DALLA FRESA AL LASER PER RIDURRE IL TEMPO CICLO E AVERE FLESSIBILITÀ Quest anno ricorre il tredicesimo anno di attività, e nonostante sia una realtà giovane, DS4 Laser Technology è già un indiscutibile riferimento nel campo della progettazione, realizzazione e commercializzazione di innovativi sistemi per il taglio, l'incisione e la marcatura laser per l occhialeria, l oreficeria, il legno, il food e per una molteplicità di applicazioni industriali. L'abilità dei tecnici dell azienda bergamasca nel creare, secondo le specifiche esigenze, macchine estremamente flessibili e dall'elevato rapporto qualità/prezzo ha, infatti, permesso a DS4 di crescere in modo esponenziale. di Fabrizio Garnero 36 - APPLICAZIONI LASER novembre dicembre 2009
è prevalentemente composta da tecnici con competenze DS4 specifiche in fatto di laser, visione artificiale, robotica, automazione, termodinamica, elettronica e software, spiega Angelo Petrogalli, President and CEO di DS4. Per questa ragione, affrontiamo ogni necessità in tutte le sue fasi. Quando si sviluppa un progetto, questo viene frammentato in modo molto professionale e verticale a seconda della competenza di ciascun componente del team settori e in molteplici campi dell industria. L aspetto qualitativo, l innovazione tecnologica, la durevolezza, la longevità, l assistenza tecnica, il valore aggiunto, le prestazioni e l affidabilità, che necessariamente sono le caratteristiche base con le quali intraprendere un qualsiasi progetto speciale, vengono trasferite anche in quelle che DS4 definisce standard, al fine di proporre a una platea più allargata soluzioni semplificate che possano comunque far emergere le doti di concretezza che DS4 in questi tredici anni ha dimostrato di avere. La gamma standard parte dall applicazione di marcatura, per cui parliamo soprattutto di macchine OEM con tecnologia laser CO 2, Nd:YAG, Ytterbio fiber laser e UV laser, che possono essere installate su linee di produzione. Nella gamma di prodotto vi sono anche macchine stand alone adatte a rendere completamente autonoma qualsiasi azienda che volesse approcciare e avviare un attività per questo tipo di lavorazioni. Il sistema laser robotizzato sviluppato da DS4 per il taglio 3D degli ugelli speciali per alte pressioni. DS4 è prevalentemente composta da tecnici con competenze specifiche in fatto di laser, automazione, visione artificiale e software. di sviluppo. Dalla somma delle singole competenze nasce poi la soluzione che forniamo al cliente chiavi in mano. Dallo speciale, nasce la gamma standard Rappresentando ben l 80% del nostro fatturato, lo speciale è il nostro vero biglietto da visita - precisa Mauro Forcella, sales manager di DS4 - ambito in cui coniughiamo i molteplici know how che abbiamo maturato. Le competenze, però, ci hanno portato a sviluppare, con la stessa qualità e attenzione, anche delle macchine e soluzioni definibili standard che possono essere utilizzate in diversi DS4 sviluppa anche delle macchine e soluzioni laser standard che possono essere utilizzate in diversi settori e in molteplici campi. novembre dicembre 2009 APPLICAZIONI LASER - 37
In questo contesto, mi preme sottolineare il fatto che DS4 è tra i pochi a integrare nelle macchine un software di programmazione proprietario open source, (Linux, RT Linux) creato sulla base delle problematiche via via fin qui affrontate e come tale in continuo sviluppo. Ugello speciale per alte pressioni in acciaio inox taglio con il sistema DS4. Lo spessore del taglio sulle sfere arriva fino a 4,2 mm. Studiato ad hoc per il controllo degli assi macchina Un esempio concreto viene dal sistema robotizzato di taglio 3D recentemente sviluppato per la produzione di ugelli montati sulle pompe ad alta pressione, utilizzati per il lavaggio ad acqua e la pulizia interna delle cisterne alimentari. In questo progetto, tutta la tecnologia è stata interamente sviluppata da DS4 - spiega infatti Petrogalli - a iniziare