COME FUNZIONA IL TAGLIO LASER ?

Come funziona il taglio laser?

Come funziona il taglio laser? Quando parliamo di taglio laser, ci riferiamo ad un procedimento estremamente preciso, che riesce a incidere o tagliare un disegno su un materiale prescelto, programmando il macchinario con il supporto di un file CAD usato come guida.

Il laser è uno degli strumenti di precisione e taglio maggiormente usati nell’industria. La loro flessibilità è tale che viene impiegato in ogni ambito, spesso con la speranza che si utilizzi anche per impieghi dove è previsto. Il largo impiego comunque ha consentito di far entrare il laser anche nella quotidianità. Le macchine taglio laser utilizzano un raggio laser sottile e focalizzato per perforare e tagliare materiali per ritagliare motivi e geometrie specificati dai progettisti. Oltre al taglio, le macchine laser possono anche incidere immagini raster o incidere i disegni sui pezzi riscaldando la superficie del pezzo, bruciando così lo strato superiore del materiale per cambiarne l’aspetto dove è stata eseguita l’incisione raster.

Noi di Ec laser studio lo usiamo giornalmente per realizzare ogni genere di manufatto richiesto dai clienti. Tagliando plexiglass, legno, cartone, cartoncino, tessuti e tanto altro i campi di applicazione sono infiniti. Clicca  sul link per vedere cosa puoi realizzare con il taglio laser.

Il LASER ad Anidride Carbonica (CO 2 laser) è stato uno dei primi laser a gas. Inventato nel 1964 è ancora molto utilizzato per la realizzazioni di svariati prodotti e attività.

Per capire come funziona il taglio laser bisogna tenere presente che i LASER CO2 producono un fascio di luce infrarossa. Tale Fascio è alimentato dal gas contenuto nel tubo.

Questo Gas è costituito principalmente da: L’anidride carbonica (CO2) (circa 10-20%) , Azoto (N 2) (circa 10-20%), L’idrogeno (H 2) e/o lo xeno (Xe) (qualche punto percentuale;. Normalmente utilizzato solo in un tubo sigillato), Elio (He) (Il resto della miscela di gas)

Le proporzioni specifiche variano a seconda del particolare utilizzo di taglio e di incisione. Le macchine a taglio laser operando nell’infrarosso necessitano di materiali speciali per la loro costruzione e per la riflessione del raggio laser fino al materiale da tagliare o incidere. Tipicamente, gli specchi sono argentati, mentre le lenti sono fatti di germanio o seleniuro di zinco.

Le macchine a taglio laser CO2 sono spesso utilizzati in applicazioni industriali per il taglio e la saldatura, mentre i laser con livello di potenza inferiore vengono utilizzati per l’incisione.

1. Cos’è una macchina taglio laser o incisore laser?

macchina taglio laser legno

Un laser cutter è un tipo di macchina CNC (Computer Numerical Controlled), il che significa che è controllato tramite un computer. Un designer può progettare qualcosa in una sorta di software di progettazione e quindi inviarlo a una macchina taglio laser per farlo tagliare automaticamente, con la semplice pressione di un pulsante. Una volta inviato un disegno a un dispositivo di taglio laser, la macchina utilizza un raggio laser per tagliare o incidere il materiale sul piano di taglio. I laser cutter sono un ottimo strumento a tutto tondo perché possono essere utilizzati per creare tanti stili diversi di design; le frese laser vengono utilizzate per qualsiasi cosa, dai prototipi in cartone alle opere d’arte. Le nostre macchine laser sono utilizzate principalmente per tagliare materiali come legno, materie plastiche, plexiglass, carta e cartone e molto altro.

Le macchine laser possono essere molto veloci e possono sfornare parti progettate in pochi minuti. Come le stampanti 3D, i laser cutter sono macchine di prototipazione rapida; consentono ai progettisti di realizzare in modo rapido ed economico i propri progetti prima di produrre prodotti su larga scala.

