• Rassegna sul taglio laser Articolo tecnico

    Taglio laser 2D: 4 elementi per scegliere una macchina laser

Inviato da benoit.cantin il Gio 18/11/2021 - 16:06
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  • Da qualche anno i costruttori di macchine laser privilegiano le sorgenti laser in fibra piuttosto che quelle in CO2 poiché le prime permettono di ridurre i costi di sfruttamento: assenza di gas lasanti, costi di manutenzione bassi, ecc.

    Macchina per il taglio laser a fibraI principali costruttori di macchine laser sono tutti d'accordo sui vantaggi delle sorgenti laser in fibra. Su questo dunque non ci sono dubbi.

    Il taglio laser fibra ha raggiunto ottimi standard, sia per quanto riguarda la qualità dei pezzi tagliati che dal punto di vista della produttività. Metal-Interface ha quindi intervistato i costruttori più importanti chiedendo quali fossero gli aspetti di cui tenere conto per scegliere una macchina da taglio laser.

    Christophe Berquet – Prima-Power trova che «per selezionare un costruttore bisogna conoscere e saper usare bene la macchina, i software e i parametri del taglio.»

    Pour Loïc Vicaud – Trumpf: Per Loïc Vicaud – Trumpf : «Oggigiorno la macchina laser deve avere come obiettivo quello di funzionare autonomamente, in modo che l'operatore debba intervenire il meno possibile.»

    Franck Ferrari – Amada insiste «sull'importanza di misurare il costo al pezzo e/o il costo di funzionamento della macchina per poter fare la scelta migliore.»

    Hugues Cousseau – Bystronic appoggia quest'idea: «per scegliere il formato, la potenza e le operazioni automatizzate di una macchina laser 2D, è essenziale conoscere bene le produzioni, i volumi e i tempi di produzione a cui è destinato il nuovo dispositivo.»

    E sottolinea 4 aspetti di cui tenere conto: le operazioni da realizzare, la produttività della macchina, la flessibilità e la valutazione del costo dello sfruttamento.
    Agli aspetti legati all'automatizzazione dedicheremo un articolo a parte.

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  • 1- Una macchina da taglio laser... ok, ma per che tipo di produzione?

    Chi vuole investire in una macchina da taglio laser dovrebbe innanzitutto raccogliere tutti i dati che riguardano le produzioni che si intendono realizzare e il contesto particolare dell'impresa, ovvero:

    • I materiali da tagliare: acciaio, inox, alluminio, ottone, rame, ecc..., ma anche quelli più particolari come ad esempio i materiali rivestiti con pellicole.

    • Gli spessori minimi e massimi per aspetto, e in quali quantità sono presenti nel volume globale da produrre sulla macchina.

    • Un campione rappresentativo di pezzi (.dxf) della produzione, per rendersi conto soprattutto della complessità e delle quantità, in modo da poter aver un'idea di un periodo complessivo e rappresentativo.

    • Il tipo di operazioni: ampiezza e ripetitività delle serie, pezzi unitari, ecc.

    • Il funzionamento dell'impresa: lavoro in squadra, organizzazione turni.

    • La zona disponibile nella fabbrica e gli eventuali ostacoli per l'installazione.


    Questi dati permettono di fare una prima selezione dei modelli di macchine che possono corrispondere alle proprie esigenze.

    A questi andranno ad aggiungersi le prove di produzione, che costituiranno un dato ulteriore da sfruttare per ottenere un'analisi precisa del ritorno sull'investimento (ROI) e del calcolo del costo di sfruttamento. Un errore frequente è quello di selezionare pezzi difficili da produrre, senza tenere conto del volume globale degli altri pezzi da tagliare.
     

  • 2- Produttività della macchina da taglio laser

    «Una macchina laser taglia in media soltanto il 50% del tempo in cui resta aperta. Di conseguenza la velocità di taglio è un indicatore troppo riduttivo per misurare la produttività di una macchina laser» spiega Pierangelo Tartaglia – Bystronic.

    Amada: macchina da taglio laser
    Copyright Amada

    Un aspetto importante della produttività risiede nel punto di equilibrio tra la potenza della macchina e la sua dinamica. Il taglio di un pezzo di spessore ridotto è molto rapido. Ciò vuol dire che il tempo impiegato dalla testa per spostarsi tra un taglio e l'altro ha un impatto significativo sul tempo di produzione globale. Viceversa, su spessori importanti, il tempo di taglio è considerevole e di conseguenza i tempi di spostamento della testa tra un taglio e l'altro non sono significativi.

    Per Jacques Betton - B-Technologie,  «la necessità di una sorgente laser potente si manifesta su due versanti: la capacità di tagliare spessori importanti e, soprattutto, avere una velocità di taglio per l'acciaio di 3 a 4 volte superiore quando si usa l'azoto, rispetto all'ossigeno.»

