Taglio laser e taglio a getto d'acqua: due grandi tecnologie che si combinano? O sono migliori quando sono soli? Come sempre, la risposta dipende da quali lavori sono in officina, quali materiali vengono maneggiati più spesso, dal livello di abilità degli operatori, e infine il budget disponibile per le attrezzature.
Secondo un sondaggio dei principali fornitori di ciascun sistema, la risposta breve è che i getti d'acqua sono meno costosi e più versatili dei laser in termini di materiali che possono essere tagliati. Dalla schiuma al cibo, i getti d'acqua mostrano una flessibilità straordinaria. Dall'altro D'altra parte, i laser offrono velocità e precisione impareggiabili quando si producono grandi quantità di metalli più sottili fino a 1 pollice (25,4 mm) di spessore.
In termini di costi operativi, i sistemi a getto d'acqua consumano materiale abrasivo e richiedono modifiche alla pompa. I laser a fibra hanno costi iniziali più elevati, ma costi operativi inferiori rispetto ai loro cugini a CO2 più vecchi;possono anche richiedere una maggiore formazione dell'operatore (sebbene le moderne interfacce di controllo riducano la curva di apprendimento). L'abrasivo a getto d'acqua di gran lunga più comunemente utilizzato è il granato. In rari casi, quando si utilizzano sostanze più abrasive come l'ossido di alluminio, il tubo di miscelazione e l'ugello subiranno una maggiore usura .Con granato, i componenti a getto d'acqua possono tagliare per 125 ore;con l'allumina possono durare solo circa 30 ore.
In definitiva, le due tecnologie dovrebbero essere viste come complementari, afferma Dustin Diehl, product manager per la divisione laser di Amada America Inc. a Buena Park, in California.
"Quando i clienti hanno entrambe le tecnologie, hanno molta flessibilità nelle offerte", ha spiegato Diehl. "Possono fare offerte per qualsiasi tipo di lavoro perché hanno questi due strumenti diversi ma simili e possono fare offerte per l'intero progetto".
Ad esempio, un cliente Amada con due sistemi esegue la tranciatura su un laser. "Proprio accanto alla pressa piegatrice c'è un isolante resistente al calore che taglia a getto d'acqua", afferma Diehl. di nuovo e fai l'orlo o la sigillatura.È una piccola catena di montaggio ordinata.
In altri casi, ha proseguito Diehl, i negozi hanno affermato di voler acquistare un sistema di taglio laser ma non pensavano di assumersi un grande lavoro per giustificare la spesa. giorno, gli faremo guardare il laser.Possiamo eseguire l'applicazione della lamiera in pochi minuti invece che in ore".
Tim Holcomb, specialista delle applicazioni presso OMAX Corp. Kent, Washington, che gestisce un negozio con circa 14 laser e un getto d'acqua, ricorda di aver visto una foto che vide anni fa in un'azienda che utilizzava laser, getti d'acqua ed elettroerosione a filo.poster.Il poster presenta i migliori materiali e spessori che ogni tipo di macchina può gestire: l'elenco dei getti d'acqua fa impallidire gli altri.
In definitiva, "vedo i laser che cercano di competere nel mondo del getto d'acqua e viceversa, e non vinceranno al di fuori dei rispettivi campi", spiega Holcomb. Ha anche osservato che poiché il getto d'acqua è un sistema di taglio a freddo, "possiamo trarre vantaggio da più applicazioni mediche o di difesa perché non abbiamo una zona interessata dal calore (ZTA): siamo tecnologia microjet.Ugello minijet e taglio microjet” Per noi è davvero decollato.”
Mentre i laser dominano il taglio dell'acciaio nero dolce, la tecnologia a getto d'acqua è "veramente il coltellino svizzero dell'industria delle macchine utensili", afferma Tim Fabian, vicepresidente del marketing e della gestione dei prodotti presso Flow International Corp. nel Kent, Washington.Membro di Shape Technology Group. I suoi clienti includono Joe Gibbs Racing.