2. Come funziona una macchina taglio laser?

Esistono diversi tipi di taglierine laser, ma essenzialmente usano lo stesso processo di utilizzo di un laser per tagliare il materiale. Il laser proviene da un risonatore laser, che emette un raggio di luce intensa attraverso i riflessi attraverso un sistema di specchi alla testa di taglio. All’interno della testa di taglio, il laser viene focalizzato attraverso una lente e ridotto a un raggio estremamente sottile e concentrato. Questo raggio viene proiettato verso il basso sul materiale che viene tagliato o inciso in base alla potenza e alla velocità digitate sul software.

schema macchina laser

Il tubo laser sprigiona il fascio che viene indirizzato alla lente focale attraverso 3 specchi.

Per comprendere meglio come funziona il taglio laser bisogna sapere che l’ottica di focalizzazione è costituita essenzialmente da una lente ottica collettrice e da un ugello di taglio. Il raggio laser parallelo viene focalizzato sul lato superiore del materiale solo pochi millimetri sotto l’ugello di taglio. Questo raggio di energia estremamente concentrato e con elevata densità energetica deve spostarsi con distanza costante e velocità di avanzamento omogenea lungo i profili di taglio o incisione CNC. La lavorazione con luce laser è completamente senza contatto. Si evitano quindi effetti dovuti a forze di avanzamento degli utensili. Non è pertanto necessario fissare i pezzi e non si ha la comune usura degli utensili.

Fattore importante è anche la calibrazione del fascio laser, non basta comprare una cnc cinese da poche migliaia di euro, ma bisogna prima verificare la bontà della sorgente e poi calibrare al meglio per sfruttarne tutta la potenza in un unico punto ed avere un taglio pulito, ma soprattutto fine, il meno bruciato possibile e più perpendicolare possibile al piano di lavoro.

macchina laser serie standing

3. Software per il taglio laser

illustrator software per taglio laser

Una macchina taglio laser funziona in modo simile alla tua stampante a getto d’inchiostro di tutti i giorni. Le laser cutter sono dotati di driver specifici che consentono loro di prendere ciò che è sul computer, convertirlo in un formato che la macchina laser può leggere e quindi consentire alla macchina laser di fare il suo lavoro. Molti pacchetti software di progettazione supportano i driver di taglio laser; è abbastanza comune tra i programmi di progettazione 2D e alcuni software di progettazione 3D possono anche supportare i driver di taglio laser quando si occupano di disegni o schizzi 2D.

Per capire come funziona il taglio laser bisogna iniziare da una minima conoscenza dei programmi di grafica. Questi programmi servono a lavorare sui file vettoriali, cioè disegni che contengono la “traccia di taglio” , traccia seguita dalla testa del laser per effettuare incisioni o tagli. Il file vettoriale è fondamentale per eseguire questi lavori di precisione, motivo per cui gli incisori, che lavorano in ambiente Windows, devono impiegare software come Autocad, Illustrator o Coreldraw.

Disegno 2D:

CorelDRAW: software di progettazione grafica con un ampio numero di strumenti e applicazioni
Adobe Illustrator: potente software di progettazione grafica utilizzato per creare progetti di alta qualità
AutoCAD (gratuito per gli studenti): ottimo software di disegno, utilizzato principalmente da ingegneri e architetti per creare disegni dettagliati e rappresentazioni dei prodotti
Inkscape (gratuito): software di progettazione grafica gratuito e open source

Progettazione 3D:

Solidworks: software di progettazione 3D di ingegneria con più pacchetti per facilitare la progettazione di applicazioni specifiche
Autodesk Inventor (gratuito per gli studenti): software di progettazione meccanica professionale utilizzato per creare e ottimizzare i sistemi progettati
Autodesk Fusion (gratuito per gli studenti): piattaforma CAD basata su cloud utilizzata per aiutare i progettisti durante l’intero processo di progettazione, ingegneria e produzione

Ogni materiale che andiamo a lavorare avrà settaggi, velocità e livelli di potenza differenti. Ogni macchina avrà le sue caratteristiche e taglierà a velocità diverse.

