Come funziona la macchina laser

Siamo nel settore dei laser da molti lustri ormai, vediamo sempre più spesso aziende o privati utilizzare questa tecnologia. La macchina laser è adatta per molti scopi, perché quando si utilizza il laser per l’elaborazione, è molto accurato e preciso e ha un’alta qualità del bordo di taglio e nel frattempo, la larghezza del taglio rimane molto ridotta, quindi il raggio laser influisce poco sulle tolleranze di taglio del materiale stesso.

La prima cosa che devi sapere sul laser è la parola stessa, LASER: è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Questa magica luce amplificata può facilmente tagliare il metallo o altri materiali, sembra pura fantascienza quando lo pensiamo per la prima volta, ma è reale, ti mostreremo come.

La prima cosa di questa tecnologia è il raggio laser. È una luce ad alta potenza con una sola lunghezza d’onda che non può essere vista dall’occhio umano. Questo fascio di luce ha un diametro di circa 3/4 di pollice. Quando la macchina funziona, il tubo sorgente, alimentato ad altissima potenza (circa 30/40 kW) crea il raggio e fa si che passi attraverso un certo percorso ottico prima che arrivi al foro di un ugello posto sotto la testa laser, proprio prima che colpisca il materiale da lavorare il fascio viene concentrato ulteriormente dalla lente focale che ne migliora la potenza sul materiale stesso, insieme al raggio, fuoriesce dall’ugello anche dell’aria compressa che aiuta la vaporizzazione il materiale tagliato migliorando al tempo stesso la qualità del taglio.

Nella testa del laser si verifica un processo che consente al raggio laser di focalizzarsi tramite uno specchio curvo o una lente speciale. Affinché la macchina funzioni perfettamente, il percorso del raggio laser deve essere regolato più e più volte, fino a quando il raggio non è perfettamente focalizzato, in questo modo la densità di questa energia laser sarà coerente e centrata nell’ugello. Attraverso l’ugello, viene amplificata l’energia del raggio laser, proviamo a pensare… quando eravamo bambini, abbiamo usato la lente d’ingrandimento per catturare l’energia del sole attraverso di essa, dirottando sulla carta il raggio del sole concentrato, ed abbiamo visto quanto velocemente la carta si bruciava… proprio così, ora pensa a quando concentri centinaia di Watt di energia su un prodotto… sai già cosa accadrà.
Il raggio laser con questa elevata potenza può fondere o vaporizzare i materiali in un batter d’occhio.  Quando la macchina da taglio laser sta lavorando, seguirà il programma che hai inserito nel sistema e taglierà esattamente la forma che hai progettato. Durante questo processo, la testa del laser è appena sopra il materiale, con una certa distanza, chiamata “distanza focale o Focus”. Quindi tra il materiale e la testa del laser (o l’estremità dell’ugello), ci sarà sempre una distanza di sicurezza. È molto importante questa distanza, consente il punto focale relativo alla superficie del materiale. La qualità del processo di taglio o incisione può variare notevolmente, peggiorando se si lavora con un Focus sbagliato. Naturalmente oltre alla distanza del Focus, quando vuoi che la macchina laser funzioni perfettamente, ci sono molti parametri tecnici che devi considerare, ma una volta che tutto è pronto, potrai iniziare il tuo lavoro. 
La tecnologia laser è ampiamente utilizzata in molte attività, proprio perché offre la possibilità di lavorare molteplici materiali (materie plastiche ed organiche per i Laser CO2 e metalli per i marcatori Fibra).

Introduzione al taglio laser

La lavorazione laser è un processo che taglia o incide i materiali con il suo raggio laser ad alta potenza. L’intero processo è diretto da CNC o computer a controllo numerico e da un file vettoriale o CAD.

Il raggio laser proviene da un tubo laser – la fonte di alimentazione di una macchina laser, quindi entra in una lente focale nella testa della macchina attraverso alcuni specchi, per questo motivo, quando si desidera utilizzare una macchina laser per tagliare o incidere qualcosa , in primo luogo, è necessario regolare questi specchi riflettenti per ottenere un passaggio migliore del raggio laser. Quando la macchina funziona, il raggio laser viene focalizzato su un punto della superficie dei materiali, in pochi secondi il materiale viene vaporizzato o fuso lungo la linea di taglio.

