L’introduzione del laser nei processi industriali è stata una piccola rivoluzione: l’efficacia e la versatilità di questa tecnologia ha permesso di rinnovare profondamente diversi ambiti produttivi. Uno dei settori in cui questo cambiamento è stato più radicale, soprattutto con le evoluzioni degli ultimi anni, è stato il settore delle fustelle, delle quali il laser si è rivelato un valido sostituto.

Tagliare, perforare, sagomare: le fustelle piane e rotative sono lo strumento tradizionali per eseguire questo tipo di lavorazioni su carta, cartone, gomma e altri materiali teneri. Questo strumento è usato principalmente nel settore degli imballaggi e della cartotecnica. Sono economiche, robuste e permettono di eseguire la stessa lavorazione un gran numero di volte.

La fustella tradizionale

Ma proprio questo è il loro punto debole. La creazione di una fustella è un processo che richiede molto tempo, tecnici specializzati e materiali. Questo strumento non è economicamente vantaggioso per piccole quantità produttive o con un grande numero di varianti.

La creazione di una fustella prevede infatti questi passaggi:

• Incisione di una tavola di legno con la funzione di supporto della fustella
• Taglio e piega della lama di acciaio, da incastrare nelle incisioni della base
• Fissaggio della lama sul supporto della fustella

Tutto il processo deve essere eseguito con la massima precisione in quanto la lama deve incastrarsi perfettamente nelle incisioni della tavola di supporto.

È chiaro quindi che la fustella può essere utilizzata vantaggiosamente per volumi produttivi molto alti e molto standardizzati. Non può essere usata, ad esempio, per piccoli volumi produttivi, per la creazione di forme personalizzate oppure di prototipi di design, senza un alto costo produttivo, che ne rende sconveniente l’utilizzo.

Il laser a CO2 uno strumento efficace e accurato

Con la segmentazione dei mercati e la necessità di venire incontro alle richieste produttive più disparate e personalizzate, è stato naturale cercare tecnologie più efficienti, e il laser CO2, per via delle sue caratteristiche, si è dimostrato una scelta efficace.

L’alta stabilità di potenza e la particolare lunghezza d’onda di questo laser, infatti, lo rendono l’ideale per l’impiego con carta e cartone, materiali tipici per la produzione di imballaggi di ogni tipo.

Questi materiali hanno alcune caratteristiche che li rendono adatti alla lavorazione laser: bassa conduttività, alta combustibilità, bassa temperatura di gassificazione, spessore minimo. Queste caratteristiche fanno sì che il laser CO2 sia molto efficace, con un minimo consumo di energia.

Accuratezza e velocità sono poi le caratteristiche di ogni processo laser. Il percorso del laser è gestito dal computer che “traduce” il disegno CAD del progetto in parametri di potenza, velocità e posizione. In questo modo il raggio laser prodotto dalla sorgente laser CO2 raggiunge la superficie da lavorare, provocando l’immediata evaporazione del materiale e quindi la realizzazione della lavorazione.

In questo modo è possibile eseguire tagli, perforazioni e incisioni – in breve tutte le operazioni di una fustella – in modo veloce, preciso e flessibile.

Gli abrasivi sono una famiglia di materiali caratterizzati da grande durezza. Sono utilizzati in lavorazioni come la lucidatura o la levigatura delle superfici. Sono disponibili in una grande varietà di forme e tipologie e sono utilizzati in moltissimi settori.

Gli abrasivi possono essere foggiati in un gran numero di forme: dischi, spazzole, ruote, frese, mole. I metodi di lavorazione tradizionali degli abrasivi hanno però dei limiti che possono essere superati dalla lavorazione laser.

In questo articolo quindi vediamo quali sono i 6 vantaggi dell’uso di un laser nel processo di manifattura dei prodotti abrasivi.

1. Il laser è un processo non a contatto

Il problema principale nella fabbricazione degli abrasivi è che l’azione abrasiva si esercita anche sugli strumenti di lavorazione. Prendiamo ad esempio gli abrasivi flessibili. In questa categoria di abrasivi la sostanza abrasiva è cosparsa su un supporto, che normalmente è in materiale cartaceo o polimerico. Per ottenere le forme volute, come ad esempio dischi rotanti o ruote, si usano utensili come le fustelle\, cioè un metodo meccanico che utilizza il contatto tra le parti per separare un elemento dalla matrice nella forma voluta.

Operazioni come la fustellatura degli abrasivi flessibili presentano però un inconveniente. L’azione abrasiva si esercita anche sugli strumenti di taglio. Lame, fustelle e frese sono rapidamente consumate e devono essere sostituite frequentemente per mantenere alta la qualità della lavorazione. Questo fa aumentare i costi di lavorazione che fanno di conseguenza aumentare i costi del prodotto finale.

Il taglio laser degli abrasivi flessibili permette di superare questo svantaggio. Esse infatti si caratterizzano per la totale assenza di contatto. Il raggio laser interagisce a distanza con la superficie del materiale e quindi il processo di lavorazione non è meccanico, ragion per cui non si verifica il problema dell’usura continua degli strumenti di lavorazione.

