{"id":10983,"date":"2025-06-04T14:30:46","date_gmt":"2025-06-04T14:30:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/?p=10983"},"modified":"2025-06-04T14:31:39","modified_gmt":"2025-06-04T14:31:39","slug":"come-scegliere-consapevolmente-la-giusta-tecnologia-di-taglio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/2025\/06\/come-scegliere-consapevolmente-la-giusta-tecnologia-di-taglio\/","title":{"rendered":"Come scegliere consapevolmente la giusta tecnologia di taglio?"},"content":{"rendered":"\n

Taglio laser o plasma? E quando invece scegliere l\u2019ossitaglio o il waterjet? Ciascuna di queste tecnologie ha caratteristiche e vantaggi che meglio si adattano a specifiche applicazioni ed esigenze. Uno studio condotto da Hypertherm Associates permette un confronto approfondito e a 360\u00b0 di queste tecnologie.<\/h2>\n\n\n\n

di Mirko Milaneschi e Walter Eiselt,<\/em> Hypertherm Associates<\/a><\/p>\n\n\n\n

Sebbene ci siano somiglianze tra il taglio con il laser fibra e il taglio al plasma, ciascuna tecnologia ha caratteristiche, vantaggi e svantaggi unici che meglio si adattano a specifiche applicazioni ed esigenze aziendali. Alcuni fattori principali da considerare quando si sceglie tra plasma e laser a fibra sono la qualit\u00e0 del taglio, gli spessori e i materiali da lavorare \u2013 oltre che ai volumi e alla qualit\u00e0 del materiale \u2013 l’investimento iniziale, i costi operativi e la manutenzione.<\/p>\n\n\n\n

Negli ultimi anni, grazie alla crescente attenzione all\u2019ottimizzazione dei processi aziendali sulla base dei dati raccolti con sistemi MES, Internet of Things of Industria 4.0 che dir si voglia, il confronto \u00e8 diventato estremamente complesso per tutte le nuove variabili che si sono aggiunte. Se poi parliamo di Industria 5.0, tale confronto \u00e8 imprescindibile. La sfida \u00e8 stata raccolta nel 2024 da uno studio condotto da Hypertherm Associates in collaborazione con diversi laboratori di ricerca indipendenti ed universit\u00e0 di fama mondiale. Lo studio ha prodotto uno strumento, presentato per la prima volta al pubblico durante Expo Industria 2024<\/a>, che i nostri esperti hanno ulteriormente affinato. Attualmente, tale strumento permette un confronto a 360\u00b0 fra plasma, laser, waterjet e l\u2019onnipresente ossitaglio, senza alcun pregiudizio tecnologico. La domanda posta sovente ai nostri partners \u00e8 la seguente: \u201cIl nostro attuale sistema di taglio \u00e8 in grado di processare XXX tonnellate all\u2019anno con costi pari a \u20ac\u20ac\u20ac.<\/p>\n\n\n\n

Sulla base del nostro mix di materiali e spessori, quale potrebbe essere il nostro prossimo sistema di taglio?\u201d Sebbene le dinamiche della vendita tendano a prediligere una risposta immediata e univoca, sarebbe pi\u00f9 utile un approccio consulenziale con domande del tipo \u201cCome processate attualmente questo mix di materiali?\u201d oppure \u201cSono previste operazioni secondarie? Se si, quali? Perch\u00e9?\u201d oppure ancora \u201cQuali sono gli obiettivi legati al nuovo acquisto? Contenimento dei costi, aumento della produttivit\u00e0, miglioramento della qualit\u00e0?\u201d. Ultimo e non meno importante: \u201cDescrivete la tipologia dei pezzi da tagliare, il loro impiego successivo e le tolleranze richieste\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Al contrario di quanto avveniva in passato oppure di quanto avviene tuttora in ambienti produttivi che seguono la logica DFMA \u2013 leggasi semilavorati o prodotti finiti \u2013 il rischio di sovraprocessamento dei pezzi \u00e8 sempre dietro l\u2019angolo e, quando analizziamo il processo produttivo a monte e a valle del taglio, ci accorgiamo di tutta una serie di banali contradizioni:<\/p>\n\n\n\n