dal controllo numerico G-RED che, studiato ad hoc per il controllo degli assi della macchina, è risultato fondamentale per ottenere l elevata precisione di taglio richiesta per questi oggetti. È un sistema con tecnologia di campo dell ultima generazione (BUS di campo in fibra ottica e REAL TIME deterministico a 30 µsec) in grado di interpolare un numero illimitato di assi, nonostante in questo caso siano solo nove. Alcune task specifiche di controllo sviluppate consentono anche una gestione in remoto della sorgente, che in questo caso è in fibra da 1 kw, per consentire un ottimizzazione dei parametri di taglio anche lontano dal tastierino portatile di controllo. Si tratta di una macchina totalmente termo stabilizzata, dice ancora Angelo Petrogalli. Un sistema con pompa di calore si occupa, infatti, di stabilizzare termicamente il laser e la struttura per garantire la precisione. Il robot Kawasaki a sei assi utilizzato è dotato di una testa capacitiva Precitec con controllo dinamico dell asse. La sorgente laser in fibra da 1 kw IPG Photonics è totalmente integrata nella strutche del futuro. È un connubio importante e proficuo per entrambi, - afferma Forcella - poiché a noi permette di disporre della più innovativa e attuale tecnologia laser in fibra e a loro di venir a contatto con sempre nuove applicazioni, frutto proprio della nostra natura di integratori e di risolutori di problemi produttivi e industriali. Per ogni applicazione vi è la giusta soluzione laser, precisa Petrogalli. Ciò significa che non esiste una tecnologia laser migliore delle altre, ma che ogni laser ha una sua collocazione applicativa ben precisa, vuoi per le caratteristiche intrinseche del fascio laser, che sia frutto di una sorgente a CO 2, YAG o in fibra, o vuoi per le problematiche di processo, vedi livello d automatizzazione richiesto, materiali da processare e tipologie di lavorazione da eseguire. DS4, quindi, non sposa una tecnologia laser in particolare, ma è indubbio che i laser in fi- Per ogni applicazione la giusta soluzione laser Detto della produzione standard, DS4 è e resta soprattutto un solutore di problemi e come tale un integratore di sorgenti laser; in passato ha sviluppato delle proprie sorgenti di bassa potenza, salvo poi iniziare a reperire sul mercato dai maggiori produttori la miglior sorgente laser in base alla singola e specifica applicazione. A partire dal 2003 DS4 avviò un importante collaborazione con IPG Photonics Italia per quanto concerne le sorgenti laser in fibra e questa fu una grande intuizione, in quanto oggi, a distanza di 6 anni, i Fiber Laser sono riconosciuti a livello mondiale come la tecnologia vincente per affrontare le problematibra stia avendo una notevole diffusione grazie alla sua universalità applicativa, soprattutto dal punto di vista della possibilità di processare anche materiali altamente riflettenti come il rame. Lo spot molto sottile, permette di realizzare delle incisioni o delle marcature, anche complesse ed estetiche, in modo assolutamente nitido e definito in ogni dettaglio; deve però essere gestito in modo corretto, spiega ancora Petrogalli. Questa è un po la nostra forza. L ottimizzazione dei parametri di processo fa la differenza è quindi fondamentale saperli gestire e poterlo fare con uno strumento di controllo il più completo e, allo stesso tempo, il più facile possibile. 38 - APPLICAZIONI LASER novembre dicembre 2009