Dopo aver capito come funziona il taglio laser si possono apprezzare i numerosi vantaggi di questa tecnologia tra i quali troviamo la possibilità di ottenere bordi di taglio anche molto stretti e perfettamente paralleli, la capacità di mantenere molto ridotta la zona che viene alterata termicamente dalla fusione, la indubbia capacità di poter operare con macchine automatiche su profili di taglio anche molto complessi ed articolati, eseguendo sagome di taglio con raggi di curvatura ridotti. Poi va considerato il fatto che non ci sono distorsioni meccaniche del pezzo, il fascio laser ha capacità di taglio che non è assolutamente legata alla durezza del materiale in lavorazione.

Da non sottovalutare le benefiche conseguenze oggettive della possibilità di tagliare materiali con la superficie già rivestite, ottenere una elevata velocità di progressione del taglio, con una perfetta finitura del bordo di attacco. Le macchine automatiche per taglio a laser hanno anche una grande facilità di integrazione con altri sistemi produttivi automatizzati e computerizzati.

4. Il taglio

taglio laser torino

Durante un’operazione di taglio, la testa di taglio emette un laser continuo sul materiale per tagliarlo. Per sapere dove tagliare, il driver della macchina taglio laser legge tutti i percorsi vettoriali nel pezzo progettato. Una volta inviato il file a una macchina laser, solo le linee che si registrano come solo linea sottile o grafica vettoriale con lo spessore di linea più piccolo possibile verranno tagliate dal laser. Tutti gli altri elementi grafici, come qualsiasi immagine o linea più spessa, verranno rasterizzati, cosa che spiegherò tra poco. Il laser, quando avremo dato le giuste impostazioni, taglierà tutto il materiale, quindi il taglio vettoriale viene normalmente utilizzato per ritagliare il contorno del pezzo e qualsiasi funzione o foro che si desidera ritagliare dal materiale.

5. L’incisione raster laser

incisione laser legno torino

L’incisione è molto diverso dal taglio vettoriale; invece di tagliare completamente il pezzo, il laser brucerà lo strato superiore del materiale che si sta tagliando per creare due immagini a colori (e talvolta in scala di grigi) usando l’effetto raster. Al fine di incidere i materiali, il laser sarà generalmente impostato su una potenza inferiore rispetto a quando si taglia il materiale da taglio vettoriale, e invece di abbattere un raggio pulsante, crea punti sottili a un DPI selezionato (punti per pollice) in modo che il laser non taglia tutto fino in fondo. Il DPI è direttamente correlato alla risoluzione dell’immagine e influisce sulla precisione di visualizzazione di un’immagine, esattamente come la risoluzione dell’immagine su un computer. Regolando il DPI è possibile controllare l’effetto del laser sul materiale. La rasterizzazione di alcuni materiali risulta molto chiara, mentre potresti non ottenere esattamente quello che ti aspettavi da altri materiali. Prima di eseguire il raster per la prima volta, assicurati di sperimentare le impostazioni fino a ottenere l’effetto desiderato!

6. Impostare i settaggi del laser

potenza taglio laser

Prima di iniziare i processi di taglio vettoriale e incisione, voglio coprire rapidamente le impostazioni che incontrerai.

Un cutter laser ha due impostazioni principali, come elencato e descritto di seguito. Le impostazioni devono essere modificate in base al materiale prima di “stampare” il proprio lavoro (ricorda, le macchine laser si collegano ai computer come normali stampanti e le nostre sono anche dotate di wifi). in base al materiale che stai tagliando o incidendo: ad esempio, i materiali più duri e spessi richiedono una potenza maggiore e una velocità inferiore in modo che il laser possa effettivamente essere abbastanza forte e muoversi abbastanza lentamente da tagliare con successo tutto il materiale, mentre più sottile , i materiali più deboli possono essere tagliati con una potenza inferiore e una velocità maggiore.

