Lavorazione dei metalli avanzata: i vantaggi della tecnologia laser nel settore metalmeccanico

La tecnologia laser per la lavorazione dei metalli è un sistema di lavorazione molto preciso che prevede l’emissione diretta di una sorgente di luce dall’alta densità energetica su un’area specifica del materiale allo scopo di tagliarlo, saldarlo oppure inciderlo con estrema pulizia e velocità.

Sviluppata negli anni Sessanta, la tecnologia laser si è perfezionata nel corso del tempo diventando sempre più accurata, veloce e versatile. Caratteristiche che hanno rivoluzionato la produzione delle aziende, soprattutto nell’ambito metalmeccanico. In questo articolo vedremo meglio cos’è la tecnologia laser, i suoi vantaggi, le applicazioni sul metallo e l’acciaio inossidabile, con un focus dedicato al nostro parco macchine e alle lavorazioni che in Metal’s realizziamo su semilavorati e assiemi complessi in acciaio inox.

Tipologie di laser utilizzate per la lavorazione dei metalli e dell’acciaio inox

In linea generale, le tipologie di laser maggiormente utilizzate in ambito industriale e metalmeccanico per la lavorazione dei metalli sono tre:

• Laser CO2: il suo funzionamento è abbinato all’impiego di una miscela di gas di anidride carbonica, stimolata da scariche elettriche. Utilizzata per prima nell’ambito produttivo per via della velocità di lavorazione, la stabilità e i costi sostenibili degli impianti, questa tipologia di laser è consigliata per lavorazioni ad alta qualità tra cui taglio di lamiere, materiali plastici e organici. Spesso viene impiegata nel mondo del packaging per la saldatura di film.
• Laser fibra: il fascio di luce si unisce a diodi di bassa potenza che consentono il passaggio della corrente in un’unica direzione. La lunghezza d’onda del laser è inferiore rispetto al Laser CO2, permettendone l’applicazione anche su materiali metallici difficili da trattare. I sistemi a fibra sono affidabili, molto duraturi, consumano poco e non hanno bisogno di grande manutenzione. Per questo vengono impiegati sia per la saldatura che per il taglio dei metalli, oltre che per le microlavorazioni.
• Laser allo stato solido (o Laser Yag). In questo caso, il laser si attiva grazie all’energia prodotta con una sorgente di luce (come una lampada) sulla barra di Yag a reticoli cristallini. La luce immette energia all’interno del cristallo e innesca il processo utile alla lavorazione. Questa tecnologia ha dato vita al laser fibra, migliore per qualità di lavoro e prestazioni. Grazie alla sostituzione della lampada con i diodi, infatti, è migliorata la durata, la lunghezza d’onda e non c’è spreco di energia.

I vantaggi della tecnologia laser nella lavorazione dei metalli rispetto alle tecniche tradizionali

Scegliere la tecnologia laser per la lavorazione dei metalli offre diversi vantaggi, soprattutto nel taglio e nella saldatura. Ecco alcuni fra i più importanti:

