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Vantaggi dei laser a fibra TRUMPF

Cosa sono i laser a fibra? Per quali applicazioni vengono impiegati? E quali materiali si possono lavorare con i laser a fibra? In questa pagina, scoprite di più sui diversi tipi di laser a fibra e sui vantaggi che possono portare nelle vostre attività di lavorazione della lamiera.

Utilità e vantaggi dei laser a fibra

Versatilità in tutti i settori

I laser a fibra vengono utilizzati in quasi tutti i settori dell'industria: aeronautica e aerospaziale, automobilistica - inclusa e-mobility, dentale, elettronica, bigiotteria, medicina, scienze, semiconduttori, sistemi a sensori, solare e altri.

Compatti grazie alla ridotta superficie di installazione

I laser a fibra sono compatti e dagli ingombri minimi. Sono quindi la soluzione ideale per i tipi di lavorazione in cui spesso manca spazio.

Varietà di materiali

I laser a fibra sono in grado di lavorare molti materiali differenti. I metalli (inclusi acciaio da costruzione, acciaio inox, titanio e materiali riflettenti come alluminio e rame) rappresentano gran parte dei materiali in cui nel mondo si adotta la lavorazione laser, ma non dobbiamo dimenticare le materie plastiche, la ceramica, il silicio e i tessuti.

Efficienza nei costi

I laser a fibra sono ideali per abbattere i costi generali e i costi di esercizio. Sono una soluzione economica con buon rapporto prezzo-rendimento e hanno costi di manutenzione molto bassi.

Integrazione semplice

Svariate interfacce permettono di integrare i laser a fibra TRUMPF nelle vostre macchine, in modo semplice e veloce. Siamo al vostro fianco come partner OEM o come fornitore di soluzioni complete (laser, sistema ottico, sistema a sensori e assistenza).

Efficienza energetica

I laser a fibra sono molto efficienti e consumano meno corrente delle comuni macchine di lavorazione. Permettono dunque di ridurre l'impronta ecologica e i costi di esercizio.

Come funzionano i laser a fibra?

In tutti i laser sono presenti tre elementi chiave: una sorgente del raggio, un mezzo di guadagno e un risonatore. La sorgente del raggio utilizza energia addotta dall'esterno per portare un mezzo di guadagno in stato eccitato. Questo stato eccitato di un mezzo attivo del laser è designato dalla cosiddetta inversione di popolazione, che permette al mezzo di amplificare la luce mediante un processo fisico. Si parla di emissione stimolata ed è stata descritta per la prima volta da Albert Einstein (LASER = "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"). Le fibre a griglia di Bragg interne agiscono come specchio intorno al mezzo di guadagno e formano un risonatore, che da un lato cattura l'energia ottica per la successiva amplificazione all'interno del risonatore e dall'altro consente di disaccoppiare una determinata parte dell'energia ottica in una direzione mediante uno specchio parzialmente trasparente. Questa parte disaccoppiata dell'energia ottica è il raggio laser, che può essere utilizzato per vari scopi. 

TRUMPF ha sviluppato un proprio schema per l'accoppiamento della luce emessa dai diodi di pompaggio nel mezzo attivo del laser delle fibre amplificate. Nello schema designato come "GT-Wave" (vedere il grafico), la fibra pompata viene mantenuta a contatto con la fibra amplificata sull'intera lunghezza, pari a diversi metri. Ogni volta che i raggi riflessi internamente colpiscono l'interfaccia, parte della luce pompata penetra nella fibra. Quando questi raggi attraversano poi il nucleo drogato con terre rare (itterbio), vengono parzialmente assorbiti ed eccitano il mezzo di guadagno. Tutta la luce pompata viene assorbita in modo uniforme e continuo sull'intera lunghezza delle fibre amplificate. Un vantaggio di questo schema è la semplice scalabilità a potenze laser superiori, mediante l'aggiunta di ulteriori moduli pompati. Un altro punto di forza dello schema consiste nella capacità di evitare "hot spot" sulle estremità delle fibre amplificate del comune schema di pompaggio, nonché un profilo di amplificazione uniforme generato dalla deposizione dell'energia pompata sulla lunghezza delle fibre amplificate.

