In questo articolo tratteremo le principali differenze tecnologiche fra il taglio laser del tubo e della lamiera: una serie di criteri basilari di distinzione che chiunque voglia passare dal taglio laser della lamiera al taglio laser del tubo o viceversa, dovrebbe necessariamente conoscere.
Taglio laser del tubo e della lamiera: gemelli diversi
Il taglio laser nell’industria manifatturiera non si può davvero considerare una novità. Dopo decenni di sviluppi e di commercializzazione di impianti automatizzati con prestazioni sempre più elevate possiamo dire che, al pari di quanto è avvenuto per altre tecnologie ancora più mature, ci stiamo avviando verso una fase di “commoditizzazione”, ossia di cambiamento culturale nella percezione e nell’uso di questa tecnologia.
Un impianto di taglio laser anni fa richiedeva un grande investimento non solo per l’acquisto iniziale ma anche per la formazione degli operatori, si doveva seguire un protocollo di manutenzione costante che impattava sulla produttività e sulla disponibilità, una certa attenzione ed esperienza nell’uso quotidiano per non comprometterne l’affidabilità.
Con la diffusione recente delle sorgenti laser in fibra, l’automazione sempre più spinta e la crescente standardizzazione della componentistica (sia per la parte di automazione che per la parte laser), le cose sono molto cambiate.
L’investimento iniziale si è via via ridotto, anche per effetto della concorrenza sempre più affollata, mentre la formazione e la necessaria esperienza d’utilizzo sono state sensibilmente ridotte grazie all’ampia sensoristica integrata: siamo prossimi a poter disporre di sistemi di diagnosi e di manutenzione preventiva che promettono di portare vicino al 100% la disponibilità dell’impianto.
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Il risultato di questa corsa al “Fast & Easy” è che gli impianti di taglio si assomiglieranno sempre di più fra loro proprio come è avvenuto per le ben più diffuse fotocopiatrici, per le quali la qualità del risultato si è uniformata e l’unico aspetto residuo di interesse è diventato il “costo a copia” ossia nel nostro caso il costo pezzo.
Diventerà sempre più difficile per i costruttori differenziarsi con argomenti e soluzioni tecniche, mentre sarà sempre più importante il ruolo dei servizi integrativi negli impianti di taglio laser: garanzie integrali, strumenti per la manutenzione e la diagnosi remota e preventiva, contratti “pay per use”, noleggi, patti di riacquisto.
Un impianto di taglio laser lamiera di BLM GROUP impegnato nel taglio di una lamiera di acciaio inox.
Questo scenario, favorevole agli utenti finali, è certamente più vicino per i produttori di impianti di taglio laser della lamiera. L’elevato numero di competitor e il progressivo livellamento sui contenuti tecnici spinge i costruttori alla riduzione dei propri margini (quando non hanno alternativa) oppure all’integrazione di forniture extra sia materiali che immateriali.
Pochi restano i marchi di riferimento tecnico assoluto mentre attorno si ammassano sempre più nuovi e “coraggiosi” player, desiderosi di aggredire dal basso una domanda comunque sempre sostenuta da nuove nicchie applicative.
Guardando al settore del taglio laser del tubo ci si può aspettare che questo seguirà la stessa evoluzione. E tuttavia, pur avendo visto passi significativi verso la semplificazione e l’economia di utilizzo, l’offerta è ancora fortemente differenziata sui contenuti tecnici.
Impianto di taglio laser per tubi LT7 di BLM GROUP, impegnato nel taglio di un tubo di sezione speciale.
C’è una significativa differenza di prestazioni fra gli impianti di taglio laser del tubo di costruttori consolidati e quelli di più recente comparsa, segno che fra livello dell’investimento e valore tecnico esiste (e resiste!) ancora una forte correlazione: questa differenza è destinata a ridursi nei prossimi anni, ma per chi deve fare una scelta oggi vale la pena avere qualche consapevolezza in più.
Analizziamo perciò i criteri che rendono la valutazione di un impianto di taglio del tubo diversa e più complessa da quella di un impianto di taglio della lamiera.
Taglio laser del tubo: “Eppur si muove!”
La prima cosa che salta all’occhio quando si guarda a un impianto di taglio laser del tubo è che il materiale si muove durante tutto il processo.
Il tubo infatti, al contrario di quanto avviene (usualmente) con i fogli di lamiera, dopo essere stato caricato e portato nell’area di taglio continua a essere movimentato durante la lavorazione: traslazioni avanti e indietro, rotazioni ad alta velocità e possibilmente con elevate accelerazioni.
La prima cosa che salta all’occhio quando si guarda a un impianto di taglio laser del tubo è che il materiale si muove durante tutto il processo.
