1 Technology Day del Progetto TARGET mercoledì 9 aprile primaelectro.com

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1 1 Technology Day del Progetto TARGET mercoledì 9 aprile 2014

2 Il Gruppo Prima Industrie opera in due settori principali: Macchine per taglio laser e lavorazione lamiera: brand Prima Power Elettronica e tecnologie laser: brand Prima Electro

3 Tecnologia & Innovazione: Prima Electro è uno dei principali protagonisti internazionali nella progettazione e sviluppo di sistemi elettronici e di sorgenti laser. La forte focalizzazione della compagnia sull attività di R&D (che copre circa l 8% del fatturato 2013 e il 20% dei dipendenti) consente al gruppo di lavorare sul mercato come innovatore, rafforzando continuamente la propria competitività. Una mentalità internazionale 260+ dipendenti in tutto il mondo 56% del fatturato realizzato all estero 3 impianti di produzione in USA ed Europa 5 uffici nel mondo (Europa, USA ed Asia)

4 Descrizione Prodotti Applicazioni Sistemi elettronici Dedicated- Off-The-Shelf, progettati e prodotti per svariati clienti Ampio range di Controlli Numerici, Drives&Motors, moduli I/0 and accessori per lavorazioni meccaniche e automazione Inverters Peripherals & Controls Teach pendants Energy converters Orbital welding system Special motor drives Power suppliers CNC Drives & Motors Moduli I/O HMI Robots Co-generatori Air compressors Pick and place Energia Trasporti Machine tools per applicazioni diverse: Metal Wood & Plastic Glass & Stone Sorgenti laser CO 2 (2 6 kw) e Nd:YAG impulsati (fino a 50 kw di picco). Sorgenti laser fibra. CO 2 Laser Nd:YAG Laser a Stato Solido di nuova generazione Cutting, Welding and Drilling Machines

5 Laser impulsati Nd:YAG Sono sorgenti progettate per laser drilling, per applicazioni speciali in cui sono richiesti 50kW di potenza di picco. Sono impiegate in macchine ad alta precisione per l industria aerospaziale. La sorgente tradizionale: il laser CO 2 La potenza (fino a 6 kw) e la qualità del fascio consentono tagli su: Acciaio spesso fino a 25 mm Acciaio inox spesso fino a 20 mm Leghe di alluminio fino a 12 mm di spessore Ma: la sorgente CO2 è ingombrante e ha un elevato consumo energetico (Wall-Plug 8% ca.) La sorgenti a stato solido in fibra Richiedono potenze più contenute (tipicamente 2-3 kw). Sono ideali per applicazioni che richiedono un taglio rapido su lamiere con spessori sottili o medi (fino ad alcuni mm). I Laser Fibra sono compatti e hanno una elevata efficienza (Wall-Plug 30%) Il mercato delle macchine laser si sta spostando rapidamente verso le sorgenti a stato solido in fibra

6 Uno schema modulare Lo schema di principio del laser fibra è modulare, Con fino a 7 moduli laser combinati in un unica fibra di uscita da 2-3 kw. la struttura tradizionale è basata su diodi laser di pompa single emitter da 10W circa, in alto numero ( 400). Limiti: ogni modulo laser raggiunge al max. 400W, e il sistema laser circa 2.5 kw sono ora disponibili sul mercato diodi laser multiemitter, con potenze da W. Vantaggi: è possibile costruire moduli da 1kW e oltre, con potenza totale più alta e maggiore semplicità. Power Combiner Module Laser Module #1 Laser Module #2 Laser Module #3 Laser Module #4 Laser Module #5 Laser Module #6 System Controlle r Il PPP Lab ha l incarico di sviluppare i moduli laser basati sui multiemitter

