01 Introduzione.
Dalla sua introduzione negli anni '60, la tecnologia laser si è rapidamente sviluppata in uno strumento chiave nella produzione industriale grazie alla sua elevata densità di energia, buona direzionalità e controllabilità. Rispetto ai tradizionali metodi di lavorazione meccanica, la lavorazione laser presenta i vantaggi significativi di assenza di- contatto, alta precisione, alto grado di automazione, ecc. È ampiamente utilizzata nella produzione industriale come taglio di materiali, saldatura, marcatura, foratura e produzione additiva. In base al tipo di laser e alle caratteristiche del processo, la lavorazione laser industriale è principalmente divisa in tre categorie: taglio laser, saldatura laser e produzione additiva laser, ognuna delle quali ha il proprio meccanismo e ambito di applicazione unici.
02Taglio Laser
Figura 1. Schema di taglio laser
Il taglio laser è una delle applicazioni laser industriali più mature, che utilizza un raggio laser ad alta-potenza per sciogliere e vaporizzare il materiale e un gas ausiliario per soffiare via le scorie, per ottenere un taglio di precisione e ad alta efficienza. Il laser a CO₂ e il laser a fibra sono attualmente l'attrezzatura principale per acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, leghe di alluminio e altri materiali nel settore taglio di lamiere medio-sottili. I vantaggi di questa tecnologia risiedono nella stretta fessura di taglio, nella piccola zona-influenzata dal calore, nell'assenza di stampi e nel rapido cambio del percorso di lavorazione, particolarmente adatta per la produzione automobilistica, la lavorazione della lamiera, l'aerospaziale e altri settori esigenti.
(1) Nella produzione automobilistica, il taglio laser viene utilizzato per produrre un'ampia gamma di componenti, dai pannelli della carrozzeria ai motori. Ad esempio, i laser a fibra vengono utilizzati per tagliare con elevata precisione parti in acciaio ad alta resistenza, ottenendo così veicoli più leggeri.
(2) Anche l'industria aerospaziale trae vantaggio dalla tecnologia del taglio laser, in particolare nella produzione di componenti complessi realizzati con materiali avanzati come il titanio e i compositi. Ad esempio, i laser ultraveloci possono essere utilizzati per tagliare componenti in titanio con forme complesse riducendo al minimo i danni termici e garantendo l’integrità strutturale del componente, migliorando significativamente le prestazioni e la sicurezza dei componenti aerospaziali.
03 Saldatura laser
La saldatura laser si basa su un raggio laser per fondere i materiali metallici ad alta velocità per realizzare la connessione, con le caratteristiche di grande profondità di fusione, alta velocità e basso apporto di calore. Le modalità di saldatura comuni includono la saldatura laser continua e la saldatura laser pulsata, adatte per la saldatura di precisione di piastre sottili e scenari di saldatura profonda. Rispetto alla saldatura ad arco, le saldature laser hanno un'elevata resistenza e una bassa deformazione e sono adatte per l'imballaggio di batterie di potenza, la saldatura di dispositivi in acciaio inossidabile e la produzione di componenti strutturali dell'energia nucleare e altri campi. Soprattutto nella produzione di batterie, la saldatura laser è diventata il metodo di connessione tradizionale.
(1) Nell'industria automobilistica, la saldatura laser viene utilizzata per collegare pannelli della carrozzeria, parti del motore e altri componenti chiave. Ad esempio, i laser a fibra vengono utilizzati per saldare parti in acciaio ad alta resistenza- con elevata precisione, ottenendo giunti forti e durevoli.
(2) Industria elettronica Nell'industria elettronica, la saldatura laser viene utilizzata per unire componenti piccoli e delicati con elevata precisione. Ad esempio, i laser a diodi vengono utilizzati per saldare le celle delle batterie agli ioni di litio- per garantire l'affidabilità dei collegamenti elettrici.
(3) Nell'industria aerospaziale, il Boeing 787 Dreamliner utilizza un processo di saldatura laser per collegare le leghe di titanio a materiali compositi, riducendo drasticamente il numero di rivetti, abbassando il peso della fusoliera e migliorando l'efficienza del carburante.
04 Produzione additiva laser
(1) Nella produzione automobilistica, le parti in lega di titanio dell'auto Ferrari F1 sono prodotte utilizzando la tecnologia di produzione additiva laser, che migliora la resistenza al calore e la resistenza delle parti e ottimizza il design aerodinamico dell'auto.
(2) Industria medica Nel settore medico, la produzione additiva-basata sul laser viene utilizzata per produrre impianti e protesi personalizzati.
(3) Nel settore aerospaziale, la produzione additiva-basata sul laser viene utilizzata per produrre componenti complessi come pale di turbine e ugelli di carburante.
05 Conclusione
La tecnologia laser, in quanto importante supporto per la produzione avanzata, sta espandendo i suoi confini di applicazione industriale. Attualmente, anche la lavorazione laser si sta sviluppando nella direzione di una maggiore potenza, una maggiore precisione e compositi multi-processo, come la saldatura composita ad arco laser-, la microlavorazione laser ultra-veloce e il sistema di monitoraggio laser intelligente. In futuro, con la continua promozione di laser a semiconduttore ad alta-potenza, sistemi di controllo intelligenti e concetti di produzione ecologica, la lavorazione laser continuerà a svolgere un ruolo chiave nella produzione intelligente, nei prodotti personalizzati, nella lavorazione di materiali estremi e in altri campi.