Questa caratteristica ha importanti conseguenze sia sull’affidabilità che sulla produttività dell’impianto.
Tubi sottili e flessibili tendono a flettersi e a incastrarsi se non sono adeguatamente guidati, con il rischio di interrompere frequentemente la lavorazione. I tubi pesanti sollecitano la macchina con colpi e vibrazioni che richiedono robustezza meccanica e soluzioni specifiche che garantiscano il mantenimento dell’efficienza dell’impianto nel tempo.
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Taglio laser di tubi di sezione speciale: tante forme con un’unica soluzione
Un’altra caratteristica del tubo rispetto alla lamiera è la disponibilità di un enorme numero di forme, sezioni, profili diversi (oltre che materiali e spessori al pari della lamiera).
Si parte dai più semplici tondi, quadri e rettangoli, i primi ad essere stati inclusi fra le sezioni lavorabili sui primi impianti (più di trent’anni proprio sulle Lasertube di Adige – BLMGROUP!) per arrivare alle sezioni più complesse con spessore variabile, profili concavi e aperti.
Ogni sezione pone delle sfide per la sua corretta gestione: dal carico alla manipolazione, alla corretta regolazione della potenza laser per avere un taglio sempre di qualità, fino allo scarico dei pezzi.
Che si tratti di tubi leggeri di lunghezza limitata o di sezioni grandi pesanti come quelle per il settore strutturale tagliati in lunghezze di svariati metri, sono numerosi gli accorgimenti e le soluzioni di cui deve disporre l’impianto affinché la lavorazione sia sempre affidabile e sostenibile.
Anche le geometrie che si intende ricavare possono fare la differenza. Pensiamo a quanto importante può diventare il corretto inserimento delle microgiunzioni in alcuni pezzi che altrimenti non potrebbero essere realizzati. La loro gestione automatica, ove disponibile, diventa il lasciapassare non solo per la fattibilità del pezzo, ma anche e soprattutto per il corretto utilizzo dell’impianto, al riparo da potenziali imprevisti che solo utenti esperti riescono a scorgere e prevenire in fase di creazione dei programmi pezzo per un impianto di taglio laser del tubo.
Inutile dire che nel campo della lamiera la manipolazione è molto più limitata (almeno per la maggior parte degli impianti): i pezzi restano fermi e inseriti all’interno del foglio da cui sono stati tagliati, indipendentemente da spessore, materiale, tipo di lavorazione e geometrie ricavate.
Ogni sezione e forma pone delle sfide per la sua corretta gestione: dal carico alla manipolazione, alla corretta regolazione della potenza laser per avere un taglio sempre di qualità, fino allo scarico dei pezzi.
Gli algoritmi di nesting: il risparmio comincia dove lo spreco finisce
Con il costo dei metalli sempre in crescita non è più pensabile tollerare un sottoutilizzo del materiale grezzo e la generazione di sfridi destinati allo smaltimento (o al riciclo nella migliore delle ipotesi).
Non è neanche pensabile di acquistare materiale in quantità sovrabbondante rispetto al numero di pezzi da realizzare. Al netto di qualche giusta prova iniziale per ottimizzare i parametri di processo e ottenere il corretto compromesso fra produttività e qualità di taglio (sempre soggettivo in funzione del settore applicativo e del proprio stile), una volta che la produzione è a regime si deve poter contare sul massimo utilizzo possibile del materiale disponibile.
Nel mondo della lamiera questo lo si ottiene attraverso degli algoritmi cosiddetti di “nesting” (ossia di compattazione) che posizionano e ruotano tutti i pezzi per accostarli più vicini possibile fra loro: in questo modo si lasciano sfridi minimi e si fanno stare più pezzi su ogni foglio di lamiera.
Lo stesso avviene per il tubo con una piccola complicazione in più; ancora una volta la tridimensionalità del tubo rende più complicato compattare i pezzi, soprattutto se diversi fra loro.
Rappresentazione del risparmio di materiale nel taglio laser del tubo con l'utilizzo di algoritmi di nesting.
Fra una soluzione mediocre e una ottimale si possono risparmiare metri di tubo: su sezioni grandi e di grosso spessore, anche su pochi pezzi la differenza (e quindi il risparmio) può essere importante. Nel lungo periodo, qualunque sia il mix produttivo, si possono ottenere enormi benefici a patto di avere soluzioni di compattazione allo stato dell’arte.
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Taglio di tubi, sporchi e imperfetti: sempre avanti in tutte le condizioni
Chi lavora nel mondo del tubo sa bene che le tolleranze geometriche con cui vengono realizzate le barre, le problematiche di torsione e di flessione assiale, la sporcizia o la ruggine sulla superficie, sono tutte questioni all’ordine del giorno.