7 Gli obiettivi di questo team, fondato nel 2007, sono: Progettare e collaudare nuovi tipi di sorgenti laser a stato solido ad alta potenza, basate su risonatori in fibra ottica. Sviluppare all interno del gruppo Prima il know-how per produrre laser in fibra multi-kilowatt, da utilizzare sulle macchine del gruppo Prima per applicazioni di laser marking, cutting e welding Il team si occupa di: Unità di pompaggio ottico basate su diodi laser Alimentatori di potenza per laser in fibra Progetto e fabbricazione di combinatori ottici a fibre fuse Progetto e fabbricazione di risonatori in fibra attiva Testing di moduli laser di potenza ( W)

8 Prima Electro è da tempo impegnata in collaborazioni con numerosi centri di ricerca e laboratori: Università e Istituti Superiori: Consorzi di ricerca: Laboratori di certificazione: Per l attività di sviluppo delle sorgenti laser fibra, il gruppo Prima ha promosso la fondazione di un laboratorio ad hoc, nel quale la ricerca tecnologica viene svolta direttamente assieme ai partner del Dipartimento di Elettronica del Politecnico di Torino:

9 Situato nella Cittadella Politecnica, all interno del Business Research Center; attivo dal giugno 2011 dispone di un laboratorio elettronico, quattro laboratori ottici per prove su laser di potenza e di un laboratorio chimico, attrezzato per lavorazioni del vetro e delle fibre ottiche Non è una semplice collaborazione, ma uno spazio lavorativo condiviso tra ricercatori del gruppo Prima e del Politecnico di Torino

10 L atrio del PPP Lab Lab combiners corridoio Banco ottico per test di potenza Laboratorio chimico Banco combiners

11 Combinatori di potenza in fibre fuse Progettati e fabbricati al PPP Lab, richiedono precisi attacchi chimici sulle fibre ottiche; sono concepiti per combinare la potenza di 6-7 moduli laser da 400W ciascuno in un unica fibra ottica di uscita. Realizzati e testati prototipi con potenze di uscita fino a 2500W Attualmente in produzione presso lo stabilimento Prima Electro di Chicopee, MA Un Combiner di prima generazione, durante la fase di etching in acido fluoridrico, sotto cappa chimica

12 Combinatori di pompa in fibre fuse E il dispositivo ottico che combina la potenza di numerosi laser semiconduttore, poi lanciata nel risonatore in fibra attiva di ciascun modulo laser. Realizzati prototipi con 7 e 19 fibre combinate (7:1 e 19:1) Effettuate prove di potenza sui prototipi di combinatore 19:1, testati fino a 1000W circa di uscita Attualmente sono in corso prove per innalzare la potenza di uscita a 1700W Un combinatore durante la fase di ricopertura (potting) con resine ottiche

13 Sviluppo e test di cavità risonanti in fibra (Optical Engine) Sono il motore ottico di ciascun modulo laser. Le cavità da 400W e I relativi moduli laser sono già in produzione presso lo stabilimento Prima Electro di Chicopee, MA Al PPP Lab abbiamo effettuato prove con potenze di uscita fino a 600W Le cavità risonanti attualmente in fase di sviluppo sono progettate per raggiungere 1kW di potenza ottica di uscita Un Optical Engine durante un test di potenza presso il PPP Lab

14 Realizzazione di moduli laser innovativi completi - 1 I vari componenti ottici e l Optical Engine vengono poi assemblati in moduli laser completi, integrandoli con l elettronica di alimentazione e controllo realizzata da Prima Electro Fabbricato un prototipo con 18 multiemitter di pompa Collaudato fino a oltre 600W di potenza ottica di uscita Il modulo in fase di assemblaggio e il test finale da 600W

15 Realizzazione di moduli laser innovativi completi - 2 L attività attuale è centrata sulla fabbricazione di un prototipo completo di modulo laser da 1 kw, in fase di assemblaggio e testing preliminare, basato su diodi di pompa multiemitter da 140W. Il modulo da 1kW in fase di assemblaggio iniziale su banco ottico: sono visibili i multiemitter di pompa, il combinatore ottico e l elettronica di alimentazione e controllo Conclusioni L approccio scelto, il laboratorio di ricerca condiviso, è risultato una scelta vincente per l innovazione nel settore del laser a stato solido in fibra.