    La gestione della testa di taglio è un altro fattore importante per limitare l'intervento dell'operatore e ridurre quindi i tempi dei cambi tra una serie e l'altra. I parametri da gestire sono in particolare le dimensioni del fascio, la gestione del punto focale, l'ottica, l'ugello, ecc.. I principali costruttori propongono infatti soluzioni tecniche (standard e opzionali) per soddisfare questo requisito e limitare le operazioni dell'operatore:

    • Cambiamento automatico dell'ugello e/o uso di un unico ugello per una grande varietà di spessori o di materie.

    • Gestione automatica del punto focale e della dimensione del fascio.

    • Adattamento automatico dei parametri di taglio durante la produzione.

     

  • 3- Flessibilità della macchina da taglio laser

    Anche gli aspetti legati alla flessibilità sono da prendere in considerazione.

    Come evidenzia Kurt Van Collie – LVD, « è importante poter tagliare sempre con la velocità e la qualità di taglio più alte possibili su qualsiasi materiale/spessore. Risulta quindi essenziale poter adattare automaticamente non solo la posizione del punto focale ma anche il diametro del fascio a seconda del materiale/spessore».

    Accessibilità su una macchina da taglio laser in fibra Bystronic
    Copyright Bystronic

    L'accessibilità della macchina può semplificare l'accesso al piano di lavorazione. I costruttori offrono diverse soluzioni per questo punto: apertura sulla lunghezza (asse y) o sulla larghezza (asse x), o addirittura su più lati. Hugues Cousseau – Bystronic insiste dal canto suo sull' «importanza di un'interfaccia intuitiva del controllo numerico. È difficile trovare operatori qualificati quindi è ancora più importante. Ne va della produttività della fabbrica!»

    Macchina da taglio laser CN Prima
    Copyright Prima Power



    Christophe Berquet - Prima Power trova che «l'interfaccia uomo-macchina e il fatto di poter gestire facilmente le modifiche sono aspetti importantissimi per ottimizzare il lavoro degli operatori».


    Infine, per Serge Bourdier - Salvagnini, «la possibilità di poter mettere in stand by una determinata produzione per poter ad esempio trattare in urgenza una lamiera o una serie sulla stessa macchina, e soprattutto di poter subito dopo riprendere senza intoppi la produzione sospesa, è una funzione essenziale.»

  • 4- Valutare il costo di sfruttamento della macchina laser: investimento, manutenzione e consumo energetico di gas ed elettricitàtion

     

    Valore residuo della macchina

    Macchina da taglio laser a fibra Trumpf
    Copyright Trumpf

    Quando un imprenditore investe in una macchina da taglio laser di solito ne ammortizza completamente i costi nel corso di un determinato periodo. Ora, alla fine di questo periodo, la macchina ha ancora un valore più o meno importante a seconda del modello e della marca. Il costo di sfruttamento dovrebbe tenere conto di questo valore residuo per poter scegliere una macchina adeguata.


    Manutenzione
    Alcuni costruttori propongono dei tools di controllo automatico per prevenire eventuali guasti indicando le operazioni da effettuare. Certe operazioni di manutenzione, come la lubrificazione dei motori, possono addirittura essere automatizzate.

    Pulizia delle griglie/combustione di una macchina per il taglio laser
    Dispositivo di pulizia del tavolo di taglio laser - Copyright Mate Outillage


    Un altro aspetto da prendere in considerazione riguarda le griglie di supporto del pezzo sul piano di lavorazione della macchina laser, che devono essere abbastanza pulite da permettere un taglio senza intralci. Una soluzione consiste nel cambiare le griglie ogni 4/8 settimane. Tale operazione però ha come inconveniente di rendere inutilizzabile la macchina per un po' e di essere costosa, dato che una macchina laser possiede dalle 160 alle 200 griglie.

    Emmanuel Capron - Mate Outillage spiega che «una soluzione semplice ed economica risiede nel pulire le griglie con un apparecchio elettrico portatile adatto. Premendo l'apparecchio sulle griglie, le frese vanno a distruggere le particelle che vi si sono incollate eliminando quindi le scorie.»

    Infine, per la manutenzione correttiva, il costo dei pezzi di ricambio e la manodopera (interna/esterna) hanno un peso sul costo di sfruttamento. Valutare il prezzo dei pezzi chiave, come ad esempio un motore a mandrino, uno schermo tattile o una testa di taglio, permette di stimare il budget per la manutenzione e di avere un'idea del costo dei pezzi per la manutenzione.

    Costo energetico

    Generatore di gas per una macchina da taglio laser
    Copyright B-Technologie

    La tecnologia laser fibra ha fatto calare le spese energetiche in maniera drastica per la generazione del fascio laser.

    Tuttavia, per ottenere delle velocità maggiori vengono spesso installati dei motori lineari sui ponti che finiscono per spostare diverse centinaia di chili. Sono molto rapidi ma anche particolarmente energivori, soprattutto quando si raffreddano (gruppo freddo). Alcuni costruttori possono anche proporre motori coppia per limitare gli spostamenti del ponte.


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