 \u2022 Pezzi tagliati al laser che potevano essere tranquillamente tagliati al plasma e perdipi\u00f9 impiegando materiale grezzo di una qualit\u00e0 inferiore;<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Pezzi tagliati al laser con diffusa presenza \u2013 e non occasionale \u2013 di segni di molatura;<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Pezzi tagliati al laser regolarmente processati con levigatrici subito dopo il taglio;<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Pezzi tagliati al laser regolarmente processati con macchine che vanno ad arrotondare il bordo del taglio.<\/p>\n\n\n\n

Mentre sul primo punto si pu\u00f2 discutere e considerazioni analoghe valgono anche per il caso opposto \u2013 pezzi tagliati al plasma piuttosto che con il laser \u2013 le altre osservazioni sono piuttosto indicative e, indagando ulteriormente, si scopre che il processo di acquisto dell\u2019asset aveva quantomeno sottovalutato alcuni aspetti. Uno su tutti che \u00e8 anche il pi\u00f9 comune: la prospettata produttivit\u00e0 e relativi costi erano relativi ad un processo di taglio che non avrebbe potuto garantire la qualit\u00e0 auspicabile per tale tecnologia.<\/p>\n\n\n

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Fig. A<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

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La scoperta a posteriori della realt\u00e0 dei fatti pu\u00f2 comportare:<\/p>\n\n\n\n

 \u2022 l\u2019uso di processi di taglio subottimali tenendo buona la prospettata produttivit\u00e0 con produzione di bave di taglio e necessit\u00e0 di operazioni secondarie che idealmente volevamo evitare<\/p>\n\n\n\n

\u2022 l\u2019uso del processo di taglio che garantisce la qualit\u00e0 ottimale sacrificando la produttivit\u00e0<\/p>\n\n\n\n

\u2022 un ritorno sull\u2019investimento pi\u00f9 lungo in entrambi i casi.<\/p>\n\n\n\n

Purtroppo, la combinazione di una tendenza tecnologica con l\u2019impossibilit\u00e0 di taluni costruttori di offrire una pi\u00f9 ampia gamma di soluzioni pu\u00f2 essere estremamente fuorviante per l\u2019utilizzatore finale.<\/p>\n\n\n\n

I due macroscenari taglio laser fibra vs taglio plasma e la \u201cgiungla\u201d<\/h3>\n\n\n\n

Se restringiamo l\u2019analisi a quegli scenari dove sia il plasma sia il laser fibra sono in grado di fornire una qualit\u00e0 ugualmente accettabile, la scelta dovrebbe ricadere su quella che rappresenta il miglior compromesso fra produttivit\u00e0 e contenimento dei costi secondo gli obiettivi aziendali, senza mai dimenticate la regola fondamentale riassunta nel grafico A.<\/p>\n\n\n

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Fig. B<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

All\u2019atto pratico, lo strumento prodotto da Hypertherm Associates <\/a><\/strong>permette di confermare due macro-gruppi dove le scelte sono pressoch\u00e9 ovvie (vedi immagini B e C) Tolti gli scenari che si rifanno alle caratteristiche peculiari di ciascuna tecnologia di taglio e tutti quegli scenari che hanno bisogno di soluzioni ibride, leggasi combinazioni di pi\u00f9 tecnologie di taglio, o che necessitino l\u2019esecuzione di lavorazioni particolari con lo stesso portale, es. marcatura, abbiamo una giungla in cui \u00e8 estremamente difficile orientarsi.<\/p>\n\n\n\n

Lo studio effettuato ha sottolineato che una stessa soluzione utilizzata su scenari diversi pu\u00f2 restituire risultati che differiscono e non poco. Paragonando soluzioni alternative sugli stessi scenari considerati, la maggior convenienza dell\u2019una rispetto all\u2019altra pu\u00f2 invertirsi.<\/p>\n\n\n\n