"Se ci pensi, un produttore di auto da corsa come Joe Gibbs Racing ha meno accesso alle macchine laser perché spesso tagliano un numero limitato di parti da molti materiali diversi, tra cui titanio, alluminio e fibra di carbonio", ha spiegato Fabian. delle esigenze che ci hanno spiegato era che la macchina che stavano usando doveva essere molto facile da programmare.A volte un operatore potrebbe realizzare una parte in alluminio da ¼" [6,35 mm] e montarla su un'auto da corsa, ma poi decidere che la parte dovrebbe essere realizzata in titanio, un foglio di fibra di carbonio più spesso o un foglio di alluminio più sottile. "
Su un centro di lavoro CNC tradizionale, ha proseguito, “questi cambiamenti sono considerevoli”.Cercare di cambiare gli ingranaggi da materiale a materiale e da pezzo a pezzo significa cambiare teste di taglio, velocità del mandrino, velocità di avanzamento e programmi.
"Una delle cose che ci hanno davvero spinto a utilizzare il getto d'acqua è stata la creazione di una libreria dei diversi materiali che hanno utilizzato, quindi tutto ciò che dovevano fare era eseguire un paio di clic del mouse e farli passare da ¼" di alluminio a ½" [12,7 mm] fibra di carbonio”, ha continuato Fabian. “Un altro clic, passano da ½” fibra di carbonio a 1/8″ [3,18 mm] di titanio.”Joe Gibbs Racing sta “utilizzando molte leghe esotiche e cose che di solito non si vedono usare dai clienti abituali.Quindi abbiamo impiegato molto tempo a lavorare con loro per creare librerie con questi materiali avanzati.Con centinaia di materiali nel nostro database, esiste un processo semplice per i clienti da aggiungere ai propri materiali unici ed espandere ulteriormente questo database."
Un altro utilizzatore di fascia alta del getto d'acqua Flow è SpaceX di Elon Musk. "A SpaceX abbiamo parecchie macchine per realizzare parti per razzi", ha detto Fabian. Un altro produttore di esplorazione aerospaziale, Blue Origin, utilizza anche la macchina Flow. non guadagni 10.000 da niente;ne stanno facendo uno, cinque, quattro.
Per il tipico negozio, "Ogni volta che hai un lavoro e hai bisogno di 5.000 ¼" di qualcosa in acciaio, un laser sarà difficile da battere", sottolinea Fabian."Ma se hai bisogno di due parti in acciaio, tre parti in alluminio, parti fabbricate o quattro parti in nylon, probabilmente non prenderesti in considerazione l'utilizzo di un laser invece di un getto d'acqua. Con il getto d'acqua, puoi tagliare qualsiasi materiale, dall'acciaio sottile a 6" a 8″ [da 15,24 a 20,32 cm] di metallo spesso.
Con le sue divisioni laser e macchine utensili, Trumpf ha un chiaro punto d'appoggio nel laser e nel CNC convenzionale.
Nella stretta finestra in cui è più probabile che il getto d'acqua e il laser si sovrappongano (lo spessore del metallo è poco più di 25,4 mm), il getto d'acqua mantiene un bordo affilato.
"Per metalli molto, molto spessi - 1,5 pollici [38,1 mm] o più - non solo un getto d'acqua può darti una qualità migliore, ma un laser potrebbe non essere in grado di elaborare il metallo", ha affermato Brett Thompson, Manager of Laser Technology and Sales Consulenza. Dopodiché, la differenza è chiara: è probabile che i non metalli vengano lavorati a getto d'acqua, mentre per qualsiasi metallo spesso 1 ″ o più sottile, il laser è un gioco da ragazzi. Il taglio laser è molto più veloce, specialmente nelle parti più sottili e/o materiali più duri, ad esempio l'acciaio inossidabile rispetto all'alluminio.
Per la finitura delle parti, in particolare la qualità dei bordi, poiché il materiale diventa più spesso e l'apporto di calore diventa un fattore, il getto d'acqua ottiene nuovamente un vantaggio.