Di questi problemi solo una piccola parte affligge anche la lamiera e si capisce quindi perché ottenere pezzi ricavati da tubo di qualità costante, in tempi ragionevoli e senza scarti sia tutt’altro che semplice.
Per riuscirci servono ancora una volta soluzioni tecniche in grado di riconoscere e compensare gli errori di forma delle barre. Serve una gestione del laser in grado di affrontare efficacemente la sporcizia e la ruggine. È opportuno che la stessa potenza laser sia correttamente regolata in base alla velocità di avanzamento in tutti punti del percorso, per evitare bruciature e perdite del taglio dove lo spessore non è costante (ad esempio in corrispondenza del cordone di saldatura) o dove cambia la curvatura del profilo (si pensi alle sezioni speciali che presentano profonde e repentine concavità).
Giunto realizzato tagliando laser tubi e travi di grande dimensione.
Sorgenti laser per il taglio del tubo: meno potenza, più controllo!
Un’altra differenza importante fra il mondo della lamiera e quello del tubo riguarda la potenza delle sorgenti laser installate sugli impianti di taglio.
Nei tempi recenti abbiamo visto crescere la taglia delle sorgenti laser sugli impianti lamiera fino a livelli estremi (oltre 15 kW e fino a 30 kW!). Al netto dell’effetto psicologico (frutto a volte di spregiudicato marketing) che questi numeri possono creare, è indubbio che un aumento di potenza, in condizioni favorevoli, porti a un aumento di produttività e a un aumento dello spessore massimo lavorabile, sulla lamiera.
Sul tubo questo fenomeno non si è verificato. Perché?
Ancora una volta è la geometria del materiale che ci fornisce la risposta: da un lato l’impossibilità di percorrere lunghi tratti ad alta velocità come avviene su un foglio di lamiera, dall’altro il range di spessori lavorabili che per il tubo è decisamente più contenuto (con spessori elevati si arriva in fretta ai limiti di peso ammessi dagli impianti). Inoltre, il tubo è di per sé una forma chiusa, ossia con una parte opposta a quella da tagliare: questo fatto limita la potenza massima utilizzabile allo scopo di non causare bruciature e non surriscaldare localmente il metallo.
La lamiera non ha il problema della parete opposta e per questo la potenza utilizzata per tagliare (quando ben gestita) una volta che ha superato lo spessore viene dispersa sulla griglia di supporto.
Il fatto che il tubo sia di per sé una forma chiusa, ossia con una parte opposta a quella da tagliare, limita la potenza massima utilizzabile allo scopo di non causare bruciature e non surriscaldare localmente il metallo.
Taglio laser del tubo: 2 + 1 non fa sempre 3!
Non basta un asse in più per trasformare un impianto di taglio laser 2D in uno 3D.
Questa modalità di taglio speciale che sulla lamiera è poco diffusa (con qualche eccezione), sul tubo rappresenta invece un’opportunità da considerare, a patto di sapere bene a cosa serve e cosa si può ottenere. Si tratta di inclinare il fascio laser rispetto alla superficie del materiale durante il taglio e lungo il percorso per ottenere fori cianfrinati, bordi delle geometrie e intestature inclinate e realizzare così incastri e appoggi precisi fra più tubi, semplificando la successiva fase di saldatura.
Inclinando il fascio laser nel taglio laser del tubo si possono ottenere fori cianfrinati, bordi delle geometrie e intestature inclinate e realizzare così incastri e appoggi precisi fra più tubi, semplificando la successiva fase di saldatura.
Al variare dell’angolo di inclinazione e in ogni punto del percorso, cambia lo spessore da tagliare e con esso devono necessariamente cambiare anche i parametri del laser. Se questi cambiamenti sono gestiti in modo automatico e robusto dal controllo numerico e dagli algoritmi integrati a bordo macchina si possono sfruttare tutte le opportunità che il taglio 3D offre, altrimenti se ne ricaveranno più fastidi che vantaggi.
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Principali differenze fra il taglio laser del tubo e della lamiera: conclusioni
Abbiamo visto alcuni degli elementi che possono rendere la scelta di un impianto di taglio laser del tubo complessa e diversa dalla scelta di un impianto per lamiera. Possono essercene molti altri in base al proprio settore applicativo e alle proprie aspettative di produttività e di sostenibilità.
Non resta che affidarsi a un fornitore di esperienza e affidabilità riconosciute per poter fare un investimento che porti valore nel tempo e che accompagni la crescita della propria azienda.