Nell\u2019esempio delle immagini B e C, comparando il costo di processamento per tonnellata processata sul taglio del ferro con un plasma Hypertherm XPR460\u00ae e con un laser fibra da 30kW, la gamma di spessori sotto i 12 mm vede il laser fibra in vantaggio mentre a partire dal 15 mm la convenienza passa al plasma. Facendo lavorare il plasma con basso fattore di utilizzo su spessori bassi piuttosto che sugli ottimali spessori alti, la convenienza rispetto al laser si abbassa. Viceversa, facendo lavorare un laser con alti fattori di utilizzo su spessori alti piuttosto che sugli ottimali spessori bassi, la convenienza pu\u00f2 passare all\u2019equivalente soluzione plasma ancor prima di arrivare a mettere in crisi il sistema di carico\/scarico, magari non ottimizzato per lavorare su spessori importanti. In estrema sintesi, un taglio laser che sta cercando di eseguire il lavoro di un plasma \u201cbrucia\u201d dei soldi. Vale anche l\u2019esatto opposto.

Con lo stesso fattore di utilizzo e considerando un\u2019organizzazione del lavoro su due turni come riferimento, abbiamo una riduzione della convenienza passando a lavorare su un solo turno e un corrispettivo aumento andando a lavorare su tre turni:<\/p>\n\n\n

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\"Scenari
Fig. C<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u2022 di pochi punti percentuali per bassi fattori di utilizzo;<\/p>\n\n\n\n

\u2022 fino ad annullarsi e a raddoppiarsi per alti fattori di utilizzo \u2013 a sottolineare quanto sia importante garantire la piena operativit\u00e0 dei sistemi ad alta automazione. Le ultime considerazioni aprono la porta ad ulteriori argomenti che sono spesso sottovalutati nel processo decisionale:<\/p>\n\n\n\n

\u2022 eventuale necessit\u00e0 di flessibilit\u00e0 nell\u2019organizzazione del lavoro (sia in termini di tempi e di volumi) ;<\/p>\n\n\n\n

\u2022 robustezza della soluzione a sostenere l\u2019eventuale flessibilit\u00e0 di cui sopra o un alto fattore di utilizzo \u2013 leggasi tempi e costi di manutenzioni preventive e straordinarie.<\/p>\n\n\n\n

Costi fissi per il taglio<\/h3>\n\n\n\n

Il costo d\u2019impianto e il suo ammortamento hanno un impatto che pu\u00f2 essere estremamente variabile. Le soluzioni di taglio laser a fibra sono generalmente da due a cinque volte pi\u00f9 costose rispetto alle macchine al plasma comparabili, imponendo tempi di recupero del capitale pi\u00f9 lunghi L\u2019altro costo fisso da considerare attentamente \u00e8 quello relativo al sistema di carico\/ scarico, spesso legato a doppio filo al costo dell\u2019impianto. Le soluzioni di taglio laser a fibra offrono generalmente un livello di automazione delle operazioni di carico e scarico pi\u00f9 elevato rispetto a quello di una macchina plasma.<\/p>\n\n\n\n

In ogni caso, queste ultime possono raggiungere produttivit\u00e0 comparabili raddoppiando la lunghezza del banco e creando due zone di lavoro. In alternativa al cambio banco, quest\u2019ultima soluzione \u00e8 adottata anche in alcune macchine laser dove, a differenza del totale confinamento dell\u2019area di lavoro, si va a confinare solo la zona del portale. Laddove presente, un cambio banco estremamente veloce potrebbe essere totalmente ininfluente se non accompagnato da un altrettanto veloce carico\/scarico: questo pu\u00f2 avvenire con adeguati sistemi di alimentazione che fanno ulteriormente salire il costo totale dell\u2019impianto.<\/p>\n\n\n\n

