LaserCube, un taglio preciso per piccoli lotti

Da che cosa si valuta la redditività di una macchina? Le prestazioni dinamiche e la produttività in termini di pezzi al minuto sono sicuramente un buon parametro di giudizio, ma all’interno di un mercato sempre più attento al contenimento dei costi è necessario effettuare tale analisi da un punto di vista differente. Efficienza, affidabilità, consumi energetici e di materiali d’usura, flessibilità e tipologia di produzione nella quale inserire il nuovo impianto sono solo alcuni dei fattori sui quali valutare il total cost of ownership dell’investimento.

In linea con questo approccio legato a una visione d’insieme del processo, IPG Photonics ha progettato e realizzato LaserCube, la sua prima macchina per il taglio laser fibra appositamente studiata per offrire il giusto equilibrio tra flessibilità e produttività assicurando al contempo un taglio di alta qualità. Una soluzione che intende affiancarsi alle macchine laser da produzione, per offrire all’utilizzatore la possibilità di realizzare lotti piccoli e prototipazioni affrontando un investimento dal total cost of ownership contenuto.

Sorgenti continue o QCW

Il cuore della LaserCube è costituito senza ombra di dubbio dalle sorgenti laser fibra interamente progettate e realizzate dalla realtà americana.

«La nostra macchina ovviamente è compatibile con qualunque sorgente IPG Photonics, con un livello di potenza massima che, coerentemente con la filosofia alla base di questo impianto, si può estendere fino a 4 kW – esordisce Gianluca Motter, Sales per IPG Photonics Italia – Tuttavia, tenendo presenti molteplici fattori in gioco quali prestazioni dinamiche, efficienza, campo di lavoro e qualità di lavorazione, riteniamo che la sorgente ideale per questa soluzione sia quella da 2 kW continui, che assicura alte prestazioni ed efficienza su lamiere con spessori fino a 5 mm. La LaserCube è strutturata e dimensionata per eseguire occasionalmente tagli anche con spessori maggiori garantendo comunque un alto livello qualitativo del pezzo finito, ma questa situazione si scosta da quello che è il campo di applicazione ideale della macchina».

Oltre alle sorgenti continue, IPG Photonics mette a disposizione anche le sorgenti QCW (Quasi Continuous Wave), che possono lavorare sia in modalità continua sia in modalità pulsata.

Si tratta di una tecnologia molto versatile che sfrutta una potenza media ridotta, e che quindi assicura un basso assorbimento energetico. Un’unità QCW da 450 W può lavorare in continuo per tagliare spessori fino a 1 mm, ma occasionalmente può operare in modalità pulsata sfruttando una potenza di picco di 4,5 kW che permette di tagliare un foglio di acciaio inox da 5 mm. Il tutto rientra nella filosofia alla base della nuova macchina del marchio statunitense, che vuole garantire la massima versatilità per consentire ai clienti di portare a termine il maggior numero possibile di commesse legate a lavorazioni di precisione.

Struttura rigida

Uno dei punti di forza della LaserCube è l’elevata qualità del taglio che è possibile ottenere, abbinata anche a una grande precisione di posizionamento. Tale risultato è il frutto dell’utilizzo di sorgenti laser fibra allo stato dell’arte dal punto di vista tecnologico installate su una solida struttura in granito. La rigidezza di questa struttura, interamente progettata dall’ufficio tecnico di IPG Photonics, permette l’impiego di motori lineari con elevate prestazioni dinamiche in riferimento alla tipologia di applicazione. Inoltre il granito è caratterizzato da un’alta stabilità termica, che rende la struttura pressoché insensibile alle variazioni di temperatura. All’atto pratico il tutto si traduce in accelerazioni che possono raggiungere 1 g, in precisioni di posizionamento di ±25 µm e in una ripetibilità di posizionamento di ±2 µm su tutto il campo di lavoro, che misura 1225×1225 mm. Una soluzione completa ma compatta, come dimostrato dall’impronta a terra di 2.200×2.600 mm (da qui il nome della macchina), che permette ai clienti di trovare facilmente una collocazione alla LaserCube all’interno dello stabilimento, anche in virtù del fatto che la rigida struttura in granito permette di non dovere effettuare lavori di fondazione per incrementare la precisione della macchina.