Uno dei motivi per cui la macchina laser viene sempre più utilizzata per progettare è che la quantità di materiale rimosso dal raggio laser è minima rispetto ad altre macchine. Quindi è un modo economico per gestire molti materiali e per sfruttare al meglio il tuo materiale, ti consigliamo di lasciare 2mm – 3mm tra ogni pezzo del tuo disegno, in modo che tu possa ottimizzare gli spazi e avere uno scarto minimo. Esiste una vasta gamma di materiali che la macchina laser può tagliare, da materiali molto morbidi, come la carta, a materiali piuttosto duri, come l’acrilico, ma non può tagliare metallo o pietra, può solo incidere su di essi. Bisogna fare attenzione però perché alcuni materiali (Forex, Vinile ecc.) se tagliati al laser rilasciano vapori di cloro o diossina che sono altamente tossici per l’organismo umano è bene quindi sapere sempre cosa sti sta cercando di tagliare o incidere, in caso di dubbio consultate la scheda tecnica del prodotto che volete lavorare e verificate che sia “laserabile”.

Recentemente si conta sempre di più sulla macchina laser e sulla sua capacità di taglio e incisione per aiutarci a completare il nostro design, accelerando il processo e permettendoci di concentrarci maggiormente sul design stesso. 

Si dice che “se riesci a progettarlo il laser può tagliarlo per te”… anche il lavoro più complicato.

Allineamento percorso ottico

Questa operazione è di fondamentale importanza per avere le migliori prestazioni in termini di precisione e pulizia del taglio e per una perfetta incisione.
L’immagine che segue mostra (tramite la linea rossa) il percorso che il raggio laser fa dal momento che esce dal tubo sorgente a quando arriva sul materiale da tagliare o incidere.

La regolazione ottimale inizia con il giusto posizionamento del tubo in cristallo, assicuriamoci quindi che si trovi perfettamente a squadro rispetto alla struttura del laser. Se così non fosse (cosa molto probabile nelle macchine laser di importazione o a basso costo) occorrerà regolarlo tramite i due appositi supporti che lo sorreggono. Una volta che si trova nella giusta posizione procediamo con la verifica del punto di impatto del raggio sul primo specchio, andremo quindi a mettere del nastro carta sullo specchio 1, imposteremo la potenza massima da pannello operatore sulla macchina ad una percentuale che potrà variare secondo la potenza del tubo, dal 15 al 20 % , dopodiché procederemo con un “pulse” ed andremo a controllare se la bruciatura sul nastro carta si trova perfettamente al centro dello specchio, se avremo precedentemente allineato bene il tubo sarà così, altrimenti dovremo verificare e correggere la posizione del tubo.
Una volta che avremo finito si passerà alla verifica sullo specchio numero 2, porteremo la testa del laser in alto a sinistra, posizioneremo del nastro carta (togliere quello messo in precedenza sullo specchio 1) sullo specchio 2, di nuovo un “pulse” e controlleremo dove sta bruciando, se non fosse centrato dovremo intervenire ruotando leggermente ed una per volta, verificando gli spostamenti tramite nuovi pulse, una delle tre viti (generalmente dorate) posizionate dietro il porta specchi dello specchio 1.
L’immagine a seguire vi darà un idea di come reagiscono agli spostamenti ruotandole:

Una volta che la bruciatura del pulse risulterà perfettamente al centro dello specchio 2 procederemo a spostare la testa del laser in un altro punto del piano, la parte in basso a sinistra e verificheremo anche li se siamo centrati, in caso non lo fossimo procedere di nuovo alla regolazione delle 3 viti sullo specchio 1.
Passeremo poi alla verifica dello specchio 3 (quello inclinato posizionato sulla testa del laser), la verifica andrà fatta sui 4 lati del piano, iniziando da in alto a sinistra, basso sinistra, basso destra, alto destra e su tutti i punti di controllo dovremo avere la bruciatura al centro dello specchio. Maggiore sarà la precisione che riscontreremo in questa fase tanto maggiore sarà l’ottimizzazione delle prestazioni di taglio ed incisione, quindi prendiamoci tutto il tempo necessario e facciamolo bene.
Per la regolazione del centro sullo specchio 3 andremo ad agire sulle viti dorate dietro il porta specchi dello specchio 2.

