lavorata, a condizione che la larghezza dell\u2019impulso sia inferiore al tempo necessario per trasferire il calore al materiale di base. Inoltre, la funzione \u201cpulse-on-demand\u201d consente all\u2019utente di controllare la frequenza di ripetizione<\/strong> per evitare l\u2019accumulo di calore nel materiale, mantenendo al contempo una costante energia dell\u2019impulso. Ci\u00f2 riduce al minimo la formazione di una zona termicamente influenzata (HAZ), consentendo la micro e nanofabbricazione estremamente precisa di vari componenti con elevata produttivit\u00e0 e ripetibilit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Le tecnologie utilizzate nell\u2019industria automobilistica<\/h3>\n\n\n\n

Laser CO2 per il taglio di parti automobilistiche<\/h4>\n\n\n\n

I componenti automobilistici<\/strong> sono realizzati in una variet\u00e0 di plastiche tra cui ABS, TPO, polipropilene, policarbonato, HDPE e acrilico, oltre a vari compositi e laminati. I processi laser tipici includono il taglio di fori per i punti di fissaggio, luci, sensori di parcheggio e altri componenti, la rifilatura della plastica in eccesso lasciata dal processo di stampaggio a iniezione\/formatura e la texturizzazione della superficie e\/o la rimozione della vernice da aree selezionate. Il laser, come ad esempio un laser della serie Luxinar<\/a> SR o SCX 35<\/strong>, \u00e8 di solito montato su un braccio robotico per dirigere il fascio intorno ai contorni tridimensionali della parte. In alcuni casi, diversi processi laser possono essere eseguiti all\u2019interno di una singola cella robotizzata, migliorando l\u2019efficienza produttiva.<\/p>\n\n\n\n

Taglio e foratura di compositi in fibra di carbonio con un laser a impulsi ultracorti<\/h4>\n\n\n
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Un laser CO2<\/sub> pu\u00f2 ablare il rivestimento in plastica del guscio della batteria.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

I compositi in fibra di carbonio<\/strong> sono comuni nell\u2019industria automobilistica e aerospaziale a causa del loro rapporto resistenza-peso elevato, ma lavorarli \u00e8 difficile in quanto evapora la resina epossidica che lega il composito. La lavorazione meccanica pu\u00f2 portare a delaminazione e danni alla matrice, oltre a usura e rottura degli utensili. La lavorazione laser convenzionale crea una HAZ intorno al taglio; questo espone le fibre e compromette la resistenza del materiale. Con un laser a impulsi ultracorti Luxinar LXR\u00ae 120-1030<\/strong>, la diffusione del calore \u00e8 notevolmente ridotta; quindi, il taglio pu\u00f2 essere eseguito lasciando la resina epossidica intatta. Ci\u00f2 significa che possono essere praticati fori e tagliate caratteristiche senza compromettere la resistenza del foglio di fibra di carbonio.<\/p>\n\n\n\n

Ablazione laser di plastiche in veicoli elettrici<\/h4>\n\n\n\n

Le auto elettriche<\/strong> stanno diventando sempre pi\u00f9 popolari a livello globale, con i benefici ambientali associati a emissioni pi\u00f9 basse e una migliore qualit\u00e0 dell\u2019aria. Le batterie di questi veicoli elettrici generano calore durante la ricarica, il che pu\u00f2 accorciare la vita della batteria. Un laser CO2<\/sub><\/strong> pu\u00f2 rimuovere selettivamente il rivestimento in plastica del guscio della batteria; ci\u00f2 consente di attaccare direttamente un dissipatore di calore al metallo per condurre il calore in eccesso lontano dalla cella. Le barre conduttrici metalliche, tipicamente in rame o alluminio, vengono utilizzate largamente nei veicoli elettrici per la distribuzione di energia e per collegare apparecchiature ad alta o bassa tensione nelle batterie. Conducono una grande quantit\u00e0 di elettricit\u00e0 e hanno un rivestimento in resina epossidica per l\u2019isolamento. Anche i motori dei veicoli elettrici utilizzano i cosiddetti \u201chairpin\u201d in rame, fili rettangolari in rame larghi fino a 6 mm rivestiti con uno smalto dielettrico (PEEK, PFA-PI, PA), per fornire isolamento elettrico. Entrambi i tipi di rivestimento devono essere parzialmente rimossi in modo che le barre bus possano connettersi elettricamente ad altri componenti nel veicolo e in modo che gli \u201chairpin\u201d possano essere saldati per il contatto elettrico. A differenza dei metodi meccanici, l\u2019ablazione laser<\/strong> \u00e8 senza contatto, senza ablazione o perdita di metallo, e con molto poco tempo di inattivit\u00e0 o attrezzature necessarie per eventuali modifiche. Uno scanner galvanometrico passa il fascio laser sull\u2019area richiesta, girando la barra bus o l\u2019hairpin a met\u00e0 per elaborare tutti i lati, lasciando il metallo intatto.<\/p>\n\n\n\n