Flessibilità di processo

Assicurare la massima precisione nel taglio abbinata a un’elevata facilità di utilizzo è il compito affidato al sistema di visione (opzionale), il cui controllo è integrato nelle funzionalità del CN della macchina, che consente di riprogrammare le lavorazioni di taglio laser da effettuare allineandole a lavorazioni di varia natura già portate a termine sul pezzo. «Questo sistema porta con sé numerosi vantaggi, in quanto permette di eseguire operazioni di taglio laser per correggere la geometria dei pezzi durante una fase di prototipazione, oppure consente di allineare operazioni di taglio a punzonature o serigrafie già presenti sul foglio della lamiera – continua Motter – Per esempio è possibile ricavare i fori nei quali alloggiare i pulsanti e il display di un pannello di controllo lavorando su un foglio che è già stato serigrafato, e quindi riporta il marchio dell’azienda». Attraverso una serie di coordinate impostate dall’operatore, il sistema di visione montato solidalmente alla testa di taglio si sposta per individuare alcune geometrie da usare come punti di riferimento. Il software abbinato infatti è in grado di riconoscere fori o altri elementi grafici in modo autonomo, a patto che l’operatore indichi a grandi linee la zona del foglio nella quale cercarli, e di utilizzarli per creare un sistema di riferimento caratterizzato dallo stesso orientamento del pezzo caricato in macchina. Comparando poi la differenza tra il sistema di assi della macchina e quello del pezzo ricreato in autoapprendimento grazie alla telecamera e al software, viene scritto un nuovo ciclo di lavoro le cui coordinate e traiettorie della testa sono ricalcolate sulla base della reale posizione e del reale orientamento del foglio presente sul piano di lavoro.

HMI intuitiva

LaserCube è quindi dotata di un’elettronica con funzionalità sofisticate ma facilmente gestibili dall’utilizzatore finale della macchina, grazie anche all’interfaccia uomo/macchina sviluppata da IPG Photonics. Oltre alla modalità per il controllo del sistema di visione, tale HMI dispone di tutte le funzionalità per gestire nel migliore dei modi le potenzialità della macchina. All’interno del software sono presenti le tabelle base dei parametri tecnologici legati ai materiali più comuni, che possono essere personalizzate dall’operatore di volta in volta per costruire un database sempre più completo. «Abbiamo sviluppato dei post processor per permettere al cliente di interfacciare la LaserCube con alcuni dei più comuni sistemi CAD/CAM – prosegue Motter – In quest’ottica possiamo offrire due differenti pacchetti, uno più semplice e dotato solo delle funzionalità di nesting pensato principalmente per aziende strutturate con un proprio ufficio tecnico e che già dispongono di una soluzione CAD/CAM, e un pacchetto più completo con integrate anche le funzionalità di disegno e CAM per le realtà che non hanno a disposizione un proprio CAD».

Partner unico

Dalla sorgente all’interfaccia uomo/macchina tutto è sotto il diretto controllo del costruttore americano, che si pone quindi come unico interlocutore per la quasi totalità dei componenti installati sulla macchina. «L’impegno messo in campo è notevole, in quanto ci occupiamo in prima persona della sorgente laser, della struttura, della testa di taglio con controllo del fuoco motorizzato e sistema di pulizia dell’ugello, dell’HMI, del refrigeratore ottimizzato per la sorgente laser installata e collegato a essa tramite bus di campo – conclude Motter – I componenti del sistema risultano quindi essere tra loro ben equilibrati. A ciò si abbina una buona possibilità di personalizzazione. Oltre alla tipologia e potenza della sorgente e alle lunghezze focali dell’ottica, è possibile scegliere tra sistema manuale o motorizzato con azionamento pneumatico per l’apertura delle porte frontali. Il tavolo di lavoro, che esce a sbalzo offrendo la possibilità di accedere su 3 lati per rendere agevole il carico/scarico delle varie parti, può essere equipaggiato con le classiche traverse per taglio lamiera oppure con griglie a passo fine per il taglio di componenti di piccole dimensioni, con una terza opzione che prevede l’adozione di entrambe le soluzioni. Il software di controllo infine può monitorare lo stato di funzionamento di tutti i componenti chiave, semplificando così l’attività di diagnostica e manutenzione».

Flessibilità e precisione

Sviluppando internamente una macchina per il taglio laser adatta alle lavorazioni di precisione per lotti piccoli e prototipazioni, IPG Photonics intende inserirsi nelle nicchie di mercato lasciate “scoperte” dalle tradizionali soluzioni per il taglio laser ottimizzate per le produzioni di lotti con elevati volumi.