2. Il laser è uno strumento versatile

Un grande svantaggio dei metodi di lavorazione tradizionali è legato anche alla loro scarsa flessibilità. Ad esempio, una fustella realizzata per creare una determinata forma può essere usata solo per creare quella forma specifica. Per realizzare pezzi di forme diverse è necessario creare nuove fustelle, ammesso che l’investimento necessario alla loro creazione sia giustificato da un ritorno economico vantaggioso.

Allo stesso modo, con gli strumenti di lavorazione tradizionali si può eseguire solo una lavorazione. Una fustella può eseguire solo la fustellatura. Un utensile da taglio può eseguire solo il taglio. Per eseguire lavorazioni diverse bisogna cambiare strumento di lavorazione. Se un produttore volesse applicare delle informazioni su un disco abrasivo come la dimensione della grana o il numero di serie, dovrebbe inserire il pezzo in una macchina dedicata, come ad esempio una stampatrice.

I sistemi laser permettono invece di eseguire diverse lavorazioni in una sola sessione. Con lo stesso sistema si possono tagliare dei dischi flessibili da una matrice, realizzare tagli e perforazioni e marcare informazioni sulla superficie di un materiale mediante marcatura laser. Oltre al fatto che l’utilizzo del laser permette di cambiare la forma o la dimensione del pezzo da tagliare in tempo reale, senza nessun altro tipo di ausilio aggiunto. E’ proprio la sua elevata flessibilità che rende il laser la carta vincente per questo tipo di applicazioni.

Si tratta di un’evoluzione del modo di intendere la produzione. Questo aspetto offre al produttore la possibilità di ampliare enormemente la propria offerta commerciale. Diventa infatti possibile creare prototipi\, produzioni just in time, o serie da piccoli pezzi per clienti di alto valore.

3. Il laser è uno strumento preciso

Gli abrasivi sono utilizzati in moltissimi settori industriali. Ognuno di essi richiede lavorazioni specifiche, e, pertanto, gli utensili abrasivi sono foggiati in un’enorme varietà di forme. Questo fa sì che esistano strumenti più o meno specializzati: dalla semplice carta vetrata, venduta in rotoli e utilizzata da falegnami e artigiani, a dischi rotanti personalizzati per eseguire lavorazioni di alta precisione.

Gli strumenti di lavorazione meccanici hanno però un limite di tolleranza oltre il quale non possono andare. Le dimensioni degli strumenti di lavorazione, la loro conformazione, la necessità di evitare contatti non voluti limitano la complessità delle lavorazioni che possono essere eseguite.

Il laser permette invece tolleranze strettissime. Poiché non c’è contatto tra le parti, lo strumento può seguire percorsi di taglio intricati, creare perforazioni microscopiche e di forme particolari, realizzare tagli superficiali e altre lavorazioni che sarebbero impossibili con gli strumenti di taglio meccanici.

4. Riduzione degli scarti di lavorazione

Negli strumenti di lavorazione tradizionali la lavorazione è eseguita tramite l’asportazione meccanica del materiale. Il processo tende a produrre scarti di lavorazione, polveri e altri residui che devono essere in qualche modo gestiti\, con un costo economico e ambientale più o meno elevato.

I processi di lavorazione laser invece tendono a non produrre scarti. L’asportazione del materiale avviene grazie alla sublimazione. L’altissima densità energetica prodotta dal laser sulla superficie permette l’aumento della temperatura del materiale vaporizzandolo istantaneamente in seguito a una trasformazione dello stato della materia.

5. Rispetto dei materiali

I processi di lavorazione meccanici presentano un rischio di danneggiamento dei prodotti, a causa di contatti accidentali o di un contatto meccanico troppo forte. Eventuali deformazioni abbassano la qualità del prodotto finale.

Nelle lavorazioni laser il rischio di danneggiamenti da contatto meccanico è assente. Le lavorazioni laser rispettano tutti i materiali\, anche quelli più delicati. Permettono di garantire una maggiore qualità del pezzo finito e sono pertanto ideali in quei settori dove il grado di errore deve essere ridotto al minimo.

6. Il laser è un processo di lavorazione ecologico

Le lavorazioni laser offrono un’elevata efficienza energetica. A parità di condizioni, il laser esegue la lavorazione con un dispendio energetico molto più basso rispetto alla lavorazione meccanica. Questo aspetto, unito all’assenza di scarti, rende il laser uno degli strumenti di lavorazione più ecologici a disposizione dei produttori.

Contattaci

Il laser è uno strumento conveniente per la fabbricazione dei materiali abrasivi. Le applicazioni possibili sono molto numerose: il parere di un esperto può aiutarti a trovare la lavorazione più adatta alla tua applicazione. I sistemi laser CO2 El.En. sono ideali per la fabbricazione dei materiali abrasivi. Contattaci per avere maggiori informazioni.

La foratura laser consiste nella creazione di fori di piccole dimensioni su vari tipi di materiale. È una delle prime applicazioni del laser per la lavorazione dei materiali.

La tecnica si basa sul processo di sublimazione del materiale, processo innescato dal raggio laser focalizzato. Il laser concentra l’energia sulla superficie del materiale, facendolo passare istantaneamente dallo stato solido allo stato gassoso. Di fatto il materiale è vaporizzato e al suo posto rimane il foro, realizzato secondo le specifiche desiderate.

Tipi di perforazione laser

Esistono diversi tipi di foratura laser. Ognuna di esse permette di ottenere differenti risultati in termine di velocità e pulizia della lavorazione.