• Precisione, pulizia e velocità. Il laser lavora su un’area precisa e limitata del materiale, senza bisogno di ricorrere a ulteriori rifiniture offrendo così massima accuratezza e alta velocità di lavorazione, anche sulle superfici più complesse.
• Minori rischi di contaminazione del materiale. Soprattutto per quanto riguarda il taglio, la tecnologia laser (rispetto alle lavorazioni tradizionali che utilizzano, per esempio, delle lame), evita il rischio di contaminazione con altri materiali.
• Personalizzazione e flessibilità. Grazie all’integrazione con i sistemi di produzione automatizzati e computerizzati si può seguire fedelmente un progetto, sia semplice che articolato, rendendolo unico. Inoltre, è possibile utilizzare il sistema di lavorazione su più materiali per ottenere geometrie e finiture differenti.
• Versatilità. La tecnologia laser può essere utilizzata su diversi metalli, dall’acciaio inox al ferro, oltre ad altri materiali come il vetro o il legno.
• Riduzione degli scarti di materiali. La tecnologia laser permette di lavorare su un’area specifica e riduce lo spreco del materiale, che sia acciaio inossidabile o un altro metallo.
• Processo automatizzato sicuro. La tecnologia laser solitamente è seguita a distanza, tramite un sistema computerizzato. Questo aumenta le condizioni di sicurezza delle persone sul lavoro e apre maggiormente al modello di industria 4.0.
• Efficienza di produzione. Quando il progetto è monitorato in ogni sua fase si migliora il ciclo di produzione – anche sui grandi numeri – con un risparmio di tempo, costi ed energia.
• Bassi consumi. La tecnologia laser è più veloce rispetto agli altri tipi di lavorazione tradizionale: questo permette di ottimizzare i consumi, anche energetici, e di ridurre i costi di produzione.
• Manutenzione ridotta. La tecnologia laser non richiede una manutenzione frequente; inoltre, grazie al sistema computerizzato, il monitoraggio del macchinario è costante, puntuale e preciso. In questo caso, eventuali sostituzioni o interventi sono mirati, veloci e tempestivi.

Processi di lavorazione laser per l’acciaio e i metalli

La tecnologia laser per la lavorazione dei metalli negli anni è molto migliorata e consente di rispondere alle diverse esigenze del settore. Il laser, in particolare, può essere impiegato per quattro lavorazioni.

1. Taglio

La procedura di taglio laser per l’acciaio e per i metalli consiste nella separazione termica del materiale per ottenere la geometria desiderata. Dopo aver impostato il progetto di lavorazione sull’impianto, il raggio del laser colpisce la superficie della lastra del materiale da lavorare e inizia le operazioni da remoto, come da programmazione. Consente di tagliare differenti tipologie di materiali con elevata precisione, con diversi spessori e di qualsiasi forma, senza imprecisioni.

2. Saldatura

La saldatura laser per l’acciaio e i metalli permette di unire due o più pezzi di metallo in uno. Per procedere a questa lavorazione, l’impianto deve indirizzare il raggio laser sui pezzi da unire generando energia termica che riscalda localmente il materiale, fondendolo. La saldatura può limitarsi ad un solo punto o proseguire per l’intera lunghezza. Anche in questo caso, la lavorazione avviene da remoto ed è precisa, senza sbavature ed è durevole nel tempo.

3. Punzonatura combinata con il laser

Da citare anche la punzonatura combinata con il laser. Con questa lavorazione si ottengono dei fori sulle lamiere grazie alla forte e ripetuta pressione di uno strumento a punta sul metallo (il punzone) che deforma la superficie fino a ottenere il foro e la forma desiderata . Per ridurre i tempi di lavorazione, i costi e migliorare il risultato delle produzioni, esistono impianti che combinano la punzonatura con la tecnologia di taglio laser.

4. Incisione

L’incisione laser su metalli e acciaio è utilizzata per personalizzare una lavorazione, ad esempio per realizzare loghi aziendali, nomi o disegni, anche a colori, ma senza l’utilizzo di inchiostri né altre sostanze chimiche. Per procedere con l’incisione, bisogna prima creare il layout del design desiderato, utilizzando un comune programma di grafica, e poi procedere con la lavorazione. 

5. Marcatura

Simile all’incisione, la marcatura laser per metalli e acciaio è una lavorazione che consente di imprimere un marchio sul materiale e si differenzia dalla prima per il tipo di lavorazione. La marcatura, infatti, scioglie il metallo creando dei solchi; mentre l’incisione lo vaporizza. La marcatura viene impiegata per ragioni estetiche (ad esempio per aggiungere sul metallo loghi e grafiche personalizzate) ma soprattutto per facilitare la tracciabilità industriale senza l’uso di inchiostri, acidi o solventi. Essendo una lavorazione permanente, infatti, è a prova di contraffazione.