All’interno di uno stabilimento produttivo infatti la nuova LaserCube non va a sostituirsi, ma piuttosto ad affiancare queste tecnologie facendosi carico delle lavorazioni di lotti di piccole dimensioni o di pezzi singoli legati ai processi di prototipazione, abbinando l’elevata qualità del taglio alla massima flessibilità. Un investimento perfettamente sostenibile, che permette alle aziende di completare internamente il ciclo di lavorazione senza appoggiarsi a fornitori esterni per l’esecuzione di lavorazioni a elevato contenuto tecnologico. Tutto questo porta a un doppio vantaggio: da un lato si abbattono i costi e i tempi di realizzazione, dall’altro viene mantenuto all’interno dell’azienda tutto il know how legato al prodotto in lavorazione.

Quella di internalizzare l’intero processo è una strategia abbracciata dalla stessa IPG Photonics, che sviluppa e realizza non solo il cuore della macchina, ovvero la sorgente laser in fibra, ma anche refrigeratori, teste di taglio e numerosi altri componenti. LaserCube è una soluzione compatta, che grazie alla sua grande flessibilità permette anche una rapida rilavorazione di pannelli già tagliati in precedenza o sui quali è già stata portata a termine una serie di lavorazioni meccaniche.

Trasversale ai settori applicativi

Obiettivo principale della LaserCube è quello di offrire agli utilizzatori la possibilità di accettare commesse caratterizzate da lotti piccoli o da lavori di prototipazione, assicurando un costo del pezzo finito decisamente competitivo. Per questo motivo l’impianto si dimostra trasversale ai settori applicativi, e abbraccia tutte le applicazioni che richiedono qualità nella lavorazione e componenti di piccole dimensioni. Spazia dunque dalla prototipazione di componenti industriali fino al settore degli accessori moda.

«LaserCube è adatta alle aziende che realizzano prodotti propri e vogliono mantenere interna la lavorazione di determinati componenti sia per motivi di riservatezza sia per contenere i tempi di produzione – commenta Motter – Disporre di una macchina efficiente e dal basso impatto economico anche nella prototipazione di componenti infatti consente al produttore di realizzare un particolare in poche ore evitando il classico iter che prevede il contatto con un contoterzista, la discussione del progetto e la spedizione del materiale. Un contoterzista invece la può impiegare per riprendere lotti già lavorati a cui un cliente ha chiesto una modifica in corso d’opera. Una situazione nella quale si inquadra molto bene il sistema di visione opzionale».

Se equipaggiata con sorgente continua da 2 kW, LaserCube può garantire ottimi risultati nel caso del taglio di acciai con spessore fino a 5 mm, così come nel taglio dell’ottone, del rame o dell’alluminio. Volendo utilizzare una sorgente QCW da 450 W invece è possibile effettuare tagli di elevata qualità per spessori sottili, ma all’occorrenza è possibile lavorare lamiere da 5 mm a patto di adottare velocità di taglio ridotte. Anche nel caso delle sorgenti quasi continue la qualità del risultato rimane alta indipendentemente dal materiale da lavorare.

Il service non è un business

«Per la filiale italiana di IPG Photonics il servizio di assistenza offerto ai clienti è sempre stato uno dei punti di forza – spiega Motter – Come IPG Photonics Italia copriamo oltre al territorio nazionale anche il Mediterraneo, i Balcani e il Medio Oriente. Il nostro team di vendita è ben strutturato e abituato a operare in ambito internazionale, e il nostro approccio al tema del service si dimostra vincente in qualsiasi zona di mercato. Ci avviciniamo al cliente mettendogli a disposizione le nostre competenze e facendogli capire che non intendiamo fare business sull’assistenza, ma semplicemente vogliamo garantirgli sempre le migliori condizioni operative».

Affinché il cliente sia soddisfatto del proprio investimento, la vendita viene preceduta da una fase di analisi delle specifiche delle sue esigenze, e viene seguita dalla definizione della configurazione dell’impianto. Si passa quindi a uno studio dell’ambiente produttivo in cui la macchina verrà installata, con l’obiettivo di agevolare la successiva installazione e l’utilizzo dell’impianto stesso. Terminata la messa in opera, l’attività di IPG Photonics Italia non può considerarsi conclusa.

«Seguiamo le nostre soluzioni offrendo servizi di manutenzione e di assistenza tecnica, senza dimenticare il supporto di tecnologia – precisa Motter – Se il cliente incontra qualche difficoltà nel taglio di un determinato tipo di materiale possiamo supportarlo nello studio di fattibilità della lavorazione, individuando i parametri di lavoro più adatti in base al risultato che vuole ottenere. Questa operazione tipicamente viene svolta durante la prevendita con l’analisi di un mix produttivo dei più comuni materiali trattati solitamente dal cliente, ma all’occorrenza possiamo intervenire anche in un secondo momento».