I primi esempi di applicazione del laser in ambito industriale risalgono alla metà degli anni Sessanta, e da allora ad oggi questa tecnologia è andata incontro a un costante sviluppo, che ha portato a un enorme miglioramento delle performance e al moltiplicarsi delle tipologie di laser disponibili sul mercato.
L’utilizzo del laser permette alle aziende di portare a termine facilmente e velocemente interventi di saldatura e marcatura estremamente accurati, e le enormi potenzialità di questa tecnologia hanno portato allo sviluppo di strumenti sempre più potenti, precisi e adatti per il trattamento di diversi tipi di materiali. Se i primi laser venivano utilizzati principalmente per il taglio e la saldatura di componenti di metallo utilizzati nell’industria meccanica (tradizionalmente, nei settori dell’aeronautica e della costruzione di automobili), oggi gli ambiti di applicazione dei laser si sono moltiplicati, e spaziano dal mondo dell’oreficeria al settore medicale e biomedicale.
Ciò è stato reso possibile grazie allo sviluppo di tipologie di laser sempre più performanti, in grado di rispondere alle esigenze di settori industriali diversi e di trattare non solo il metallo, ma anche altri materiali, tra cui le plastiche.
Come funziona un laser
Il termine “laser” è acronimo dell’espressione inglese “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, ovvero “amplificazione della luce tramite emissione stimolata di radiazione”.
I laser sono quindi in grado di ricevere energia dall’esterno ed emetterla sottoforma di un raggio di luce coerente, che può avere diametro estremamente piccolo e la cui potenza può facilmente essere regolata e controllata. Per farlo si servono di un mezzo laser attivo, collocato all’interno del macchinario, che riceve energia da una sorgente esterna; questa energia viene poi emessa dal mezzo laser sottoforma di radiazione, amplificata dalla presenza di un sistema a specchi detto “risonatore”.
Sul mercato sono presenti strumenti che utilizzano mezzi laser attivi diversi: i più comuni sono i laser a CO2, che utilizzano come mezzo una miscela di gas, i laser a stato solido (i più comuni tra loro sono detti laser Nd:YAG), che si servono di reticoli cristallini, e i laser fibra, al cui interno sono collocate fibre di vetro.
Laser a CO2
I laser a CO2 sono stati i primi a essere applicati in ambito industriale e utilizzano come mezzo laser attivo una miscela di gas composta da Anidride Carbonica, Elio, Azoto, Xenon e Idrogeno che viene eccitata elettricamente.
Questa tipologia di laser in passato veniva utilizzata per la saldatura e la marcatura dei metalli, ma oggi per queste applicazioni si preferisce ricorrere a laser che sfruttano mezzi attivi diversi, che si sono rivelati decisamente più performanti e che richiedono un minor investimento energetico; i laser a CO2 sono però ampiamente utilizzati per il trattamento di moltissimi materiali plastici (come plexiglass o acrilico) e organici (come il cuoio, il legno o il tessuto).
Laser a stato solido
Come suggerisce il nome stesso, questa tipologia di laser utilizza come mezzo attivo cristalli solidi, e non più miscele gassose. I reticoli cristallini del mezzo attivo del laser vengono drogati con particolari terre rare: per fare un esempio, Nd:YAG (il tipo di laser a stato solido più diffuso) utilizza cristalli di granato di ittrio e alluminio drogati con neodimio. Il cristallo viene eccitato mediante lampade o – più spesso – diodi ed emette radiazioni laser con lunghezza d’onda di 1,064 μm, adatta per il trattamento dei metalli (anche se riflettenti), ma anche di alcune tipologie di plastiche.
Le saldatrici Elettrolaser utilizzano sorgenti Nd:YAG, in grado di garantire ottime performance a fronte di un limitato investimento di materiali consumabili e di consentire la saldatura di ogni tipo di metallo in modo semplice ed efficiente.
Laser fibra
I laser fibra sono una sottocategoria dei laser a stato solido, dal momento che utilizzano un mezzo attivo solido che viene però drogato con fibre di vetro. Laser di questo tipo possono essere regolati per ottenere diametri di sparo particolarmente ridotti e, di conseguenza, una potenza del raggio amplificata. Per questa ragione i laser fibra sono particolarmente adatti per tutte le applicazioni in cui sono richieste elevate potenze, ma anche grande precisione, come ad esempio nell’incisione di metalli riflettenti, ed è per questo che Elettrolaser ha scelto questa tipologia di sorgente per tutte le sue marcatrici FiberLUX.
Laser UV
Ulteriori tipologie di laser si stanno affermando sul mercato, per rispondere ad esigenze sempre più specifiche: è il caso, ad esempio, dei laser UV, che generano raggi laser formati da fotoni ad alta energia nello spettro dell’ultravioletto.
Le lunghezze d’onda dei raggi laser UV sono molto inferiori rispetto a quelle degli altri tipi di laser, e questo li rende particolarmente adatti per il trattamento di qualsiasi genere di materiale, anche il più fragile e delicato, andando a operare su aree estremamente piccole con spot di azione ridotti. Il raggio laser UV, inoltre, una volta direzionato sull’oggetto da marcare modifica la struttura del materiale andando ad agire a livello molecolare, senza produrre riscaldamento delle zone circostanti, ulteriore caratteristica che rende questi laser particolarmente adatti per essere usati in contesti in cui è richiesta la massima precisione.
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