• perforazione a singolo impulso: la lavorazione è effettuata con un singolo impulso che crea il foro. Questa tecnica permette di realizzare fori di dimensioni inferiori al millimetro su materiali spessi fino a 1 mm
• perforazione a doppio impulso: funziona come la precedente, ma in questo caso il foro è creato da due impulsi in rapida successione
• perforazione a percussione: il foro è creato inviando impulsi laser multipli sul singolo punto

trapanatura: il raggio laser segue il perimetro del foro da realizzare. Questo tipo di lavorazione permette di realizzare fori di dimensioni più ampie su materiali di spessore inferiore a 3 millimetri

trapanatura elicoidale: il laser si muove a spirale a partire dal centro del foro e rimuove progressivamente il materiale man mano che prosegue. Questa tecnica consente di creare fori di piccole dimensioni su materiali spessi anche 25 millimetri

A seconda dell’applicazione si può scegliere il tipo di lavorazione più adatta ai risultati che si vogliono ottenere e al materiale sottoposto a lavorazione.

I vantaggi della foratura laser

La foratura meccanica dei materiali è processo un lento e delicato. I rischi vanno dalla rottura del materiale – nel caso di materiali fragili come la ceramica – all’impossibilità di controllare precisamente le caratteristiche e la distribuzione dei fori.

La foratura laser è invece un processo non a contatto e per questo permette di superare molti degli svantaggi tipici delle lavorazioni tradizionali.

I vantaggi della perforazione laser sono infatti numerosi:

• Possibilità di creare i fori molto velocemente
• Possibilità di forare qualsiasi materiale capace di assorbire la radiazione del laser alla lunghezza d’onda di 10.6 micrometri, tipica del laser CO2, indipendentemente dalla durezza del materiale stesso.
• Grande possibilità di controllo su parametri quali forma e dimensione dei fori
• Possibilità di realizzare fori con quasi qualsiasi angolo di penetrazione
• Rastremazione dei fori controllabile con precisione
• Possibilità di controllare con precisione la densità dei fori presenti sulla superficie
• Assenza di scarti di lavorazione

In quali settori è utilizzata la foratura laser?

La foratura laser è utilizzata in molti settori industriali. La possibilità di controllare la forma, la dimensione e il numero di fori per unità di superficie ha reso questa lavorazione molto popolare.

Un primo esempio di applicazione che possiamo citare è la realizzazione di pannelli fonoassorbenti forati al laser. Variando i parametri del laser è possibile realizzare pannelli fonoassorbenti perfettamente calibrati sulla frequenza da assorbire. Con la foratura laser è così possibile creare pannelli per ogni settore, dall’automotive (ad esempio pannelli che attutiscono il rumore del motore) all’architettura e decorazione (ad esempio pannelli per ottimizzare l’acustica di sale da concerto e altri luoghi pubblici).

Un’altra applicazione è la produzione di buste di plastica microperforata al laser per prodotti alimentari freschi confezionati in atmosfera modificata. In questo caso se realizzati opportunamente, i fori permettono di ottimizzare lo scambio di gas tra l’interno e l’esterno della confezione. In questo modo è possibile prolungare notevolmente la durata dei prodotti sullo scaffale.

Quali materiali possono essere sottoposti a foratura laser

La perforazione laser può essere eseguita su un grande numero di materiali. Il laser a CO₂ si dimostra particolarmente versatile in quanto permette di forare sia i metalli che i non metalli. Ecco una lista dei materiali che possono essere forati con il laser:

• carta
• cartone
• plastica acrilica
• film plastico
• legno e compensati (mdf)
• ceramica

Quali sono sorgenti sono adatte alla foratura laser

Le sorgenti laser a CO2 sono le più adatte a eseguire la foratura laser su materiali non metallici e su alcuni tipi di metalli. La lunghezza d’onda le rende utilizzabili in un ampio numero di applicazioni.

La scelta finale dipende dal tipo di materiale da lavorare e dalle necessità produttive. In base al materiale si sceglie il tipo di sorgente, in base alle necessità produttive si stabilisce la potenza e il setup finale.

Se hai in mente un’applicazione che potrebbe essere realizzata tramite perforazione laser, contattaci e saremo lieti di consigliarti al meglio!

La crescita inarrestabile dei dati di vendita dei prodotti alimentari bio e organici sembra suggerire una cosa: i consumatori sono sempre più attenti un’agricoltura rispettosa dell’ambiente, genuina e naturale. Questo significa che prodotti alimentari realizzati nel rispetto dei cicli naturali, basati su un tipo di agricoltura che non utilizza sostanze chimiche e rispettosa dell’ambiente, sono sempre più richiesti.

La tendenza coinvolge tutti gli aspetti del prodotto, dalla coltivazione realizzata secondo principi naturali all’imballaggio, studiato per essere il meno inquinante possibile. Ed è sotto quest’ultimo aspetto che negli ultimi anni si sono viste delle novità rilevanti, complice anche lo sviluppo della tecnologia disponibile, in particolare della tecnologia al laser.

La creazione di packaging ecologici sta diventando infatti uno temi di discussione più caldi del momento. L’obiettivo è non solo quello di ridurre il consumo di plastica, o passare a materiali da imballaggio più ecologici come la carta riciclata. L’obiettivo è soprattutto – dove possibile, naturalmente – eliminare del tutto gli imballaggi.