Potenza (power): potenza del laser. Un’alta potenza taglierà il materiale più forte e più spesso, ma potrebbe finire per bruciare materiale più sottile e più infiammabile. Una bassa potenza potrebbe non essere abbastanza forte da attraversare completamente il materiale.

Velocità (speed): la velocità con cui la testa della fresa laser si muove lungo il suo portale. Un’alta velocità taglierà più velocemente, ma potrebbe non tagliare completamente se hai materiali più spessi o più duri. Una bassa velocità taglierà sicuramente, ma ha il potenziale di bruciare o fondere i bordi del materiale mentre taglia lentamente.

 

Risoluzione (solo per rastering): determina la risoluzione e la qualità dell’operazione raster. Una risoluzione più alta produrrà un’immagine migliore e più scura, ma se c’è troppo calore concentrato in un’area, potrebbe fondere, bruciare o danneggiare gravemente il pezzo da lavorare.

7 . Il kerf e lo spessore dei materiali

kerf taglio laser
Come ho spiegato in precedenza, il punto focale dell’obiettivo del dispositivo di taglio laser focalizza il laser sulla superficie del materiale che sta tagliando. Ciò significa che dall’altra parte del materiale, il laser non è così focalizzato e il suo raggio è in realtà leggermente più grande del raggio nel punto focale. La quantità di materiale asportata durante il taglio laser si chiama KERF. Tutte le macchine da taglio hanno un taglio perché l’utensile da taglio ha uno spessore. Ad esempio, il kerf su una lama per sega è generalmente un rettangolo della larghezza della lama. Se vuoi maggiori informazioni clicca sul link.
Dopo aver capito come funziona il taglio laser si può dire che esso si basa sulla rimozione del materiale da una superficie, creando una divisione netta che taglia in due la superficie seguendo una linea progettata al computer. Le macchine taglio laser sono in grado di separare il materiale anche su più strati, grazie alla forte induzione di calore generata dal fascio laser. Quando si considera la materia da tagliare, cambiano i parametri di utilizzo. La densità del materiale, la sua durezza, la composizione sono fattori rilevanti. Maggior energia è richiesta in questo caso nel taglio, differente temperature e dimensioni del laser variano a seconda del materiale da tagliare.

9. Quali materiali può lavorare una macchina laser?

Oggi il laser CO2 è una tecnologia industriale difficilmente sostituibile, soprattutto per quelle lavorazioni che richiedono elevata personalizzazioneaccuratezzavelocità produttiva e flessibilità nelle lavorazioni eseguibili.

Tuttavia, nonostante il largo impiego, c’è ancora molta confusione sulle reali possibilità di questo laser. Molti utenti ci scrivono chiedendoci: quali materiali riesce a tagliare il laser CO2? Quali lavorazioni sono possibili? O ancora il laser CO2 può tagliare il legno? il laser CO2 può tagliare la plastica? In questo articolo proveremo a fare una lista dei materiali che possono essere tagliati facilmente con le sorgenti laser CO2, indicando gli ambiti di applicazione più comuni.

Scopri invece i materiali che non si possono lavorare al laser cliccando qui

10. Sovrapposizione dei layers

sovrapposizione layers taglio laser

8. Gli incastri per il taglio laser

Esistono molti modi diversi per realizzare giunti da tavole di materiale piatto, e non tutti sono limitati alle macchine taglio laser, ma molte tecniche si ripercuotono su campi come la falegnameria e la lavorazione dei metalli e del plexiglass. Ecco alcune semplici tecniche di giunzione. Ce ne sono molti altri se sei disposto a esplorare e sperimentare, ma iniziamo con le basi!

Giunti a dito (finger joint)

Le articolazioni a dito sono l’articolazione di base per unire due pezzi  ad angolo perpendicolare per creare un angolo. Fondamentalmente è costituito da linguette sui lati accoppiati che si incastrano. Le linguette sono generalmente lunghe quanto è spesso il materiale per creare una giuntura piacevole e pulita.

incastri taglio laser

Giunti a T

Le articolazioni a T sono molto simili alle articolazioni delle dita, tranne che le “dita” su un pezzo di materiale passano attraverso i fori nell’altro pezzo di materiale. Questi sono utili per creare strutture a “T” e montare facilmente viti di supporto interne per strutture di taglio laser più complicate.

giunti a t taglio laser

Se vuoi approndire questo tema ti suggerisco di provare il programma online gratuito Makercase per realizzare scatole. E’ molto veloce e facile da utilizzare basta inserire le dimensioni della scatola e il tipo di incastro preferito e si può scaricare il file in dxf.