Il robot permette di movimentare il pezzo perché venga lavorato in ogni sua parte e su ogni lato. mirrors in motion precision on the fly Ugello con fori da 1,6 mm; anche in questo tipo di lavorazione, il sistema laser consente una velocità d esecuzione estremamente più veloce rispetto alla lavorazione CN a fresa. Semplice Prendere di mira e colpire con precisione un oggetto in movimento come fa il pesce arciere - non è una cosa facile, ma porta sicuramente dei vantaggi rispetto alla concorrenza. Il posizionamento mirato di raggi laser è la base di una macchina dinamica, precisa e flessibile che porta alla conquista di nuovi mercati. La tecnologia di scansione laser SCANLAB permette dei processi efficienti ed affidabili in campo industriale, medicale e biomedicale. Dagli scanner galvanometrici alle soluzioni di scansione complesse, i prodotti SCANLAB dimostrano il loro valore in una gamma vasta e diversificata di applicazioni: nella marcatura, nel taglio, nella foratura, nella saldatura, nella lavorazione laser 3D e on-the-fly. Distinguetevi dalla concorrenza! Se cercate soluzioni di scansione dinamiche, precise e affidabili, chiedete a noi. Visitate il nostro stand numero E20 all EXPOLASER, dal 19 al 21 novembre 2009 a Piacenza. tura del sistema e fissata su di una tavola scorrevole per agevolarne il controllo e l eventuale manutenzione. novembre dicembre 2009 Un importante riduzione dei tempi ciclo Gli ugelli in questione possono avere diverse forme (sferica, cilindrica o ellittica) e hanno degli intagli con precisione al centesimo studiati nella forma e nella posizione in modo opwww.scanlab.de
Il controllo numerico G-RED, studiato ad hoc per il controllo degli assi della macchina, è risultato fondamentale per ottenere l elevata precisione di taglio richiesta per gli ugelli. L antropomorfo non solo movimenta il pezzo sotto il laser per la lavorazione, ma lo preleva dal pallet e lo rimette nel pallet dopo la lavorazione, per poi passare al pezzo successivo. portuno per ottenere il massimo di potere pulente dai getti d acqua ad alta pressione che fuoriescono durante il lavaggio delle cisterne. In precedenza, questi oggetti erano ottenuti per asportazione di truciolo mediante fresatura a cinque assi, con evidenti problematiche di sporcizia, ma anche di prestazioni decisamente migliorabili in termini di velocità d esecuzione, costi e soprattutto flessibilità spiega Petrogalli. Con la fresatura a cinque assi, per quanto moderna e innovativa, il tempo ciclo si aggirava intorno ai 10/15 min a pezzo a seconda della geometria degli intagli mentre con il laser si è scesi a un tempo ciclo di 30/40 s a pezzo. Anche per noi, il tempo è comunque influenzato dalla geometria da realizzare; nonostante ciò siamo riusciti ad avere un importante riduzione dei tempi. Ciò significa un costo pezzo inferiore, per non parlare degli evidenti vantaggi sotto l aspetto della flessibilità al variare del tipo di ugello da realizzare e della sua geometria. E qui torniamo all importanza del software di gestione e programmazione della macchina. Si tratta, infatti, di una produzione caratterizzata da tanti codici prodotto di quantitativi medio/grossi. Le richieste pressanti non riguardavano quindi solo le prestazioni produttive, bensì il grado di flessibilità dell intero sistema. La macchina è in grado di adattarsi molto velocemente alla produzione di un altra tipologia di ugello, con forma e lavorazione differente. Un laser di misura a 50 µm di risoluzione permette il riconoscimento e la misura dell ugello prelevato dal pallet di carico dalla mano di presa del robot e il conseguente settaggio dell impianto. Ugello in ottone spesso 4,6 mm. I fori da 0,3 mm di diametro devono essere eseguiti mantenendo un inclinazione costante rispetto all asse dell ugello. Questa lavorazione è possibile grazie alla precisione generale del sistema a 9 assi. Il taglio laser consente lavorazioni estremamente veloci, precise, con sbavature praticamente assenti. Il sistema di automazione con braccio robotico, dal canto suo, permette di movimentare il pezzo perché venga lavorato in ogni sua parte e su ogni lato. Il sistema funziona in assenza di operatore con una notevole autonomia, grazie al sistema di carico e scarico automatico; l antropomorfo non solo movimenta il pezzo sotto il laser per la lavorazione, ma lo preleva dal pallet e lo rimette nel pallet dopo la lavorazione, per passare al pezzo successivo. 40 - APPLICAZIONI LASER novembre dicembre 2009