{"id":8748,"date":"2025-02-27T10:11:19","date_gmt":"2025-02-27T10:11:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=8748"},"modified":"2025-02-27T10:11:20","modified_gmt":"2025-02-27T10:11:20","slug":"innovare-laser-texturing-optoprim","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/innovare-laser-texturing-optoprim\/","title":{"rendered":"Innovare il laser texturing con Optoprim"},"content":{"rendered":"\n

Tra le sette stazioni indipendenti che costituiscono il laboratorio di Applicazioni Laser di Optoprim concentriamo l\u2019attenzione sulla cella dedicata al micro-machining e a processi quali micro-forature, dicing del vetro, ablazione selettiva e texturing. Proprio quest\u2019ultimo processo \u00e8 sempre pi\u00f9 richiesto in settori applicativi anche molto diversi. Per essere integrato in modo efficace per\u00f2 richiede elevate competenze e importanti partnership con istituti di ricerca e fornitori di tecnologie avanzate. proprio ci\u00f2 che caratterizza l\u2018azione di Optoprim e suoi tecnici.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Soddisfare le pi\u00f9 ambiziose richieste del mondo industriale, colmando il gap fra la ricerca accademica e la produzione aziendale. Questa la mission che ha portato Optoprim <\/a><\/strong>a far nascere a Vimercate (MB) il laboratorio di Applicazioni Laser<\/a><\/strong>, una struttura diretta da un brillante team di ingegneri specializzati nelle diverse branche applicative ed equipaggiato con molteplici sistemi di processo laser. Al momento il laboratorio conta 15 ingegneri specializzati in diverse applicazioni laser e che supportano i clienti nello sviluppare vari processi grazie alle sette stazioni indipendenti, che spaziano dalla saldatura alla marcatura, dal trattamento termico al taglio, dal cladding alle nuove applicazioni per l\u2019e-mobility, fino al micro-machining. In questo articolo concentriamo l\u2019attenzione sulla cella di micro-machining, che permette di sviluppare i processi gi\u00e0 citati in scala micrometrica con l\u2019aggiunta di alcuni processi esclusivi, quali micro-forature, dicing del vetro, ablazione selettiva e texturing.
\u201c\u00c8 proprio in questa direzione che sono stati rivolti gli investimenti per il nostro setup – conferma Riccardo Motta di Optoprim – che al momento conta due stazioni, equipaggiate ciascuna con una sorgente laser al femtosecondo con la possibilit\u00e0 di lavorare con impulsi al picosecondo e in regime di burst (sia MHz che GHz). La prima stazione pu\u00f2 lavorare nell\u2019infrarosso, nel verde e nell\u2019UV, questo ci d\u00e0 la possibilit\u00e0 di lavorare tante tipologie di materiali e di raggiungere risoluzioni estreme. Questo anche grazie a delle teste di scansione top di gamma e ad un sistema di movimentazione assi che ci permette di lavorare su aree maggiori di 200 x 200 mm2 . La seconda stazione, oltre ad un laser simile a quello precedente, ospita ottiche apposite per il dicing del vetro e un sistema a 5 assi che permette di trattare sistemi non planari. In entrambe le stazioni sono stati previsti degli spazi per poter integrare attrezzature da dedicare specificatamente alle applicazioni dei clienti, come teste di foratura e sistemi di beam shaping, garantendo un\u2019estrema flessibilit\u00e0 e adattabilit\u00e0 all\u2019applicazione richiesta. Il team dedicato al micro-machining \u00e8 ora composto da tre ingegneri fisici specializzati, che lavorano in costante contatto con il resto del team per poter riportare nel \u201cmicro\u201d l\u2019esperienza acquisita nei processi macroscopici, in perfetto stile Optoprim\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Competenze laser in continuo aggiornamento<\/h3>\n\n\n
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Il team micro-machining di Optoprim, da sinistra:
Dott.Ing. Samuele Cillotto, Dott.Ing. Riccardo Motta
e Dott.Ing. Gianmarco Della Chiesa<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Le conoscenze nell\u2019ambito della fisica del gruppo micro permettono al team Optoprim di comprendere chiaramente le dinamiche di interazione della radiazione laser con il materiale, elemento fondamentale per questo tipo di applicazioni, nonch\u00e9 di avere una profonda conoscenza della sorgente laser, fondamentale per sfruttarne a pieno il potenziale.
