Schiume
Le schiume vengono create intrappolando sacche di gas all'interno di un materiale. Le schiume sono generalmente composte da polimeri, ma possono essere costituite anche da ceramiche o metalli. Nelle schiume a celle aperte, le sacche sono interconnesse e riempite d'aria. Le schiume a celle aperte possono essere compresse facilmente perché l'aria può fluire liberamente tra le sacche. Nelle schiume a celle chiuse le sacche di gas non sono interconnesse, ma al contrario ogni sacca è completamente circondata di materiale solido. Dato che il gas è intrappolato all'interno delle sacche, le schiume a celle chiuse non sono comprimibili tanto facilmente quanto le schiume a celle aperte. Tutti i tipi di schiume possono essere lavorati con il taglio, la marcatura e l'incisione laser.
Tipi di schiuma
- Schiuma polietilenica
- Schiuma poliisocianurata
- Schiuma poliuretanica
- Schiuma PORON®
- Schiuma siliconica
- Styrofoam™
Tipi di processi laser
I laser svolgono attualmente un ruolo sempre maggiore nella lavorazione dei materiali, dallo sviluppo di nuovi prodotti alla produzione di grandi volumi. Per tutti i processi, l'energia di un raggio laser interagisce con un materiale per trasformarlo in qualche modo. Ciascuna trasformazione (o processo laser) è controllata mediante la regolazione precisa della lunghezza d'onda, della potenza, del ciclo operativo e del tasso di ripetizione del raggio laser. Fra tali processi laser, vi sono i seguenti:Tutti i materiali hanno caratteristiche uniche, che determinano il modo in cui il raggio laser interagisce e, di conseguenza, modifica il materiale. I processi più comuni per le schiume sono i seguenti:
Taglio laser della schiumaLe schiume polimeriche possono essere tagliate con estrema efficienza utilizzando un laser a CO2. Il raggio laser riscalda direttamente il materiale lungo il suo percorso, provocandone la vaporizzazione. Se la potenza laser è sufficientemente elevata, taglierà completamente il materiale. I polimeri vaporizzano rapidamente quando tagliati con un raggio laser, dando come risultato bordi lisci con una minima zona termicamente alterata. Per le schiume metalliche, un laser a fibra è la scelta più efficace. Il laser a fibra può tagliare fogli sottili di schiuma (fino a 3 mm o 1/8”). Le schiume ceramiche in genere non vengono tagliate con laser perché sono molto friabili e possono screpolarsi.Incisione laser della schiumaLa potenza del raggio laser può essere limitata in modo da rimuovere materiale (incidere) a una profondità specifica. Un laser a CO2 è più indicato per l'incisione laser delle schiume polimeriche, mentre un laser a fibra è più indicato per le schiume metalliche. Il processo di incisione laser può essere utilizzato per creare motivi e disegni sulla superficie della schiuma. L'incisione laser può essere utilizzata anche per trasmettere delle informazioni.
Marcatura laser della schiumaLe schiume metalliche e ceramiche possono essere marcate con laser utilizzando un laser a fibra. L'energia del raggio laser a fibra viene assorbita dalla superficie del materiale, riscaldandolo e cambiandone colore o tonalità. Questo cambiamento di aspetto crea un segno visibile, senza rimozione di materiale. La marcatura laser può essere utilizzata per creare disegni o trasmettere informazioni.
Processo combinato I processi di taglio, incisione e marcatura laser descritti in precedenza possono essere combinati senza dover spostare o rifissare la schiuma.
Considerazioni generali sui sistemi laser per le schiume
Dimensioni della piattaforma - Deve essere sufficientemente larga per tenere i fogli di schiuma più grandi che saranno lavorati con il laser o essere dotata di una capacità di Classe 4 per la lavorazione di fogli di grandi dimensioni
Lunghezza d'onda – La lunghezza d'onda di 10,6 micron è la scelta migliore per il taglio e l'incisione laser delle schiume polimeriche. La lunghezza d'onda di 1,06 micron è la scelta migliore per il taglio, l'incisione e la marcatura laser delle schiume metalliche. La lunghezza d'onda di 1,06 micron è anche la scelta di base per la marcatura laser delle schiume ceramiche
Potenza laser - Deve essere scelta in base ai processi che saranno eseguiti. La potenza migliore per la lavorazione laser delle schiume polimeriche è quella da 25 a 150 watt (laser a CO2). Il laser a fibra con potenza da 40 a 50 watt è la scelta migliore per la lavorazione laser delle schiume metalliche o ceramiche
Lente – La lente migliore per la lavorazione generale della schiuma mediante laser è la 2,0
Tavolo di taglio – Supporta fogli di schiuma per il taglio laser
Scarico – Deve avere un flusso sufficiente per rimuovere gas e particelle generati durante la lavorazione laser dalle apparecchiature per il taglio, l'incisione e la marcatura laser della schiuma
Air Assist – Fornisce un getto d'aria vicino al punto focale del laser per aiutare a rimuovere gas e particelle generati durante il taglio, l'incisione e la marcatura laser della schiuma.
Considerazioni in materia di ambiente, salute e sicurezza della lavorazione della schiuma mediante laser
Le interazioni tra laser e materiale creano quasi sempre effluente gassoso e/o particolato. Il materiale di scarto della lavorazione laser della schiuma comprenderà vari composti organici volatili (COV), che dovranno essere convogliati verso l'esterno. Oppure, è possibile trattarli prima con un sistema di filtrazione e poi convogliarli verso un ambiente esterno. La combustione della schiuma è intrinseca alla lavorazione laser e potrebbe produrre fiamme. Pertanto, occorre sempre monitorare la lavorazione laser delle schiume.