Applicazioni della tecnologia laser nel settore metalmeccanico: dai tagli sagomati alla saldatura

L’elevata precisione, la pulizia e la velocità d’esecuzione, rendono la tecnologia laser una delle procedure più richieste per realizzare i progetti delle aziende che operano in diversi mercati: compreso quello metalmeccanico. Un settore che spazia dalle industrie medicali a quelle alimentari, dal packaging all’imbottigliamento.

La tecnologia di taglio laser, per esempio, permette di realizzare tagli sagomati sulle lamiere di acciaio inox per dare forma ai particolari che compongono elettrodomestici come forni, lavastoviglie industriali, elementi per cucine professionali o per la refrigerazione. Grazie al taglio laser, poi, si possono creare incastri e geometrie particolari e pulite, seguendo un design personalizzato concordato con il cliente nelle fasi iniziali del progetto. Allo stesso modo, la saldatura a laser consente di unire, senza sbavature e imperfezioni, diverse parti metalliche tra loro. Per esempio, impostando l’impianto di saldatura laser da remoto, tramite automatizzazione, si può far aderire elementi in acciaio come quelli di un quadro o di un armadio elettrico, sportelli o altri elementi del prodotto desiderato.

Per ottenere il massimo risultato, servono impianti all’avanguardia specifici per le varie fasi della lavorazione laser su metallo, seguiti da un team di operai specializzati nel taglio e nella saldatura laser, oltre che nella marcatura o nell’incisione. Queste ultime sono lavorazioni che possono essere richieste dal cliente per incidere o imprimere dettagli sul materiale. Per esempio, sono utili per aggiungere la forma di un orologio o il logo del marchio su un forno industriale, senza ricorrere all’aggiunta di inchiostri o all’applicazione di adesivi.

Dunque, questa tecnologia – che permette il taglio, la saldatura, la marcatura e l’incisione di diversi strati di materiale e persino su materiali di tipologia differente (come vetro o plastica) – è perfetta per la produzione di assiemi complessi e parti di macchine ad esempio per il settore della ristorazione come forni, macchine per la lavorazione della carne, affettatrici, omogeneizzatori, separatori di liquidi e solidi. 

I vantaggi della tecnologia laser per il settore alimentare e farmaceutico

Le applicazioni della tecnologia laser su acciaio e metalli sono molteplici e vantaggiose e consigliate soprattutto in alcuni settori, come quello alimentare e farmaceutico, che devono soddisfare particolari richieste in ambito igienico-sanitario, garantire una corretta pulizia dei macchinari, oltre alla tracciabilità. 

La scelta dell’acciaio inox come materiale per la realizzazione dei prodotti per questo settore, anziché altri metalli, è già un ottimo punto di partenza per rispondere alle esigenze di questi mercati. L’acciaio inossidabile, infatti, previene la contaminazione, è igienico e dura più a lungo rispetto agli altri.

In particolare, in Metal’s abbiamo scelto di mantenere separati i processi che coinvolgono altri materiali: eventuali lavorazioni su prodotti non in inox vengono isolate in ambienti separati. In questo modo, le polveri di altri materiali non possono contaminare i prodotti in acciaio inossidabile né comprometterne le caratteristiche.

Utilizzare la tecnologia laser in questi ambiti, poi, offre numerosi vantaggi. In particolare:

• consente una lavorazione di precisione, veloce, che ottimizza i tempi e la produzione;
• garantisce la massima igiene nella realizzazione del prodotto poiché il laser non tocca mai la superficie, evitando così anche eventuali contaminazioni;
• offre una lavorazione di qualità che non ha bisogno di ulteriori ritocchi né rifiniture;
• non prevede l’uso di sostanze chimiche, adesivi e additivi chimici;
• permette di identificare facilmente i componenti del prodotto tramite la marcatura, favorendone la tracciabilità e l’inserimento di dati fondamentali come il numero di lotto e la data di scadenza sul packaging dei prodotti di confezionamento alimentare, evitando ulteriori imballaggi.

