Le caratteristiche del Laser a Fibra e le sue applicazioni

L’automazione dei processi oggi rappresenta la più grande richiesta del mercato industriale, che deve soddisfare esigenze produttive altissime e adeguarsi ad una competitività sempre più aggressiva, in cui spesso il tempo gioca un ruolo fondamentale. La maggiore conseguenza di ciò è la ricerca di strumenti e tecnologie ad alte prestazioni che siano adattabili a diverse esigenze.

Nel mondo della marcatura laser e delle sue infinite applicazioni, parlando di efficienza e flessibilità sicuramente mettiamo al primo posto i laser a fibra che, nel mercato odierno, sono sicuramente i più utilizzati nelle aziende che fanno uso di questa tecnologia.

Analizzando le sue caratteristiche tecniche, diremo che i laser a fibra appartengono alla categoria dei laser allo stato solido. Partendo dal cosiddetto laser “seed”, ne amplificano il raggio mediante delle fibre di vetro, alle quali viene trasmessa energia mediante diodi di pompaggio direttamente accoppiati (senza intercapedini d’aria).

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La loro lunghezza d’onda è di 1064 µm, con un diametro focale estremamente piccolo: ciò comporta un aumento dell’intensità, che è 100 volte maggiore rispetto a quella dei laser a CO2, a parità di potenza media d’uscita. 

Struttura del Laser

Analizziamo ora le caratteristiche uniche tipiche di questo tipo di dispositivo, confrontandole con quelle già note dei laser a diodi o a lampade.

In questo tipo di laser, tutti i componenti rilevanti del sistema (fibra attiva, combinatori in fibra, diodi laser di pompa) sono collegati alla fibra principale, mentre nei laser a diodi o a lampade convenzionali tutte queste componenti sono separate, applicate su una piattaforma e allineate in fase di costruzione.

Ciò causa spesso un disallineamento dei componenti ottici con conseguente intervento di manutenzione per il ripristino.

Un altro vantaggio del laser a fibra è la sorgente, che vanta un’efficienza di conversione elettro-ottica elevatissima, superiore al 30%, limitando il consumo a poche centinaia di Watt: questi fattori di vantaggio portano la durata di un laser a fibra a soglie interessantissime, superiori alle 100.000 ore di funzionamento.

 

Vantaggi del Laser a Fibra

  • Compattezza

Questi laser non si disallineano e dissipano facilmente l’energia termica, dal momento che la fibra ha un elevato rapporto superficie su volume;

  • Assenza di apparati ottici accessori

Non ci sono dispositivi da calibrare o che si disallineano, poiché tali funzioni di adattamento dell’onda sono soddisfatte dalla fibra stessa;

  • Qualità del raggio

Quando si lavorano materiali sottili, l’elevata irradianza sul pezzo si trasforma direttamente in elevata velocità di processo;

  • Resistenza

I laser a fibra non necessitano praticamente di manutenzione e si distinguono per la loro lunga vita utile di almeno 100.000 ore di utilizzo;

  • Velocità

I tempi di produzione si riducono notevolmente sia per l’elevata frequenza di marcatura, che raggiunge anche alcuni MhZ, sia per la potenza del laser che può arrivare fino a 500W.

  • Risparmio energetico

Oltre all’energia, il fibra rende il sistema più semplice e affidabile perché – fino a 100W – utilizza il raffreddamento dell’aria di base piuttosto che un’unità aggiuntiva, costosa e ingombrante.

Sviluppi futuri

Sul mercato globale i trend indicano un largo aumento della vendita del Laser a fibra, specie nel mondo dell’Automotive, per marcare, incidere o tagliare diversi tipi di metallo e, in alcuni casi, plastiche. Inoltre sono sempre più frequenti le richieste di sostituzione dei vecchi laser a diodi con quelli a Fibra.

Oltre ai generali miglioramenti per quanto riguarda costi e prestazioni, in futuro appariranno fonti laser che lavorano con sempre maggior versatilità grazie a durate d’impulso sempre più brevi anche nell’ordine dei femtosecondi.

Le aziende automobilistiche stanno utilizzando i laser a fibra in misura sempre maggiore, sia per la saldatura degli iniettori diesel, sia per la marcatura laser delle ruote o dei componenti metallici delle automobili.

Nel momento in cui ci si muove verso l’impiego di acciai sempre più duri e resistenti, il laser a fibra ha saputo soddisfare i requisiti necessari alla lavorazione di questi materiali in quanto è uno strumento stabile e affidabile, che offre il migliore risultato qualitativo per le applicazioni dove la precisione è fondamentale.

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