È in questa direzione che si stanno muovendo alcuni fra i principali grossisti di ortaggi. Basti guardare all’operato di ICA Gruppen, uno dei leader mondiali nel settore ortofrutticolo. Quest’azienda ha iniziato ad adottare la tecnologia laser per cercare di sostituire i metodi tradizionali di etichettatura dei prodotti. L’etichetta viene impressa tramite laser direttamente sulla scorza dei prodotti anziché essere incollata. Questo semplice gesto si traduce annualmente in un risparmio di chilometri di carta e di centinaia di chilogrammi di adesivo, con una notevole riduzione dell’impatto ambientale.

Ma non solo: l’etichettatura laser permette anche di migliorare la qualità e genuinità dei prodotti. Diversi studi hanno dimostrato che i prodotti incisi mantengono integre tutte le qualità del prodotto originario. L’impressione avviene infatti solo sulla superficie del prodotto ed è basata su una modificazione della pigmentazione dell’alimento. Tutto si svolge nella massima igiene, rendendolo una tecnica ideale per gli alimenti. E, soprattutto non c’è l’impiego di adesivi o di altre sostanze potenzialmente nocive.

Per questa ragione, l’etichettatura laser dei prodotti è una tecnica ideale per tutti i produttori di alimenti biologici e organici. Evitando l’utilizzo di etichette si realizza un prodotto completamente ecologico ma che non rinuncia ai requisiti di tracciabilità richiesti dal sistema di distribuzione.

Vi riporteremo adesso in maniera schematica i principali vantaggi dell’etichettatura laser per frutta e verdura fresche:

• Offre la possibilità di imprimere una quantità illimitata di segni, sia semplici che complessi, inclusi grafiche e loghi, e codici di ogni tipo, incluse date di scadenza e codici di tracciabilità
• È permanente, stabile, anti-abrasione, insolubile in acqua, resistente alla temperatura ed ai raggi UV. Le etichette incise al laser non rischiano di staccarsi accidentalmente e sono inalterabili.
• È una tecnologia perfettamente igienica ed è quindi adatta a qualsiasi tipo di alimento.
• È una tecnologia efficiente e produttiva che permette alta flessibilità ed è completamente automatizzabile
• Riduce il consumo di materiali con risparmio di risorse economiche e materiali
• Ecologicamente vantaggiosa, permette di evitare l’uso di sostanze chimiche potenzialmente nocive per l’ambiente e la salute umana

Questi sono solo alcuni dei vantaggi dell’etichettatura laser. El.En. ha sperimentato nel corso degli anni diverse applicazioni del laser al mondo del food, come ad esempio la marchiatura dei formaggi e l’applicazione di codici di tracciabilità sulle mele. Le applicazioni sono infinite: scrivi e studieremo insieme la soluzione di etichettatura laser CO2 giusta per te!

La spellatura laser del filo smaltato è una delle tantissime applicazioni del processo di ablazione laser. Questa lavorazione trova impiego nei settori tecnologicamente più avanzati. A differenza della spellatura tradizionale, la spellatura laser agisce in maniera precisa e selettiva. Pertanto è ideale in quei settori dove precisione e qualità della lavorazione devono essere rispettate in maniera rigorosa.

Cos’è il filo smaltato?

Il filo smaltato è un filo di rame o alluminio ricoperto da un sottile strato isolante. Il suo principale ambito di applicazione è la produzione di bobine di materiale conduttivo. Com’è facile immaginare, lo strato isolante serve a evitare che la bobina vada in corto circuito semplicemente per il contatto tra le spire.

Per realizzarlo i produttori immergono il filo conduttore in un bagno di materiale polimerico che lo ricopre integralmente. Lo strato isolante può avere spessori che vanno da 0.08 mm a 1.6 mm. A seconda della temperatura alla quale il filo smaltato dovrà operare, lo strato isolante può essere fatto in materiali diversi. I più utilizzati sono sicuramente poliestere, poliuretano e poliammide, in varie formulazioni.

La spellatura del filo smaltato

Le bobine di filo smaltato hanno numerosissime applicazioni. Questi componenti sono fondamentali nella produzione di dispositivi come induttori, trasformatori, elettromagneti, pickup, attuatori, etc. In alcuni casi i produttori possono aver bisogno di rimuovere in tutto o in parte lo strato isolante. Una ragione, ad esempio, potrebbe essere di saldare la bobina a componenti di dimensioni più grande, oppure di creare dei collegamenti particolari nel circuito. Per ottenere questi risultati, il cavo smaltato deve quindi essere sottoposto a operazioni di spellatura che rimuovano lo strato isolante e lo mettano in condizioni di operare.

Il processo di spellatura può essere fatto tramite 4 tecniche:

• Spazzolatura
• Processo chimico
• Spellatura con lame
• Processo termico

Vediamole una per una.

Spazzolatura

Questa tecnica utilizza spazzole rotanti in fibra di vetro o acciaio. Le spazzole in fibra di vetro ruotano ad alta velocità\, producono attrito e quindi calore, il calore scioglie lo strato isolante. Si ottiene una superficie liscia e levigata.

