{"id":4760,"date":"2021-04-06T08:57:29","date_gmt":"2021-04-06T08:57:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/?p=4760"},"modified":"2021-04-06T08:57:29","modified_gmt":"2021-04-06T08:57:29","slug":"conoscere-e-compensare-lo-spostamento-termico-del-fuoco-per-garantire-tagli-laser-sempre-piu-precisi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/deformazione\/2021\/04\/conoscere-e-compensare-lo-spostamento-termico-del-fuoco-per-garantire-tagli-laser-sempre-piu-precisi\/","title":{"rendered":"Conoscere e compensare lo spostamento termico del fuoco per garantire tagli laser sempre pi\u00f9 precisi"},"content":{"rendered":"\n

Angoli di taglio precisi, geometrie dei pezzi impegnative, minore fusione di materiale; il taglio al laser offre molti vantaggi che, con l\u2019incremento costante delle potenze laser, \u00e8 ora possibile sfruttare anche per nuove applicazioni. Il taglio con fusione risulta ancora pi\u00f9 interessante per l\u2019acciaio da costruzione, poich\u00e9 i materiali pi\u00f9 sottili si riescono a tagliare con una velocit\u00e0 ed un\u2019efficienza chiaramente superiori. Ci\u00f2 si rispecchia anche nel portfolio di Messer Cutting Systems che, in qualit\u00e0 di fornitore globale di prodotti e servizi per l\u2019industria della lavorazione dei metalli, adotta sempre pi\u00f9
a potenti laser a fibra per i suoi impianti di taglio.<\/h2>\n\n\n\n

Case Study by Ophir Spiricon Europe GmbH – MKS Instruments<\/a><\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

Per il team di sviluppo di Messer Cutting Systems \u00e8 fondamentale conoscere esattamente il comportamento e i parametri del fascio laser. Allo scopo, l\u2019azienda utilizza Ophir BeamWatch<\/a>, un sistema di misura senza contatto, che non pone limiti alla potenza laser misurabile. Grazie a misurazioni in videorate \u00e8 possibile rappresentare per la prima volta lo spostamento del fuoco con risoluzione temporale quasi in tempo reale. Proprio questa caratteristica ha suscitato l\u2019interesse degli sviluppatori di Messer Cutting Systems: con \u201cFocus Shift Compensation\u201d hanno sviluppato un algoritmo che ha minimizzato lo spostamento termico del fuoco nel processo di attivazione e quindi ottimizza la qualit\u00e0 del taglio laser.<\/p>\n\n\n\n

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Messer Cutting Systems utilizza Ophir BeamWatch per la misurazione senza contatto del fascio laser. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Competenza e tradizione<\/h3>\n\n\n\n

Messer Cutting Systems \u00e8 un fornitore globale di prodotti e servizi per l\u2019industria della lavorazione della lamiera. Nelle sue cinque sedi produttive principali l\u2019azienda impiega pi\u00f9 di 800 collaboratori. La gamma di prodotti comprende impianti di taglio autogeni, al plasma e laser, da macchine a funzionamento manuale a macchine speciali per l\u2019architettura navale oltre a macchinari e impianti per la saldatura, l\u2019ossitaglio, la tranciatura, la brasatura e trattamenti termici. Soluzioni software di sviluppate internamente ottimizzano i processi produttivi e aziendali. L\u2019azienda specializzata nella costruzione meccanica \u00e8 un precursore del settore, che si distingue per la continua innovazione. In questo senso, un contributo essenziale \u00e8 quello fornito dal reparto di Ricerca&Sviluppo con sede a R\u00f6dermark, nell\u2019Assia. Qui vengono curati progetti di sviluppo fondamentali in relazione a singoli gruppi costruttivi, software o sensori che sono rilevanti per tutte le sedi distribuite nel mondo. Le ottimizzazioni delle macchine su base personalizzata o in funzione delle esigenze del mercato vengono poi realizzate nelle diverse sedi.<\/p>\n\n\n\n