Menzione a parte merita la regolazione dello specchio 3, in quanto ci permetterà di avere un taglio perfettamente perpendicolare e dritto sul materiale.
Procediamo: posizioniamo del nastro carta o una lastrina sottile in acrilico nella parte bassa del cono, dove abbiamo l’uscita del raggio laser, facciamo un pulse e verifichiamo poi il foro che si formerà, dovrà essere perfettamente rotondo e centrato rispetto alla parte esterna in alluminio del cono, altrimenti oltre ad avere un taglio obliquo, avremo una notevole perdita di potenza, in quanto parte del raggio finirà sul metallo del cono.

Procediamo alla regolazione utilizzando le viti dorate poste sopra la testa
Continuiamo a regolare il percorso del raggio laser dalle viti del terzo specchio (una alla volta e poi verificate) fino a quando la verticale del raggio non è allineata come mostrato nella foto seguente

A seguire un video, è in inglese ma si capiscono esattamente le varie fasi per le operazioni di allineamento percorso ottico.
Nel video noterete che il ragazzo regola meccanicamente i supporti specchio spostandoli in alto e basso, sinistra e destra, è un operazione complessa da effettuare (se non si sa esattamente cosa si sta facendo si rischia di rendere inutilizzabile la macchina laser almeno fino alla visita di uno specialista) lasciatela fare ad un tecnico professionista e tra l’altro la vostra macchina vi sarà certamente stata consegnata con le giuste inclinazioni ed altezze effettuate in fase di assemblaggio.


Pulizia specchi e lente focale

Per ottenere risultati di incisione e taglio eccellenti, è necessaria un’ottica pulita. Quando si lavora con acrilico, gomma o MDF, che producono più polvere di altri processi, è particolarmente importante.

Pertanto, se si desidera garantire l’alta qualità dell’incisione o del taglio laser, la lente di messa a fuoco e gli specchi devono essere puliti regolarmente.

Hai bisogno di pochissimo tempo per mantenere pulita l’ottica. 
Controlla la lente focale e lo specchio sulla testa di lavorazione tutti i giorni, gli specchi laterali tendono a sporcarsi meno ma un controllo di verifica giornaliero non vi costa nulla farlo. 
Ad esempio, la cosa migliore da fare sarebbe quella di controllare e pulire la lente focale ed il terzo specchio (quello inclinato posto sulla testa di taglio) tutte le sere finite le lavorazioni, smontandoli e procedendo alla loro pulizia in modo che il giorno successivo le ottiche risultino già pulite e tutto il sistema pronto a lavorare nel modo ottimale. Per quanto riguarda il primo ed il secondo specchio invece, non avete bisogno di smontarlo per procedere alla verifica ed eventuale pulizia se necessaria, in quanto sono “a vista”.

Gli obiettivi di messa a fuoco sono uno strumento molto importante per il taglio laser e la macchina per incisione . Tenerli puliti migliorerà la qualità del vostro lavoro e cosa molto importante rallenterà la normale usura delle ottiche stesse. Quindi vi aiuterà a risparmiare denaro. 

Vediamo cosa possiamo fare:

Una volta smontata la lente e il terzo specchio pulire la polvere con un soffiatore manuale (tipo quello usato per le ottiche delle macchine fotografiche) o aria compressa con getto estremamente leggero.
Utilizzare poi un prodotto a base alcolica, la cosa migliore è utilizzare alcol alimentare, in quanto questo prodotto, oltre ad essere economico e facilmente reperibile, ha delle ottime capacità sgrassanti, evapora subito e soprattutto non lascia residui. Utilizzate poi dei panni in micro fibra che avrete leggermente imbevuto con l’alcol, per pulire delicatamente le ottiche.

Puoi usare lo stesso passaggio per pulire il primo ed il secondo specchio, oppure potrai utilizzare un cotton fioc imbevuto di alcol

Sappiamo che queste ottiche sono fragili, quindi quando le maneggiamo, dobbiamo stare molto attenti. Non toccare lente o specchi nella parte centrale con le dita ma prendile sempre dai bordi laterali, altrimenti si potrebbero creare graffi sulla superficie. 
Non penso tu voglia che ciò accada.

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