Le spazzole rotanti in acciaio agiscono grazie all’azione tagliente delle setole di acciaio. Si ottiene una superficie più ruvida. Hanno un maggiore effetto abrasivo e si utilizzano per superfici più ampie dove è richiesta una maggiore forza nelle saldature.

Processo chimico

Questa tecnica prevede di immergere il filo smaltato in un bagno chimico ad azione solvente che scioglie il rivestimento isolante. In seguito l’avvolgimento è pulito per rimuovere ossidi e eventuali residui.

Spellatura con lame

Questo tipo di spellatura utilizza lame rotanti che, ruotando ad alta velocità, rimuovono lo strato isolante dal cavo elettrico.

Processo termico

Nel processo termico si utilizzano lame riscaldate per sciogliere lo strato isolante. Il calore unito al movimento delle lame rimuove lo strato isolante dal filo smaltato.

La spellatura laser del filo smaltato

La spellatura laser del filo smaltato rappresenta una valida alternativa a queste tecniche. In questa applicazione si usa un processo di ablazione laser per rimuovere lo strato isolante dalla superficie del cavo elettrico.

Il laser interagisce facilmente con i polimeri termoplastici. Rispetto ai metodi di rimozione tradizionali il laser presenta alcuni importanti vantaggi:

• è selettivo, l’interazione del laser avviene solo con il materiale polimerico e non con il metallo
• è preciso, il laser può intervenire in maniera estremamente precisa su determinati punti della superficie
• è ecologico, a differenza delle altre tecniche\, la spellatura laser non produce residui di lavorazione

Grazie a questi vantaggi, la tecnica della spellatura laser è ideale per tutti quei casi in cui è necessario rimuovere il materiale in maniera estremamente precisa come ad esempio nelle applicazioni ad alta tecnologia.

Contattaci

Desideri sviluppare un’applicazione di spellatura laser del filo smaltato? Contattaci: i nostri ingegneri studieranno un’applicazione adatta alle tue necessità!

Il laser kiss cutting (o kiss die cut) consiste nel rimuovere la porzione superficiale di un foglio di materiale secondo un determinato percorso di taglio.

Il laser kiss cutting (o kiss die cut) consiste nel rimuovere la porzione superficiale di un foglio di materiale secondo un determinato percorso di taglio.

A differenza del taglio laser normale, il laser kiss cutting non attraversa tutto il materiale ma si ferma solo allo strato superficiale.

Per questa sua caratteristica, questa tecnica è utilizzata principalmente nei settori digital converting e tessile

Il laser kiss cutting è particolarmente utile nelle applicazioniin cui si deve tagliare la parte superficiale di un foglio di materiale composto da due fogli attaccati.

L’ambito più comune di utilizzo è la produzione di etichette adesive. Il laser kiss cutting permette di ritagliare la forma dell’adesivo dallo strato superficiale per facilitare la rimozione dello stesso dallo strato di supporto.

Il laser kiss cutting trova applicazione anche nell’ambito della decorazione dei tessuti.

Il kiss cutting per il digital converting

Il laser digital converting o laser converting è una tecnologia produttiva utilizzata per eseguire lavorazioni cartotecniche che sarebbero difficili o impossibili da realizzare con i metodi meccanici convenzionali.

Il laser kiss cutting è una tipica applicazione di digital converting che, come abbiamo visto, è usata in particolare nella produzione di etichette adesive. La loro produzione, grazie a questa tecnica, diventa particolarmente efficiente e vantaggiosa, in quanto si eliminano i costi e i tempi di attrezzaggio della macchina.

In questo settore i materiali più utilizzati per il kiss cutting sono:

• carta e derivati
• poliestere
• film plastico
• nastro adesivo

Il kiss cutting per il settore tessile

Il laser kiss cutting ha trovato impiego anche nel settore del tessile dove è utilizzata insieme al taglio laser per decorare sia i tessuti semilavorati che i capi di abbigliamento finiti. In quest’ultimo caso il laser kiss cutting è molto utile per creare decorazioni personalizzate.

Con questa tecnica si possono inoltre creare diversi effetti come ricami, appliques e etichette di vario tipo.

In linea di massima, nella applicazioni di kiss-cutting per il tessile, due pezzi di tessuto vengono cuciti insieme. Il laser kiss cutting ritaglia una forma sullo strato superficiale del tessuto. La sagoma superiore viene poi rimossa lasciando intravedere il disegno sottostante.

Nel settore tessile, il kiss cutting è applicato principalmente ai seguenti materiali:

• tessuti sintetici in generale, in particolare poliestere e polietilene
• tessuti naturali, in particolare cotone

I vantaggi del laser kiss cutting

La tecnica del kiss cutting non è stata introdotta con il laser ma risale alle tecniche di stampa tradizionali. Rispetto a questi metodi di taglio meccanici, basati su lame e fustelle, il laser kiss cutting permette di avere diversi vantaggi:

• Il percorso di taglio può seguire percorsi molto complessi realizzando tagli dettagliati e precisi
• Le possibilità di personalizzazione sono innumerevoli anche all’interno dello stesso ciclo produttivo
• Può essere eseguito su un gran numero di materiali senza interrompere la produzione
• La lavorazione non causa l’usura dello strumento di taglio e quindi azzera i tempi necessari alla manutenzione
• Velocità, produttività e qualità della lavorazione sono al massimo
• I bordi di taglio sono netti e definiti e non necessitano di ulteriore rifiniture

I settori di utilizzo del laser kiss-cutting

Come abbiamo visto, il laser kiss cutting è utilizzato principalmente nei settori del digital converting e della decorazione dei tessuti.