Misurare \u00e8 fondamentale per la ricerca<\/h3>\n\n\n\n

La metrologia riveste un ruolo decisivo proprio nello sviluppo di nuovi impianti di taglio. Non appena Thomas D\u00fcnzkofer, responsabile di progetto della sezione Sviluppo di Messer Cutting Systems, ha letto del processo di misura senza contatto per la determinazione dello spostamento termico del fuoco, si \u00e8 dimostrato subito interessato: \u201cProprio la determinazione dello spostamento del fuoco era sempre stata molto dispendiosa e rischiosa nei laser di alta potenza. Allo stesso tempo, per noi erano fondamentali anche i risultati di misurazione. La prima dimostrazione del sistema Ophir BeamWatch \u00e8 stata davvero una rivelazione. Oltretutto il momento era perfetto: da poco il team di ricerca aveva sviluppato un nuovo algoritmo software che consente di minimizzare lo spostamento del fuoco negli impianti di taglio al laser Messer. La base \u00e8 costituita dai risultati di misurazione con risoluzione temporale per il relativo tipo di testa di taglio. Una misurazione semplice e rapida come quella consentita da Ophir BeamWatch era perfettamente in linea con le esigenze del team di sviluppatori\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Misurazione senza contatto come punto di partenza<\/h3>\n\n\n\n

Il sistema BeamWatch si basa sulla radiazione di Rayleigh, che registra lo scattering delle onde elettromagnetiche sulle particelle il cui diametro \u00e8 piccolo rispetto alla lunghezza d\u2019onda. Il campo elettrico della radiazione laser induce un\u2019oscillazione della molecola dipolo alla frequenza del laser, determinando uno scattering elastico della stessa frequenza. Il fascio laser raggiunge attraverso un\u2019apertura l\u2019interno del sistema BeamWatch e fuoriesce sull\u2019altro lato senza venire in alcun modo influenzato. All\u2019interno dello strumento di misura, la luce laser diffusa viene osservata lateralmente su una videocamera CCD o CMOS utilizzando una struttura a lenti telecentriche. Ogni singolo pixel di una riga della videocamera CCD rileva la luce diffusa come un punto di misura dell\u2019intensit\u00e0 nel profilo del fascio. Per le tipiche videocamere CCD o CMOS con una risoluzione di 1090 x 2048, vengono misurati contemporaneamente 2048 singoli profili. Tramite queste misurazioni \u00e8 possibile calcolare i parametri del fascio e di qualit\u00e0 del fascio secondo gli standard ISO-13694 e ISO-11146. Per la prima volta, la misurazione con velocit\u00e0 di un video rende visibile lo spostamento del fuoco che pu\u00f2 presentarsi soprattutto dopo il processo di attivazione. Thomas D\u00fcnzkofer aggiunge: \u201cNel taglio con potenze laser elevate e brevi percorsi di avvicinamento del laser, lo spostamento del fuoco pu\u00f2 assolutamente influenzare il processo di taglio\u201d. Per questo motivo, il team di ricerca di Messer Cutting Systems ha sviluppato un componente software disponibile per gli impianti di taglio laser di Messer Cutting Systems. Gli utilizzatori degli impianti di taglio possono quindi beneficiare di questa innovazione senza dover sostenere costi supplementari.<\/p>\n\n\n\n

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In presenza di elevate potenze laser e percorsi di avvicinamento ridotti, lo spostamento termico del fuoco influenza la qualit\u00e0 del taglio laser. Per contrastarlo, Messer Cutting Systems ha sviluppato il \u201cFocus Shift Compensation\u201d, un algoritmo software che compensa lo spostamento. \n<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Metrologia a prova di futuro <\/h3>\n\n\n\n

Thomas D\u00fcnzkofer \u00e8 convinto che la metrologia per laser acquisir\u00e0 crescente influenza proprio in relazione alle nuove teste di taglio. Sempre pi\u00f9 spesso si utilizzano teste di taglio in cui la posizione del fuoco e il diametro del fuoco possono essere regolati in modo indipendente l\u2019una dall\u2019altro. La diversa distanza focale modifica la larghezza di taglio e la lunghezza di Rayleigh. Proprio per potenze molto elevate \u00e8 importante quindi determinare lo spostamento termico del fuoco in funzione della distanza focale. Grazie al sistema BeamWatch, gli sviluppatori (R&D) o gli operatori (Service sul campo), sono in grado di misurarlo in modo semplice e rapido. Pertanto \u00e8 possibile selezionare diverse teste di taglio in modo ottimale per la relativa applicazione. Thomas D\u00fcnzkofer non vede problemi nemmeno per un suo impiego in produzione o nella manutenzione. \u201cLo strumento di misura \u00e8 leggero, compatto, si trasporta senza fatica ed \u00e8 facile da utilizzare. Dato che il fascio passa attraverso lo strumento di misura senza alcun contatto, non si modifica n\u00e9 il fascio stesso n\u00e9 viene inficiata l\u2019affidabilit\u00e0 dello strumento di misura. Inoltre, non vi sono limitazioni di potenza\u201d. Complessivamente considera BeamWatch un\u2019integrazione ideale degli strumenti di misura esistenti.<\/p>\n\n\n\n

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