In alternativa, possiamo impiegare pi\u00f9 addetti alla fase di carico e scarico con un aggravio sui costi operativi. Si devono infine considerare le problematiche di approvvigionamento del materiale nonch\u00e9 la logistica e le successive lavorazioni sui pezzi tagliati ad evitare che ci siano colli di bottiglia a monte o a valle che potrebbero determinare un sottoutilizzo dell\u2019asset. Tali problematiche sono pi\u00f9 evidenti in soluzioni ad alta automazione dove il bilanciamento fra tempistiche di asservimento materiale, carico\/scarico ed esecuzione delle lavorazioni \u00e8 difficile da ottenersi su tutta la gamma di spessori e materiali, mentre \u00e8 una variabile meno significativa in soluzioni con bassa automazione.<\/p>\n\n\n\n

Costi variabili di taglio<\/h3>\n\n\n\n

Mentre i costi d\u2019investimento sono in qualche modo legati ai volumi, l\u2019analisi dei costi operativi deve essere fatta a partire dal mix di spessori e materiali utilizzati Approfondendo il tema operatore\/i che \u00e8 stato introdotto solo alcuni paragrafi sopra, i relativi costi hanno un ovvio e forte legame con il livello di automazione delle varie soluzioni: pi\u00f9 alto \u00e8 tale livello (e il costo dell\u2019impianto), pi\u00f9 basso sar\u00e0 il presidio richiesto da parte dell\u2019operatore e il relativo costo.
In ogni caso, ci sono delle operazioni non completamente automatizzabili che richiedono sempre e comunque una minima presenza di almeno un operatore, es. cambio ugelli e lenti. Per quanto riguarda il consumo di energia elettrica, sappiamo che il laser \u00e8 una tecnologia a una bassa efficienza: sebbene la situazione sia migliorata passando dal CO2 al fibra, \u00e8 sempre necessario un chiller per il mantenimento della temperatura ideale. Considerando tutti i componenti di un sistema, ivi compresa aspirazione e movimentazione, e correlando i relativi consumi alla produttivit\u00e0, il confronto energetico fra plasma e laser fibra vede quest\u2019ultimo in vantaggio sui bassi spessori mentre il plasma vince negli alti spessori.<\/p>\n\n\n

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\"In
In alto, 25 mm di ferro dolce tagliato con XPR300.
Sotto, 25 mm di ferro dolce tagliato con un laser fibra da 12 kW.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

\u00c8 decisamente pi\u00f9 complessa la valutazione del costo del gas che \u00e8 anche legato alla modalit\u00e0 di fornitura \u2013 con pacchi bombole oppure allo stato liquido in serbatoi criogenici \u2013 da scegliersi in base ai gas necessari e ai relativi volumi. Nonostante l\u2019evoluzione delle tecnologie possa cambiare gli scenari, quella dei gas tecnici rappresenta ad oggi una quota particolarmente importante dei costi operativi di un impianto di taglio laser, specie per quei processi che fanno uso di azoto ad alta pressione. Capitolo importante specialmente per il plasma \u00e8 quello dei consumabili che, in parte, controbilancia quello del gas per il laser: mentre per quest\u2019ultimo la spesa per ugelli e lenti \u00e8 generalmente limitata, gli elettrodi e gli altri componenti della torcia plasma rappresentano una spesa da tenere sotto controllo.<\/p>\n\n\n\n

Per entrambe le tecnologie, il costo aumenta all\u2019aumentare degli spessori processati e pu\u00f2 essere tenuto sotto controllo con una formazione adeguata degli operatori. Una nota speciale deve essere fatta per il materiale grezzo: mentre il plasma taglia qualsiasi materiale conduttivo ed \u00e8 pressoch\u00e9 insensibile a qualsiasi imperfezione dello stesso, il laser fibra \u00e8 ancora molto sensibile alla qualit\u00e0 del materiale tanto da richiedere materiali specifici o pi\u00f9 pregiati con stoccaggio dedicato, lavorazioni preliminari e un inevitabile impatto sui costi. Spesso trascurata, la condizione del materiale grezzo pu\u00f2 influenzare drasticamente anche i tempi di processamento, es. imponendo una riduzione della velocit\u00e0 di taglio, con conseguente impatto sulla produttivit\u00e0 complessiva. Parlando infine di manutenzione, gli impianti di taglio laser a fibra hanno generalmente costi pi\u00f9 elevati in ragione dei costosi componenti ottici sulla testa e delle meccaniche di precisione che sono sensibili ai contaminanti e che possono ricevere riparazioni solo da centri di assistenza autorizzati.
Inoltre, non c\u2019\u00e8 uno storico su tale voce con alte potenze (20kW e oltre), ma \u00e8 facile ipotizzare che questi costi saranno ancora pi\u00f9 elevati. Al contrario, le soluzioni basate sul plasma hanno generalmente costi di manutenzione pi\u00f9 bassi in quanto le stesse sono meno complesse, pi\u00f9 robuste e pensate per operare in ambienti di lavoro difficili, tanto da prestarsi ad una manutenzione semplice generalmente effettuata da manutentori interni.<\/p>\n\n\n\n