\u201cQueste conoscenze – prosegue Motta – sono costantemente aggiornate grazie alla partecipazione a conferenze e fiere internazionali di settore, che permettono di rimanere aggiornati sulle applicazioni pi\u00f9 attuali e sulle tecnologie pi\u00f9 innovative.
L\u2019esperienza e l\u2019attitudine allo sviluppo di processi del nostro gruppo di lavoro sono supportate da attrezzatura d\u2019avanguardia e strumentazione di analisi dedicata. Nello specifico abbiamo a disposizione un microscopio digitale con ingrandimento da 100X a 2500X e illuminazione anulare, coassiale e backlight, per poter ispezionare nel dettaglio i diversi materiali trattati, visualizzando features inferiori al micron e un interferometro a luce bianca che \u00e8 in grado di scansionare campioni 3D con una risoluzione di 50nm in Z, ideale per analisi di rugosit\u00e0 e per verificare il dettaglio delle features prodotte\u201d. Importante sottolineare come Optoprim abbia sviluppato nel tempo un\u2019ampia rete di contatti tra aziende e centri di ricerca internazionali che permette da un lato di ottenere informazioni su un nuovo processo in tempi rapidi e dall\u2019altro di sfruttare attrezzatura di sviluppo e analisi ulteriore rispetto a quanto disponibile nel laboratorio Applicazioni Laser.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019innovazione nel laser texturing si fa insieme ai partner<\/h3>\n\n\n\n

I fornitori sono parte integrante del processo di sviluppo in Optoprim, soprattutto per tecnologie come il texturing che richiedono equipaggiamenti dedicati e di alta qualit\u00e0. Una tematica importante nell\u2019ambito del texturing \u00e8 la possibilit\u00e0 di riscalare i processi per aumentarne la produttivit\u00e0, dal momento che queste lavorazioni molto spesso richiedono tempi elevati legati all\u2019elevata precisione.
\u201cIn questo contesto – spiega Motta – i nostri fornitori di sorgenti laser possono garantire potenze ed energie molto elevate nell\u2019ambito del fs, superando i 100W di potenza e i 2mJ di energia per impulso, mantenendo anche a questi regimi la qualit\u00e0, la flessibilit\u00e0 e l\u2019affidabilit\u00e0 imprescindibili per l\u2019applicazione. Per riscalare il processo a pi\u00f9 alte potenze ed energie non \u00e8 sufficiente migliorare la sorgente ma serve una sezione di beam delivery dedicata che permetta di sfruttare appieno queste caratteristiche\u201d. \u00c8 in questo contesto che si collocano i sistemi di beam shaping, i sistemi di lavorazione multi-beam e le teste di stampa, che permettono di adattare la forma del fascio alla feature da texturizzare, di ripartire l\u2019energia in pi\u00f9 punti di lavoro per effettuare lavorazioni parallele o addirittura di stampare il pattern richiesto in maniera diretta.
\u201cLa collaborazione con questi fornitori risulta imprescindibile per fornire un supporto di qualit\u00e0 ai nostri clienti; \u00e8 altres\u00ec vero che \u00e8 fondamentale poter testare e integrare queste tecnologie nel proprio laboratorio per poterne verificare l\u2019effettiva efficacia sul processo del cliente. Per questo le nostre stazioni hanno spazi dedicati per alloggiare nuove tecnologie da poter combinare a quelle gi\u00e0 presenti. Questo servizio non \u00e8 utile solo ai nostri clienti, ma anche ai fornitori stessi per i quali abbiamo svolto caratterizzazioni e test, ricreando lo scambio di informazioni e competenza tipico dei centri di ricerca\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Le opportunit\u00e0 del laser texturing<\/h3>\n\n\n\n

Per laser texturing si intendono tutti quei processi atti a una modifica controllata delle propriet\u00e0 superficiali di un materiale, siano esse estetiche o funzionali, coinvolgendo elementi di scala micro e nanometrica. Nello specifico Optoprim si concentra su quei processi di texturizzazione che coinvolgono le sorgenti a impulsi ultraveloci, vere protagoniste in questo ambito. La durata dell\u2019impulso molto corta permette infatti di raggiungere potenze di picco che abilitano la lavorazione di pressoch\u00e9 ogni tipo di materiale, apportando un contributo termico controllabile, dal momento che l\u2019impulso di energia si esaurisce prima che i processi di diffusione termica abbiano modo di entrare in atto nel materiale. Tipici processi di texturizzazione includono ablazione diretta per la creazione di microstrutture (quali cupole, pilastri, fori, ribassamenti, trincee), generazione di strutture autoindotte di scala micro e nanometrica come le LIPSS (Laser Induceed Periodic Surface Structures), patterning diretto con processi interferometrici e texturizzazioni ibride che coinvolgono processi ossidativi.