Esempi di laser kiss cutting

Quali sistemi laser sono adatte al laser kiss cutting

Ogni applicazione di laser kiss cutting deve essere personalizzata sulle esigenze del cliente.

In generale, nel settore delle etichette si utilizza un sistema composto da una sorgente laser e una testa di scansione laser.

La sorgente laser

Per le applicazioni sulle etichette non servono potenze elevate: una sorgente laser CO₂ sotto 500W di potenza va bene per la maggior parte delle applicazioni. Bisogna considerare che la potenza è direttamente proporzionale alla velocità di esecuzione della lavorazione. Di conseguenza, a volte bisogna ricorrere a potenze elevate a causa di necessità produttive.

Una precisazione sulla lunghezza d’onda della sorgente: El.En. ha messo a punto una sorgente laser CO₂ dedicata alle etichette, la RF333P, con una lunghezza d’onda di 10.2 micrometri. Questa lunghezza d’onda è ideale per il polipropilene (PP), materiale di cui è composto lo strato superficiale della maggior parte delle etichette. La RF333P è una variante delle sorgenti della serie Self Refilling, che sono le più adatte per le etichette in materiale cartaceo.

La testa di scansione

La testa di scansione è un dispositivo con la funzione di movimentare il raggio laser sul piano di lavoro e tenerlo sempre focalizzato. Per svolgere questo lavoro la sorgente si serve di specchi montati su attuatori galvanometrici e di una lente di focalizzazione sull’asse Z. La testa di scansione lavora sempre in combinazione con la sorgente laser.

GioScan è la testa di scansione per laser a CO₂ prodotta da El.En.

La macchina è disponibile in due modelli:

• GioScan 1735, capace di operare su una superficie compresa tra 135×135 mm e 800×800 mm
• GioScan 1770HR, capace di operare su una superficie massima di 2300×2300 mm

A ogni applicazione il suo sistema laser

Le applicazioni del laser kiss cutting sono numerose e, in definitiva, dipendono dal materiale e dalle necessità produttive.

Il vantaggio del laser è che è possibile creare delle applicazioni su misura. Da oltre 35 anni El.En. produce sistemi laser per le applicazioni industriali.

Se hai in mente un’idea di produzione che pensi possa essere realizzata mediante laser kiss cutting, inviaci un messaggio e troveremo la soluzione laser più adatta alle tue esigenze.

Le statistiche parlano chiaro: l’industria tessile e dell’abbigliamento è una delle più impattanti dal punto di vista ambientale, seconda solo all’industria petrolifera. Tanto per dare un’idea, si calcola che il 10% delle emissioni di gas serra siano dovute proprio ai processi produttivi del settore tessile.

Effettivamente, tra consumo di risorse naturali – soprattutto acqua – risorse energetiche e l’impiego di prodotti chimici per i processi di decorazione e finissaggio, non si può dire che l’industria tessile sia una delle più innocue. Anche per questa ragione, la ricerca di processi produttivi più sostenibili per l’ambiente è diventata negli ultimi anni un tema di discussione molto comune anche per il settore dell’abbigliamento e del tessile. Questo ha portato a una ricerca dei modi per rendere sempre più ecologici e sostenibili i processi produttivi in questo settore.

In questa ricerca, ha giocato un ruolo fondamentale la tecnologia laser che ha trovato nel settore tessile un ampio ambito di applicazione proprio in uno delle fasi più inquinanti del processo di finitura, la decorazione dei tessuti. Non solo il processo laser si è affermato come una tecnologia sostenibile ed efficiente, ma ha permesso di innovare anche dal punto di vista del design e del prodotto.

A dire il vero, l’utilizzo del laser per l’industria tessile non è del tutto nuovo ma risale ai primi anni 60. Fin da allora i tecnici avevano notato le doti di precisione e pulizia caratteristici di questa tecnologia. Dopo anni di ricerca e applicazioni il laser a CO2 si è dimostrato quello più adatto per essere impiegato in questo settore. L’impiego del laser a CO2 è vantaggioso sia per il processo di design sia per l’ottimizzazione delle risorse aziendali. Virtualmente si possono realizzare tutti i disegni che si desiderano con precisione millimetrica, applicando la decorazione al tessuto tramite processi di marcatura laser molto veloci ed efficienti. Il risultato è ottimale anche dal punto di vista energetico: l’efficienza e la velocità di esecuzione di una sorgente laser CO2 sono incomparabilmente superiori rispetto a qualsiasi altra tecnica produttiva tradizionale. Inoltre la lavorazione è eseguita modificando la superficie del materiale, senza bisogno di ricorrere all’utilizzo di sostanza chimiche inquinanti o al consumo di acqua.

Dal punto di vista della versatilità questa tecnologia è senza limiti. La quasi totalità dei materiali normalmente utilizzata nel settore tessile e dell’abbigliamento può essere facilmente sottoposta a lavorazione mediante laser a CO2. La marcatura laser può essere eseguita sia su fibre naturali che sintetiche o in qualsiasi combinazione di entrambe. Recenti studi hanno rilevato anche l’applicabilità di questa tecnologia alla decolorazione dei capi di abbigliamento, in particolare il cotone dei jeans.