Considerazioni sulla qualit\u00e0 di taglio<\/h3>\n\n\n\n

Ricordiamo che tutta l\u2019identificazione dei due macroscenari partiva dall\u2019avere una qualit\u00e0 ugualmente accettabile per entrambe le tecnologie e abbiamo escluso gli scenari dove la qualit\u00e0 del taglio dell\u2019una e dell\u2019altra \u00e8 invece discriminante. Se chiediamo a dieci clienti cosa considerano come buona qualit\u00e0 di taglio, probabilmente otterremo quindici risposte diverse. Questo perch\u00e9 non esiste una definizione unica di cosa significhi qualit\u00e0 del taglio e ogni utilizzatore valuta aspetti differenti. Gli aspetti comuni includono l’angolarit\u00e0 del bordo, la finitura della superficie del bordo, la tolleranza rispetto al disegno, la capacit\u00e0 di eseguire particolari complessi, la formazione di scorie e la larghezza del taglio.<\/p>\n\n\n

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\"Confronto<\/figure>\n<\/div>\n\n\n


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Nell\u2019attesa di un approfondimento nelle prossime edizioni, \u00e8 importante ricordare che:<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Un taglio laser a fibra produce tagli nella gamma 1-2 secondo la norma ISO 9013 mentre un plasma ad alta definizione di solito produce tagli nella gamma 2-4.<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Fin dai tempi dei laser a CO2 , il taglio laser su spessori medio bassi \u00e8 stato associato al concetto del \u201cpezzo pressoch\u00e9 perfetto\u201d senza necessit\u00e0 di operazioni secondarie. In tali casi, l\u2019unica valida alternativa \u00e8 il taglio waterjet, da sempre sinonimo di \u201cpezzo finito perfetto pronto all\u2019uso\u201d.<\/p>\n\n\n\n

\u2022 I processi plasma sono stati perfezionati nel corso degli anni con un focus importante sull\u2019aumento della qualit\u00e0 per renderla il pi\u00f9 possibile uguale se non migliore a quella del laser, producendo finiture superficiali sui bordi estremamente lisce con strati di ossido e scorie minimi.<\/p>\n\n\n\n

\u2022 Viceversa, i processi laser a fibra stanno subendo delle trasformazioni che vanno a limitare alcuni costi operativi e ad aumentare la produttivit\u00e0 a scapito della tradizionale qualit\u00e0 della tecnologia, sostituendo l\u2019azoto all\u2019ossigeno come gas di taglio se non addirittura utilizzando l\u2019aria compressa.<\/p>\n\n\n\n

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

Questo articolo offre molti spunti di riflessione, raccolti in oltre 10 anni di supporto ai nostri clienti nel miglioramento dei processi produttivi e nell\u2019assistenza durante il processo di acquisto di un nuovo impianto di taglio. Sebbene venga fornita una buona panoramica, la discussione non \u00e8 comunque esaustiva. Ad esempio, l’intera questione ambientale non \u00e8 stata trattata e alcuni punti richiedono ulteriori approfondimenti che presenteremo nelle prossime edizioni.
Per maggiori informazioni sullo strumento di calcolo sviluppato e un supporto nella scelta della migliore tecnologia per le vostre esigenze, gli esperti di Hypertherm Associates sono sempre disponibili. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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