I materiali trattabili possono essere metalli come l\u2019acciaio, il titanio, il rame e l\u2019alluminio, vetri come il borosilicato, la silice fusa e la soda lime, materiali ceramici come l\u2019allumina, il nitruro di silicio, semiconduttori come il silicio o il carburo di silicio e la quasi totalit\u00e0 dei polimeri. Questa estrema flessibilit\u00e0 di interazione da un lato garantisce un\u2019ampia gamma applicativa, dall\u2019altro richiede lo sviluppo di una elevata competenza nella gestione della stessa interazione con i diversi materiali. \u201cIl laser texturing – spiega Riccardo Motta – \u00e8 un processo che sta progressivamente permeando diversi settori di applicazione, in particolare sta assumendo rilevanza nell\u2019ambito dell\u2019efficientamento energetico, per esempio in pannelli solari o nelle batterie, e nell\u2019ambito biomedico, dove le lavorazioni laser permettono di migliorare l\u2019adesione cellulare di impianti e dispositivi in vivo e la creazione di superfici antibatteriche sulla strumentazione chirurgica. Un ambito molto interessante \u00e8 anche quello tribologico, dove le lavorazioni laser possono ridurre l\u2019attrito di elementi in sfregamento o al contrario aumentare l\u2019adesione nel caso di incollaggi. Non mancano inoltre le applicazioni nell\u2019ambito luxury, dove le texturizzazioni possono essere usate per creare eccezionali effetti estetici in gioielli e orologi\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Energy Storage e biomedicale, due esempi concreti<\/h3>\n\n\n
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Nel progetto ORANGEES, Optoprim ha collaborato allo sviluppo di processi di micro e nano texturizzazione su materiali collettori di corrente nei sistemi di accumulo elettrochimico al fi ne di aumentarne l\u2019efficienza. L\u2019immagine mostra un pattern microstrutturato di cupole semisferiche con raggio 15 um realizzato su alluminio<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Presentiamo ora due casi di collaborazione portati avanti da Optoprim che hanno generato ottimi sviluppi in ambito di ricerca sul tema texturing. Il primo riguarda il tema dell\u2019eco-sostenibilit\u00e0 nell\u2019ambito del progetto di ricerca italiano ORANGEES (CUP B93C2200130007). Il progetto, guidato da Standex International s.r.l. in collaborazione con RSE s.p.a. (Ricerca sul Sistema Energetico) e gli altri partner, ha come obiettivo lo sviluppo di materiali e lavorazioni innovative, eco-sostenibili e a basso costo per applicazioni in sistemi di accumulo elettrochimico (SAE) quali batterie e supercondensatori, aumentandone l\u2019efficienza e il ciclo vita. \u201cIn questo contesto – spiega Riccardo Motta di Optoprim – abbiamo contribuito attraverso il nostro personale esperto e le nostre attrezzature all\u2019avanguardia allo sviluppo di processi di micro e nano texturizzazione su materiali collettori di corrente nei sistemi di accumulo elettrochimico per aumentarne l\u2019efficienza, quali rame e alluminio, collaborando a stretto contatto con i ricercatori di Standex. Grazie allo studio svolto \u00e8 stato possibile realizzare geometrie microstrutturate particolarmente piccole per i materiali trattati\u201d. Il secondo esempio \u00e8 tratto invece dall\u2019ambito biomedico dove sono stati trattati materiali biocompatibili stampati mediante Laser Powder Bed Fusion, quali titanio e sue leghe, per modificarne la superficie iniziale, controllando la crescita cellulare che avviene alla loro superfici e una volta impiantati in un contesto organico (1 ).