Il laser a CO2 è particolarmente efficace nel settore dell’abbigliamento grazie alle sua particolare lunghezza d’onda, ben assorbita dai non-metalli e dai materiali organici in generale, cattivi conduttori di calore ed elettricità. Questa caratteristica consente di ottenere ottimi risultati con un minimo dispendio energetico.

L’ecosostenibilità del laser a CO2 nella finitura dei tessuti è quindi evidente: vengono eliminati inchiostri, prodotti chimici e solventi; non è più necessario l’utilizzo di una grande quantità d’acqua, l’incisione sarà precisa e senza materiali di scarto.

Lo dimostra anche uno studio recente¹ che ha analizzato la decorazione laser di patten e design innovativi su tessuti di lana e poliestere contrapposta alla decorazione ottenuta con mezzi chimici. La ricerca ha analizzato in particolare peso, spessore, traspirazione, conduttività termica e resistenza meccanica dei tessuti dopo che la lavorazione era stata eseguita. Entrambe le modalità di lavorazione sono state testate sia con pattern semplici sia con pattern complessi. I risultati hanno dimostrato che la marcatura laser dei tessuti è migliore sotto ogni punto di vista rispetto alla marcatura tradizionale in termini di velocità, precisione e consumo di risorse.

In definitiva la marcatura laser nel settore dell’abbigliamento e del tessile ha svariate qualità che la rendono una tecnologia da prendere in considerazione per l’evoluzione verso una moda più sostenibile dal punto di vista ambientale.

¹Application of Laser Engraving for Sustainable Fashion Design\, G.X. Yuan\, S.X. Jiang\, E. Newton and W.M. Au\, Research Journal of Textile and Apparel 2013 17:2, 21-27

Negli anni, vista la loro versatilità, si sono affermate diverse tipologie di laser. Al di là delle differenze tecniche nella costruzione, la particolarità di ogni laser consiste nel mezzo di propagazione utilizzato per l’emissione di energia e la conseguente lunghezza d’onda. I più comuni sono i laser a gas (come il laser a CO2), i laser a semiconduttori, quelli a fibra ottica e i laser a stato solido. Dal mezzo utilizzato per produrre il laser dipende la lunghezza d’onda del laser stesso. I laser fino a ora realizzati coprono l’intero spettro elettromagnetico.

La lunghezza d’onda è fondamentale per determinare le possibilità di utilizzo di un laser. Ogni materiale infatti risponde in maniera diversa ad una determinata lunghezza d’onda. Alcuni materiali, ad esempio, possono assorbire nel vicino IR o essere trasparenti nel lontano IR. Il bilancio ottimale si ottiene quando la maggior parte dell’energia generata dal laser è assorbita dal materiale, permettendo un’esecuzione efficiente della lavorazione.

In base a quanto abbiamo detto è impossibile stabilire una lunghezza d’onda ottimale. La scelta dipende dalle caratteristiche del materiale da sottoporre a lavorazione.

Tuttavia è possibile dare delle indicazioni generali. Alcuni laser infatti hanno dimostrato di avere una lunghezza d’onda che li rende adatti a un ampio numero di applicazioni.

Il laser a CO2, in particolare, ha una lunghezza d’onda di 10,6 micrometri che si situa nella regione del lontano infrarosso. Questa lunghezza è assorbita molto bene da tutti i materiali che contengono carbonio. Legno, carta, polimeri plastici, materiali organici, tessuti naturali e sintetici rispondono perfettamente alla radiazione del laser a CO2.

Sicuramente, fra tutti i laser, quello ad anidride carbonica ha dimostrato di avere la maggiore versatilità e per questo si è affermato come la scelta principale per la lavorazione laser dei materiali. Contattaci per maggiori informazioni!

Continuiamo il nostro viaggio nelle applicazioni del laser CO2 per il mondo del packaging. Qualche tempo fa avevamo descritto come fosse possibile realizzare la micro-perforazione laser delle buste di plastica per la conservazione dei prodotti alimentari freschi. In questa applicazione il laser a CO2 permette di ottenere una precisione e una velocità di esecuzione inimmaginabili con i metodi di produzione tradizionali.

Grazie alla micro-perforazione laser diventa possibile realizzare facilmente packaging per alimenti da confezionare in atmosfera controllata. In questo tipo di confezionamento è fondamentale controllare gli scambi di gas fra l’interno e l’esterno della busta, perché da questo parametro dipende la buona conservazione del prodotto sugli scaffali.

Non è un caso che il laser abbia trovato applicazione in questo ambito. L’industria del packaging si basa su specifiche produttive molto stringenti. Non solo i packaging per alimenti devono garantire la qualità del prodotto, ma devono anche rispondere a requisiti di resistenza meccanica, sterilità della confezione e sicurezza alimentare. Tutti questi aspetti devono inoltre conciliarsi anche con un aspetto estetico. Il packaging è decisivo nell’influenzare i comportamenti di acquisto dei consumatori e un imballaggio realizzato con poca cura può, ad esempio, ridurre la qualità percepita del prodotto.

