I costi operativi delle macchine per il taglio al laser

Consumo di gas e costi associati

Il consumo di gas svolge un ruolo fondamentale nei costi operativi delle macchine per il taglio al laser, in particolare quando si devono lavorare diversi materiali con precisione e velocità. Sia i sistemi laser a fibra sia quelli a CO₂ utilizzano gas — sia come gas ausiliari per il taglio, sia, nel caso dei laser a CO₂, come componente fondamentale del processo stesso di generazione del laser. Comprendere quali gas vengono impiegati, come vengono erogati e quanto costano è essenziale per gestire efficacemente i costi e scegliere la configurazione più adatta al proprio flusso di lavoro.

Gas ausiliari

I gas ausiliari sono utilizzati sia nelle macchine per il taglio al laser a fibra sia in quelle a CO₂ per rimuovere il materiale fuso dall’area di taglio, raffreddare la zona di lavoro e migliorare la qualità dei bordi. I gas ausiliari più comuni sono ossigeno, azoto e, occasionalmente, aria compressa.

L'ossigeno è spesso utilizzato per il taglio dell'acciaio dolce. Supporta il processo di taglio attraverso una reazione esotermica, aumentando la velocità di taglio ma lasciando un bordo più ruvido.

L'azoto è preferito per l'acciaio inossidabile e l'alluminio, poiché garantisce un bordo pulito e privo di ossidi. È più costoso dell'ossigeno a causa della maggiore pressione e del maggiore volume richiesti.

L'aria compressa, un'opzione economica, è adatta per metalli più sottili e offre un buon compromesso tra prestazioni e costo, in particolare nell'uso industriale leggero.

I consumi di gas variano notevolmente in base al tipo di materiale, allo spessore, al design della ugello e alla velocità di taglio. I sistemi ad azoto ad alta pressione possono consumare diverse centinaia di piedi cubi all'ora, comportando costi operativi significativi.

Requisiti specifici di gas per laser al CO₂

A differenza dei laser a fibra, i laser al CO2 richiedono una miscela di gas—tipicamente anidride carbonica, azoto ed elio—come mezzo attivo del laser. Questi gas devono essere mantenuti puri e in rapporti specifici per garantire la qualità del fascio e le prestazioni del sistema. Con il tempo, tali gas si degradano e devono essere rimpiazzati, sia mediante tubi laser sigillati (con durata limitata) sia utilizzando un sistema di alimentazione continua di gas. Ciò comporta un ulteriore costo ricorrente assente nei sistemi laser a fibra.

Oltre al mezzo attivo del laser, i sistemi al CO2 utilizzano anche gas ausiliari, esattamente come i laser a fibra. Tuttavia, a causa della maggiore complessità legata al mantenimento della miscela di gas generatrice del laser, i laser al CO2 comportano generalmente costi operativi più elevati relativi ai gas.

Sistemi di Distribuzione di Gas

Che si utilizzino bombole, serbatoi di grandi dimensioni o generazione in loco, la scelta del sistema di erogazione del gas influisce sia sulla praticità che sui costi. Le operazioni con elevato consumo possono optare per un'erogazione centralizzata del gas con gruppi di bombole in parallelo o serbatoi di stoccaggio in bulk, per ridurre al minimo i tempi di fermo e abbattere il costo del gas per unità. I laboratori più piccoli potrebbero invece fare affidamento su comuni bombole ad alta pressione, più semplici da gestire ma più costose per metro cubo di gas.

Ispezioni regolari, controlli delle perdite e regolazione della pressione sono fondamentali per mantenere l'efficienza del sistema ed evitare sprechi, specialmente quando si utilizzano gas costosi come l'azoto ad alta purezza.

Il consumo di gas è una spesa continua significativa nelle operazioni di taglio laser. I laser a fibra comportano generalmente costi inferiori per i gas, in quanto utilizzano esclusivamente gas ausiliari, mentre i laser CO2 presentano costi aggiuntivi sia per i gas ausiliari sia per il mezzo attivo del laser stesso. La scelta del tipo di gas, del materiale da tagliare e del metodo di erogazione influenzano tutti il costo totale. Tenere accuratamente conto di queste variabili è essenziale per controllare i costi generali e ottimizzare l’economia produttiva.