Le microstrutture autoindotte nel materiale attraverso il laser a impulsi ultracorti hanno permesso nel caso della lega di titanio di aumentare la crescita cellulare rispetto al materiale non trattato o trattato con altre tecnologie convenzionali. \u201cIn questo caso – conferma Motta – le nostre competenze sono state messe a supporto di Dr. Carlo Alberto Biffi del CNR ICMATE di Lecco, con il quale avevamo gi\u00e0 precedentemente lavorato sul tema della modifica superficiale di materiali metallici biodegradabili (leghe a base ferro e zinco) per impianti temporanei con lo scopo di aumentarne la capacit\u00e0 di riassorbimento da parte dell\u2019organismo (2 )\u201d. Competenze e tecnologia al servizio dell\u2019innovazione Questi progetti dimostrano in modo concreto il valore della collaborazione proposta nel laboratorio di Applicazioni Laser. \u201cIn Optoprim – conclude Riccardo Motta – si pu\u00f2 trovare un partner, prima che un fornitore di tecnologia, con cui sviluppare progetti innovativi e adottare nuovi paradigmi produttivi. Questo \u00e8 possibile grazie all\u2019estrema competenza di tutto il team tecnico e commerciale, estremamente appassionato e motivato, grazie alle attrezzature all\u2019avanguardia che sono messe a disposizione del cliente e grazie alla forte rete di collaboratori, clienti e fornitori tessuta in anni di sviluppo processi. \u00c8 parte dello stile Optoprim fornire risposte a quesiti applicativi in tempi rapidi e affiancare il cliente nella comprensione delle necessit\u00e0 realizzative, di analisi e di messa in produzione dei processi pi\u00f9 complessi, come il texturing\u201d.<\/p>\n\n\n\n

La differenza tra geometrie autoindotte e microstrutturate<\/h3>\n\n\n\n

Quando si parla di texturing, un tema importante \u00e8 la differenza tra geometrie autoindotte e microstrutturate. Come suggerisce il nome, le geometrie autoindotte sono texturizzazioni che si ottengono sul materiale senza che vengano esplicitamente tracciate dal laser, si formano grazie all\u2019interazione della radiazione con altri elementi, come le onde superficiali di polaritoni plasmonici nel caso delle LIPSS. Queste tipicamente formano pattern regolari di scala micro e nanometrica le cui propriet\u00e0 possono essere controllate variando la lunghezza d\u2019onda del laser, la sua polarizzazione e le propriet\u00e0 di irradiazione come la fluenza e il dosaggio di energia su area. Queste geometrie vengono tipicamente usate per l\u2019ottimizzazione di propriet\u00e0 come l\u2019idrofobicit\u00e0 e l\u2019assorbimento ottico dei materiali trattati.
Le geometrie microstrutturate sono invece frutto di un preciso controllo della posizione e della focalizzazione del fascio laser, che attraverso processi ablativi rimuove sottili strati di materiale per formare strutture con design personalizzabile. In questo contesto \u00e8 fondamentale saper trattare correttamente gli impulsi generati dalla sorgente a fs per trarre il massimo in termini di risoluzione e produttivit\u00e0, progettando accuratamente il setup ottico e ottimizzando i tanti
parametri di processo in gioco. Lavorazioni del genere hanno dimensioni tipiche di alcune decine o centinaia di micron e sono fondamentali in quegli ambiti che richiedono un design specifico, come quello estetico o tribologico.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Tra le 7 stazioni che costituiscono il laboratorio di Applicazioni Laser di Optoprim concentriamo l\u2019attenzione sulla cella dedicata al micro-machining e a processi quali il laser texturing<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":8749,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[1541,476,1540,1483,194],"class_list":["post-8748","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia","tag-ablazione","tag-cladding","tag-dicing","tag-micro-machining","tag-optoprim"],"yoast_head":"\nInnovare il laser texturing con Optoprim<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Nel laboratorio di Applicazioni Laser di Optoprim focus sulla cella dedicata a processi di laser texturing\" \/>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" 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