Industria elettronica<\/h3>\n\n\n\n

Patterning laser di PMMA<\/h4>\n\n\n\n

Un laser CO2<\/sub> con modulatore acusto-ottico (AOM)<\/strong> crea un modello di retroilluminazione consistente su PMMA (acrilico). L\u2019AOM consente all\u2019utente di controllare l\u2019energia di ciascun impulso durante la lavorazione per ottenere una distribuzione uniforme della luce su tutta la superficie finita. Le sorgenti laser SR AOM di Luxinar <\/strong>forniscono un controllo preciso da impulso a impulso insieme a un\u2019eccellente stabilit\u00e0 di potenza, e i tempi di salita e discesa brevi minimizzano il surriscaldamento del materiale circostante l\u2019area lavorata. Il risultato \u00e8 un processo altamente controllabile e un modello di punti nitidi, puliti e uniformi su tutto il pezzo.<\/p>\n\n\n\n

Taglio di film sottili<\/h4>\n\n\n\n

I film sottili possono essere montati su vetro e devono essere tagliati senza danneggiare il substrato; in altre applicazioni il film non \u00e8 supportato e deve semplicemente essere tagliato pulito, con un minimo di detriti e HAZ. Un laser CO2<\/sub> integrato con AOM<\/strong> pu\u00f2 garantire una finitura lavorata di migliore qualit\u00e0 con meno HAZ rispetto a un laser CO2<\/sub> pulsato standard. L\u2019AOM SR di Luxinar <\/strong>ha un impulso tipico di 2 microsecondi con un tempo di salita dell\u2019impulso di circa 350 nanosecondi. Questo breve tempo di salita\/discesa aiuta a minimizzare l\u2019HAZ, che \u00e8 ideale per tagliare film sottili come quelli di polarizzazione, capacitive proiettati e PDLCD.<\/p>\n\n\n\n

Industria alimentare e delle bevande<\/h3>\n\n\n\n

Perforazione di imballaggi alimentari in plastica<\/h4>\n\n\n
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\u00c8 possibile mantenere le verdure pi\u00f9 fresche e pi\u00f9 a lungo con la perforazione laser.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La perforazione laser di film di imballaggio in plastica pu\u00f2 aumentare la durata di conservazione di determinati frutti e verdure rispetto all\u2019imballaggio non perforato. La tecnologia di confezionamento in atmosfera modificata (MAP) utilizza fori perforati al laser per regolare i livelli di ossigeno, anidride carbonica, azoto e altri gas all\u2019interno del pacchetto, mantenendo la freschezza del prodotto all\u2019interno. I laser CO2<\/sub> perforano fori a intervalli regolari<\/strong> sul film di imballaggio in plastica. Le condizioni ottimali variano in base al tipo di prodotto; quindi, la dimensione e la distanza dei fori devono essere controllate con precisione. Il processo laser \u00e8 flessibile, la dimensione dei fori pu\u00f2 essere monitorata e regolata al volo, e la distanza dei fori pu\u00f2 essere cambiata molto facilmente.<\/p>\n\n\n\n

Marcatura laser di bottiglie di PET<\/h4>\n\n\n\n

Le bottiglie di plastica sono ampiamente utilizzate nell\u2019industria delle bevande analcoliche e sono per lo pi\u00f9 realizzate in PET (polietilene tereftalato)<\/strong>, una plastica trasparente, resistente, leggera e sicura per gli alimenti. I codici laser CO2<\/sub><\/strong> applicati sulle bottiglie PET sono indelebili e antimanomissione. Marcare direttamente i codici sulle bottiglie di plastica significa che le informazioni sono conservate anche se l\u2019etichetta viene rimossa. Il PET risponde particolarmente bene alla lunghezza d\u2019onda di 9,3 \u03bcm, che produce marchi con contrasto migliorato e maggiore visibilit\u00e0. Date di scadenza, codici lotto e altre informazioni possono essere applicati al volo, utilizzando un sistema galvanometrico ad alta velocit\u00e0 per tracciare i prodotti sulla linea di produzione.<\/p>\n\n\n\n

Conclusioni<\/h3>\n\n\n\n

Con l\u2019aumentare del numero di componenti in plastica anno dopo anno, le innovazioni nella tecnologia laser sono fondamentali per una lavorazione efficiente, economica e versatile. Il laser CO2<\/sub> si distingue per la sua versatilit\u00e0<\/strong>, e i produttori di plastica di oggi trovano costantemente nuovi modi per utilizzare questa tecnologia consolidata. La tecnologia laser a impulsi ultracorti pi\u00f9 recente ha aperto molte opportunit\u00e0 nella lavorazione della plastica<\/strong>. Caratteristiche come l\u2019alta qualit\u00e0 del fascio, il controllo flessibile, la modalit\u00e0 \u201cpulse-on-demand\u201d e la selezione della modalit\u00e0 burst per l\u2019ottimizzazione del processo e l\u2019alta produttivit\u00e0, oltre a una breve larghezza dell\u2019impulso che minimizza i danni termici, rendono questo laser attraente per molte applicazioni ad alta precisione.<\/p>\n\n\n\n

di Walter Gensabella e Louise May<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Con l\u2019aumentare del numero di componenti in plastica, le innovazioni nella tecnologia laser sono fondamentali per una lavorazione efficiente, economica e versatile. 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