Microtaglio di lamiere sottili con laser al femtosecondo

Diversi sono i vantaggi che hanno spinto l’uomo a progettare un sistema efficace di lavorazione dei materiale, tramite l’utilizzo di radiazioni amplificate.
Tra i principali possiamo trovare:
lavorazioni a distanza: il taglio laser come sappiamo sfrutta la luce amplifica emessa da un mezzo attivo che, successivamente, tramite mezzi come specchi, lenti o fibre ottiche, trasporta il fascio fino alla lente di focalizzazione, che provvederà alla formazione di uno spot sul materiale da lavorare, in questo modo quindi si va a ridurre il rischio di contaminazione dovuto al contatto utensile-materiale;
processo rapido e facilmente automatizzabile: le velocità di taglio sono tra le più elevate nei processi tecnologici di lavorazione del materiale, soprattutto nel caso di spettri molto ridotti, grazie anche all’implementazione dei programmi di lavoro in software che rendono la macchina completamente autonoma;
utilizzo di elevate densità di potenza;
qualità di lavorazione complessivamente molto buona, soprattutto nelle macrolavorazioni;
tempi morti praticamente nulli data l’assenza di usura dell’utensile e quindi fermi macchina dovuti alla sostituzione di quest’ultimo assenti;
possibilità di effettuare saldature molto contenute su materiali delicati e impossibili da trattare attraverso altre tecniche di lavorazione;
processo pressoché silenzioso con un buon isolamento vibrazionale.

Tra gli svantaggi più rilevanti nei processi mediante laser troviamo:
costi elevati: sia l’equipaggiamento che il processo in sé presentano costi ben superiori a quelli di altri metodi di lavorazione; non solo, la manutenzione periodica, effettuata da tecnici specializzati, è una presenza considerevole nella voce costi. Per tale motivo, generalmente l’investimento nella tecnologia laser è giustificato dalla produzione di elevati volumi o per l’utilizzo in applicazioni che richiedono specifiche difficili da raggiungere con diversi tipi di tecnologie;
profondità di penetrazione limitata: gli spessori lavorabili dal laser sono molto contenuti (decine di millimetri) sebbene si possano raggiungere spessori relativamente notevoli ma con una qualità decisamente peggiore.
Un modo per sopperire a tale inconveniente è quello di applicare il fascio laser più volte lungo il perimetro di lavorazione, con un conseguente aumento dei costi di operazione;
processo termico: uno dei principali inconvenienti è il principio stesso di lavorazione, ovvero la trasmissione termica. Per potenze molto elevate, specialmente in CW, alcuni materiali possono subire un danneggiamento dovuto alle elevate temperature in gioco, in più ciò risulta in un’estensione maggiore della zona termicamente alterata con conseguente modifica della struttura cristallina del materiale. Come vedremo in seguito, quest’ultimo problema viene risolto, quasi del tutto, dal laser con pulsazioni ultra brevi;
affinché alcuni materiali possano essere trattati tramite sorgente laser, è necessario che vengano preventivamente rivestite, attraverso trattamenti chimici, le superfici da lavorare in modo da aumentare il coefficiente di assorbimento del pezzo in lavorazione;
conicità: effetto che si verifica soprattutto in fase di taglio di lamiere sottili, determina una diminuzione graduale con lo spessore, dal lato d’ingresso al alto d’uscita, della quantità di materiale asportato. Questo fenomeno è dovuto alla geometria del fascio laser che, che in base al punto di focalizzazione, presenta una sezione di taglio trapezoidale; pertanto si avranno diametri di taglio effettivi che oscilleranno con una certa tolleranza dal diametro dello spot.