Un laser a fibra è dunque un tipo di laser che viene utilizzato come mezzo attivo del laser con elementi di terre rare (erbio, tulio, itterbio, ecc.). Si differenzia dagli altri tipi di laser a fibra presenti sul mercato, in cui il mezzo laser attivo è un cristallo (ad es. laser a disco) o un gas (ad es. laser a CO2).

I laser a fibra offrono efficienza assoluta e controllano la velocità e la potenza con precisione grazie alla gestione di lunghezza del raggio, durata, intensità e dissipazione di calore.

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Quali materiali si possono lavorare con i laser a fibra?

I laser a fibra sono eccellenti per la lavorazione di svariati materiali e garantiscono affidabilità grazie ai molti anni di comprovato impiego industriale. Il laser a fibra viene preferito proprio nella lavorazione dei metalli. Al riguardo il tipo di metallo ha un ruolo secondario. Con i laser a fibra si possono lavorare acciaio da costruzione, titanio, ferro o nichel, ma anche metalli riflettenti come alluminio, ottone, rame o metalli preziosi (argento e oro). Funzionano bene anche con materiali con superfici anodizzate e verniciate. I laser a fibra, in particolare i laser a impulsi brevi pulsati, vengono utilizzati anche nella lavorazione di silicio, pietre preziose (compresi i diamanti), materie plastiche, polimeri, ceramiche, materiali compositi, strati sottili, laterizi e calcestruzzo.

Quali laser a fibra acquistare?

Innanzitutto occorre specificare la differenza tra i tipi di laser offerti da TRUMPF. Offriamo laser a fibra pulsati, laser a fibra a onda continua (Continuous Wave = CW) e laser a impulsi ultracorti. I laser a fibra pulsati rilasciano il raggio laser in impulsi. In questo caso la durata dei singoli impulsi può essere controllata nel range tra i nanosecondi e i microsecondi. I laser CW forniscono un raggio laser continuo, ma hanno la possibilità di modulare la potenza del raggio fino alla gamma di frequenze dell'ordine dei kHz. Un laser a fibra CW è incentrato maggiormente sulla potenza e sull'alta resa, pertanto lo si utilizza con maggiore frequenza in ambienti industriali. Un laser a fibra pulsato viene sempre preferito a un laser CW, se si deve ottenere una maggiore potenza di picco entro una durata di impulso breve. Inoltre i microlaser hanno durate di impulso ancora più brevi dei picosecondi. Arrivano fino a sotto i 350 fs (femtosecondi).

Applicazioni tipiche per laser a fibra

I laser a fibra sono idoeni per molti settori del mondo produttivo. Per alcune applicazioni nell'industria pesante, in cui servono essenzialmente efficienza e velocità, un laser a fibra CW, che non richiede manutenzione o manutenzione preventiva, è la soluzione perfetta. I laser CW sono dunque la soluzione migliore per la foratura laser, il taglio laser e la saldatura laser. Se serve effettuare tagli specifici in forme complesse, lo strumento perfetto è un laser a fibra pulsato.

Laser a fibra vs. laser a CO2

Passiamo ora a spiegare la differenza tra laser a fibra e laser a CO2. I laser a fibra sono il tipo più recente di laser disponibile sul mercato mondiale. I laser a fibra non hanno parti mobili o specchi, hanno bassi costi di manutenzione, sono efficienti dal punto di vista elettrico e funzionano bene con metalli riflettenti sia molto sottili sia più spessi. I laser a CO2 oggi vengono utilizzati prevalentemente per la lavorazione di materiali non metallici come materie plastiche, tessuti, vetro, acrilico, legno e persino materiale lapideo, per menzionare i settori più importanti. Sono vantaggiosi nella lavorazione di materiali spessi (spessore tipicamente superiore a 5 mm) e in linea retta sono più veloci rispetto ai laser a fibra.

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