Legno

Lavorazione del legno utilizzando la tecnologia Digital Laser Material Processing (DLMP^® - Lavorazione digitale di materiali mediante laser)

'Legno' è il nome generico dato al materiale strutturale fibroso derivato da tronchi, radici e rami d'albero. Il legno viene a grandi linee diviso in legno dolce (gimnosperme) e legno duro (angiosperme). Per quanto riguarda la lavorazione laser, il legno può essere inoltre classificato in base alla sua densità. La densità è influenzata principalmente dalla specie dell'albero. Ad esempio, il legno ferro è molto denso e la balsa è molto leggero. Tuttavia, nella densificazione delle fibre di legno svolgono un ruolo anche altri fattori, quali il clima e le condizioni del terreno.

Il legno è forse il prodotto naturale più versatile usato dalle società nel corso di tutte le epoche per le sue proprietà estetiche e fisiche. È rigido, ma può essere modellato mediante temperatura, umidità e metodi meccanici. Resiste agli impatti e vanta un buon rapporto potenza-peso. Tuttavia, molte di queste proprietà sono anisotropiche e si ottengono la massima utilità e bellezza quando la grana del legno è orientata perpendicolarmente alla superficie.

Cedro, Sughero, Abete, Pino, Sequoia, Frassino, Betulla, Ciliegio, Mogano, Acero, Quercia, Pioppo, Teak, Noce

Vari

Legno e la tecnologia DLMP^® (Digital Laser Material Processing - lavorazione digitale di materiali mediante laser)

A livello chimico, il legno è composto da cellulosa e lignina, due dei più abbondanti materiali organici del pianeta. Questa struttura chimica subisce una combustione parziale su interazione con l'energia laser. Il fattore principale che influenza i risultati dell'uso della tecnologia Digital Laser Material Processing (DLMP) (Lavorazione dei materiali mediante laser digitale) con il legno è la densità e l'uniformità della sua densità. Nelle singole sezioni sulla lavorazione si fornisce ulteriore spiegazione di ciò.

Gli effetti più utili dell'energia laser con il legno sono l'ablazione del materiale e la modifica del materiale. Ciascuno di tali processi viene descritto nella rispettiva sezione a seguire.

White paper sulla lavorazione di materiali mediante laser

Galleria

Ablazione del materiale

L'ablazione del materiale è un processo fisico che asporta il materiale. Il materiale viene asportato completamente dalla parte superiore a quella inferiore della superficie o parzialmente dalla parte superiore del materiale fino a una profondità specificata.

Tutte le specie di legno sono eccellenti assorbitori di energia laser CO₂ (lunghezza d'onda = 10,6 μm). Quando il legno assorbe l'energia laser, converte rapidamente l'energia ottica in vibrazioni molecolari (calore). Un calore sufficiente porta alla rapida decomposizione e combustione. Il materiale che si trova direttamente sul percorso del laser viene ablato in vapore e particelle sottili. Il materiale appena all'esterno del punto o del percorso del laser condurrà un po' di calore, ma non in quantità sufficiente alla combustione e all'ablazione complete e accurate. Quest'area di effetto termico viene spesso indicata come zona termicamente alterata o HAZ. La qualità superficiale varierà da scurito e appiccicoso a nero e fuligginoso. Alcuni di questi prodotti di combustione sono idrosolubili, il che significa che il residuo scuro può essere parzialmente eliminato con acqua e un panno o una spazzola in plastica.

Incisione laser

L'incisione laser è il processo mediante il quale il materiale viene asportato dalla parte superiore a quella inferiore fino a una profondità specificata. Tale operazione viene resa possibile dallo stretto controllo sulla modulazione del laser. Mediante la variazione continua della potenza laser, si può usare l'incisione laser per texture, fotografie e informazioni, quali ad esempio testo e numeri. L'esempio mostra come sia possibile controllare l'energia laser per rimuovere materiale a una profondità controllata. L'incisione del legno genererà un residuo simile al taglio del legno. Tale residuo si indurirà se viene lasciato seccare. Spesso, è preferibile pulire la superficie superiore e lasciare seccare il residuo nell'incisione, dato che ciò aumenta il contrasto. Tuttavia, è anche possibile pulire l'incisione con acqua per migliorare l'aspetto della grana naturale del legno.

Lettere, numeri e un disegno a losanga 3D incisi a laser in legno di ciliegio. Il disegno a losanga, o zigrinatura, è stato pulito per mostrare una parte maggiore di grana naturale del legno.

Modifica del materiale

Quando si usa la tecnologia DLMP (Digital Laser Material Processing - lavorazione digitale di materiali mediante laser) per ablare il materiale, si applica energia sufficiente a vaporizzare una notevole quantità di materiale. Ciò lascia un residuo scuro provocato dalla combustione parziale di fibre di legno, come visto in precedenza. Riducendo la potenza laser, è possibile scurire il legno senza rimozione sostanziale di materiale. Questo è un tipo di modifica del materiale ed è utile per la marcatura laser dei prodotti in legno.

Marcatura laser

Quando l'energia laser viene usata per produrre un'identificazione o delle informazioni leggibili da persone e/o macchine su un materiale, quale un codice a barre, data/codice lotto, numero di serie o numero parte, il processo viene considerato marcatura laser. L'immagine esemplificativa mostra un carattere di dimensione decrescente creato usando la marcatura laser nel legno di ciliegio.

Un carattere di dimensione decrescente marcato a laser sulla superficie di legno di ciliegio da 2,5 mm (1/10")

Processo combinato

È possibile applicare processi multipli al legno senza dover spostare o fissare nuovamente il materiale. L'esempio mostra come sia possibile combinare i processi per tagliare forme quadrate e rotonde, incidere caratteri e texture e marcare dettagli sottili con legno di ciliegio in un'unica fase di produzione usando la tecnologia DUMP (Digital Laser Material Processing - lavorazione digitale di materiali mediante laser).

Un processo laser combinato che mostra l'incisione di texture e caratteri, marcatura superficiale e taglio usando legno di ciliegio da 9,55 mm (3/8")