In questo articolo descriveremo un’altra delle applicazioni del laser al CO2 per il mondo del packaging mostrando come il laser sia lo strumento ideale per creare senza sforzo imballaggi che abbiano tutte queste caratteristiche. Parleremo infatti della sigillatura delle buste in plastica per prodotti alimentari realizzata tramite processi di saldatura laser della plastica.

I metodi convenzionali per sigillare le buste in plastica per alimenti

Perché il laser è un processo innovativo nella sigillatura laser delle buste per alimenti? Per saperlo vediamo brevemente quali sono i metodi tradizionalmente utilizzati per sigillare le buste di plastica per alimenti.

Convenzionalmente la sigillatura delle buste in plastica è un processo di saldatura basato sull’utilizzo del calore e della pressione. Il calore infatti riduce la viscosità delle termoplastiche utilizzate che, in questo modo, si uniscono e si saldano tra di loro. Che sia per sfregamento, per elettromagnetismo o per produzione di calore, questo processo è di tipo meccanico e comporta l’utilizzo di strumenti creati appositamente per il tipo di packaging da confezionare. Questo significa che le parti della macchina che eseguono la lavorazione devono essere cambiate ogni volta che si cambia lavorazione o tipo di packaging. La presenza di meccanismi e di parti in movimento inoltre comporta che questi sistemi abbiano strutture più massicce: i pezzi da lavorare devono essere bloccati saldamente e questo richiede la creazione di una massiccia struttura della macchina.

Una linea produttiva di questo tipo è poco flessibile: un produttore di alimenti può aver bisogno di lavorare con confezioni diverse all’interno dello stesso ciclo produttivo. Questo comporta la sostituzione di pezzi della macchina e altri interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria che diminuiscono la produttività e consumano risorse.

Sono proprio questi alcuni degli svantaggi che hanno reso l’introduzione del laser nei processi di sigillatura delle buste in plastica uno strumento irrinunciabile.

Sigillatura delle buste in plastica per alimenti tramite saldatura laser

Il processo di sigillatura laser delle buste alimentari rientra nei processi di saldatura laser delle termoplastiche. Le buste maggiormente utilizzate nel campo del confezionamento degli alimenti sono quelle trasparenti, in polipropilene o in polietilene.

Questi materiali assorbono molto bene la lunghezza d’onda a 10.6 micrometri sviluppata dal laser a CO2. Quando il raggio laser, grazie a una testa di scansione, raggiunge la superficie del materiale da saldare, lo riscalda facendogli raggiungere la temperatura di fusione e permettendo di saldare i due fogli di plastica che costituiscono i lembi della busta.

Il processo è istantaneo e molto veloce: le velocità raggiungibili con questo metodo di saldatura laser delle buste di plastica sono dell’ordine di decine di pezzi al minuto.

Quali sono i vantaggi della sigillatura laser

I vantaggi di un sistema di sigillatura delle buste in plastica basato sul laser sono molteplici:

• Si possono cambiare forma e dimensione degli imballaggi da sigillare senza bisogno di lunghe interruzioni del flusso di produzione. Non è necessario produrre di volta in volta strumenti su misura per realizzare la sigillatura in quanto il laser si può applicare a qualsiasi tipo di contenitore e a qualsiasi tipo di lavorazione anche all’interno dello stesso ciclo produttivo.
• La sigillatura può essere effettuata anche su film plastici molto sottili senza correre il rischio che il materiale si rovini. Questo permette di realizzare lavorazioni di estrema precisione riducendo al minimo la quantità di materiale utilizzato e quindi i rifiuti.
• Poiché in un sistema laser non sono utilizzate parti meccaniche o altri meccanismi ingombranti, in questo tipo di macchine gli ingombri sono ridotti al minimo e si adattano bene a impianti di produzione in spazi ristretti.
• Come ogni lavorazione laser, anche il processo di saldatura delle buste in plastica è un processo senza contatto tra le parti. In questo modo i residui della lavorazione sono praticamente inesistenti rendendo il processo asettico, quindi ideale per i processi di confezionamento degli alimenti.

Quali componenti sono necessari

Ma quali sono i componenti di un sistema così costituito? È difficile stabilire nel dettaglio le componenti o i vari elementi che comporranno il sistema. Ogni produttore ha le proprie necessità in fatto di potenza, velocità produttiva, materiale trattato etc. Tuttavia è possibile definire questi tre elementi fondamentali di un simile sistema.

Sorgente laser CO2

genera il raggio laser che eseguirà la lavorazione sul pezzo. Sono disponibili diverse potenze di funzionamento che vanno, nel caso delle sorgenti El.En. da150 ai 1200W.

Testa di scansione laser

La testa di scansione è un dispositivo che ha la funzione di “movimentare” il raggio laser mantenendolo perfettamente focalizzato sul punto della lavorazione ma avendo la possibilità di realizzare diverse geometrie, anche particolare. Le teste di scansione El.En. effettuano questo processo ad altissima velocità, grazie agli specchi al berillio montati su motori galvanometrici.

Software di controllo

Il vantaggio della lavorazione laser è che tutto il processo è controllato in maniera digitale. Tramite il software è possibile controllare tutti i parametri rilevanti della lavorazione ed eseguire modifiche on-the-fly, senza interrompere il flusso della lavorazione.