Per questo, la tecnologia laser viene sempre più utilizzata nell’ambito alimentare e farmaceutico per realizzare per esempio camere forno, sminuzzatrici, macchine per la lavorazione della carne, affettatrici, omogeneizzatori, separatori di liquidi e solidi oltre a impianti a raggi-x o parti di macchine medicali, dalle alte performance, facili da pulire e igienizzare.

Taglio e saldatura laser: le eccellenze di Metal’s

La lavorazione con il laser è indubbiamente la tecnologia più moderna nel campo delle lavorazioni dell’acciaio, offre numerosi vantaggi e si evolve nel tempo, perfezionandosi in ogni aspetto. In Metal’s abbiamo deciso di investire su questa tipologia di lavorazione fin da subito, concentrandoci soprattutto su saldatura e taglio, offrendo anche servizi di marcatura e incisione, a seconda delle richieste del cliente.

Il nostro parco macchine a tecnologia laser, sempre all’avanguardia

In Metal’s, inoltre, abbiamo scelto impianti a basso impatto ambientale e ad alto risparmio energetico che ci consentono di massimizzare la produzione, riducendo i consumi per rispettare l’ambiente, ma senza rinunciare alla qualità del lavoro. Disponiamo di un ampio parco macchine per il taglio laser e la saldatura, in funzione tutti i giorni della settimana, 24 ore su 24. 

Per quanto riguarda il taglio laser, che nel processo produttivo corrisponde alle prime fasi di lavorazione, disponiamo – tra gli altri – di un impianto taglio laser MITSUBISHI Fibra 8 Kw con piani 3000×1500 con capacità di taglio fino a 200/10 di inox con carico/scarico automatico che ci permette di lavorare acciaio di diversi spessori. Possiamo inoltre realizzare imbutiture con altezza fino a 20 mm, filettature e, in alcuni casi, piegature grazie agli impianti che combinano le tecnologie di taglio laser alla punzonatura. 

La saldatura, invece, è una delle fasi di finitura del processo. In Metal’s, oltre all’ausilio di impianti a TIG pulsato e MIG digitale, impiegati su isole robotizzate, possiamo effettuare processi di saldatura laser che permettono una facile pulizia e ripristino delle superfici. I nostri saldatori sono certificati secondo la norma UNI EN ISO 9606-1:2017 e la qualità delle nostre saldature è certificata EN ISO 3834-2:2021.

I nuovi acquisti a tecnologia laser

Per migliorare l’efficienza produttiva e offrire servizi sempre più mirati in Metal’s abbiamo deciso di investire sull’acquisto di impianti  all’avanguardia. Ad esempio, abbiamo aggiunto un nuovo impianto di taglio laser Mitsubishi Laser Fibra da 8 kW con piani 4000×2000 e separatore di pezzi Astes4, in grado di lavorare spessori di acciaio inox fino a 250/10. Dotato di una torre per l’asservimento automatico con 12 cassetti, tecnologia di prelievo e smistamento delle parti completamente automatizzata, questo impianto semplifica notevolmente il processo di lavorazione, consentendo un flusso di produzione regolare con interferenza umana e logistica minima.

Un altro impianto può tagliare in 3 dimensioni pezzi già piegati, imbutiti, profili e assiemi saldati. 

Per quanto riguarda la saldatura, invece, abbiamo recentemente introdotto nei nostri reparti produttivi nuove saldatrici con tecnologia laser a fibra. Una valida alternativa ai processi di saldatura più conosciuti – come MIG e TIG, per esempio – per velocizzare la produzione, ottenere un prodotto pulito e di grande qualità estetica, minimizzando le operazioni pre e post saldatura. 

Uno dei nostri prossimi obiettivi è sviluppare un nuovo impianto automatico con questa tecnologia di saldatura laser, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza mantenendo alti i livelli di qualità.

Vuoi saperne di più?

Affidati a Metal’s per dare forma ai tuoi progetti. Il nostro parco macchine comprende tecnologie laser per la lavorazione dei metalli e impianti all’avanguardia per il taglio, la saldatura e, all’occorrenza, la marcatura e l’incisione.