7. Cosa posso realizzare con una macchina laser?

E’ veramente difficile riuscire a spiegare quanti tipologie di applicazioni siano possibili con una macchina taglio laser. Tutti i settori industriali che utilizzano questi materiali possono quindi usare il laser CO2. Ecco di seguito un elenco dei maggiori ambiti di applicazione del laser CO2:

  • Lavorazioni cartotecniche
    • Taglio scatole
    • Incisioni su carta e cartone
    • Taglio stencil
    • Decorazioni
  • Lavorazioni del legno
    • Taglio su legni di qualsiasi genere e spessore
    • Intarsi su legni pregiati
    • Incisioni di ogni tipo
  • Incisioni e intarsi
    • Incisione e taglio metacrilato
    • Incisione e taglio pelletterie
    • Incisione su targhe
    • Incisione e taglio tessuto
    • Incisioni su componenti elettronici
    • Incisioni su allumino anodizzato, metalli verniciati (il laser CO2 in generale non taglia i metalli ma è possibile inciderli in modo indelebile)
    • Incisioni su vetro, marmo e pietre
    • Intarsi su avorio
  • Creazione e personalizzazione
    • Creazione Fustelle
    • Creazione di plastici architettonici
    • Realizzazione espositori in plastica, cartone o legno
    • Scontorno e taglio etichette
    • Personalizzazione gadget
    • Personalizzazione bottoni
    • Lavorazioni per modellismo

Questa è solo una lista della varietà di oggetti e materiali che è possibile realizzare. Le possibilità sono realmente molto ampie e dipendono solo dalla creatività del progettista. Sono molti altri i materiali che possono essere tagliati con il laser a CO2: la ricerca è continua e la sperimentazione è l’unica certezza. Per questo, se il tuo materiale non è nella lista o hai qualche dubbio, ti invitiamo a contattarci per farci sapere quali sono le tue necessità e per trovare insieme una soluzione.

8. I vantaggi e gli svantaggi delle macchine laser

Nelle industrie, il taglio laser a Torino, Milano a Roma e in ogni città d’Italia sta diventando la tecnologia d’elezione per trattare materiali di qualsiasi tipo, dal plexiglass alle stoffe. Ad effettuare il taglio – a fare, se vogliamo, da “lama” – è qui un raggio di luce estremamente concentrata e ad alta energia, che viene calibrato in modo da bruciare o fondere – in certi casi e con certi materiali, addirittura da vaporizzare – la sostanza che compone il pezzo da tagliare. Il macchinario è interamente guidato da un computer di controllo, sul quale viene programmato l’intero percorso del proiettore laser.

I vantaggi di questo sistema sono numerosi ed evidenti. Innanzitutto abbiamo l’enorme versatilità: il taglio laser può indifferentemente operare su plexiglass, carta, tessili, e molti altri materiali. A questa si abbina un enorme livello di precisione, che permette sia di seguire percorsi di taglio con geometrie molto complesse che di agire esclusivamente sulla parte desiderata, senza contaminare o deformare quelle immediatamente adiacenti. Il livello di finitura raggiunto dal taglio laser permette inoltre di risparmiare su qualsiasi lavorazione di finitura ulteriore.

Naturalmente, come qualsiasi tecnologia, anche il laser presenta, oltre ai punti di forza, anche degli svantaggi.Innanzitutto, la sua versatilità è sì grande, ma non assoluta: il laser non può tagliare né sostanze eccessivamente riflettenti (come il rame) né sostanze fragili e trasparenti come, ad esempio, il vetro.

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