“Questo potrebbe essere il punto in cui il getto d'acqua potrebbe avere un vantaggio”, ha ammesso Thompson. “La gamma di spessori e materiali supera quella di un laser con una zona interessata dal calore più piccola.Sebbene il processo sia più lento di un laser, il getto d'acqua fornisce anche una buona qualità dei bordi.Tendi anche a ottenere un'ottima ortogonalità quando usi un getto d'acqua, anche lo spessore in pollici e nessuna bava.
Thompson ha aggiunto che il vantaggio dell'automazione in termini di integrazione in linee di produzione estese è il laser.
“Con un laser è possibile una piena integrazione: si carica il materiale su un lato e l'uscita dall'altro lato del sistema integrato di taglio e piegatura e si ottiene un pezzo finito tagliato e piegato.In questo caso, il getto d'acqua potrebbe essere ancora una scelta sbagliata, anche con un buon sistema di gestione del materiale, perché le parti vengono tagliate molto più lentamente e ovviamente bisogna fare i conti con l'acqua”.
Thompson afferma che i laser sono meno costosi da utilizzare e mantenere perché "i materiali di consumo utilizzati sono relativamente limitati, in particolare i laser a fibra".Tuttavia, “è probabile che il costo indiretto complessivo dei getti d'acqua sia inferiore a causa della minore potenza e della relativa semplicità della macchina.Dipende davvero da quanto bene i due dispositivi sono progettati e mantenuti.
Ricorda che quando Holcomb di OMAX gestiva un negozio negli anni '90, "Ogni volta che avevo una parte o un progetto sulla mia scrivania, il mio pensiero iniziale era: 'Posso farlo con un laser?'" Ma prima che me ne rendessi conto Prima, eravamo sempre più progetti dedicati ai getti d'acqua. Questi sono materiali più spessi e alcuni tipi di parti, non possiamo entrare in un angolo molto stretto a causa della zona interessata dal calore del laser;soffia fuori dall'angolo, quindi propenderemmo per i getti d'acqua, anche quello che fanno di solito i laser. Lo stesso vale per lo spessore del materiale.
Mentre i fogli singoli sono più veloci sul laser, i fogli impilati in quattro strati sono più veloci sul getto d'acqua.
“Se dovessi tagliare un cerchio di 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] da 1/4″ [6,35 mm] di acciaio dolce, probabilmente preferirei il laser per la sua velocità e precisione.La finitura – contorno tagliato lateralmente – sarà più simile a una finitura simile al vetro, molto liscia.
Ma per far funzionare un laser a questo livello di precisione, ha aggiunto, “devi essere un esperto di frequenza e potenza.Siamo molto bravi a farlo, ma devi comporlo molto strettamente;con getti d'acqua, per la prima volta, Primo tentativo.Ora tutte le nostre macchine hanno un sistema CAD integrato. Posso progettare un pezzo direttamente sulla macchina.”Questo è ottimo per la prototipazione, aggiunge. "Posso programmare direttamente sul getto d'acqua, semplificando la modifica degli spessori e delle impostazioni del materiale".Le impostazioni di lavoro e le transizioni sono “comparabili;Ho visto alcune transizioni per i getti d'acqua che sono molto simili ai laser".
Ora, per lavori più piccoli, prototipazione o uso didattico, anche per un negozio di hobby o un garage, ProtoMAX di OMAX viene fornito con una pompa e un tavolo con rotelle per un facile spostamento. Il materiale da lavorare viene immerso sott'acqua per un taglio silenzioso.
Per quanto riguarda la manutenzione, "Di solito posso addestrare qualcuno con il getto d'acqua in un giorno o due e inviarlo sul campo molto rapidamente", afferma Holcomb.
Le pompe EnduroMAX di OMAX sono progettate per ridurre il consumo di acqua e consentire ricostruzioni rapide. La versione attuale ha tre tenute dinamiche.È una pompa ad alta pressione, quindi prenditi il tuo tempo e allenati adeguatamente”.
"I getti d'acqua sono un ottimo trampolino di lancio verso la tranciatura e la fabbricazione, e forse il tuo prossimo passo sarà un laser", suggerisce.E le presse piegatrici sono abbastanza convenienti, quindi possono tagliarle e piegarle.In un ambiente di produzione, potresti essere incline a utilizzare un laser.
Mentre i laser a fibra offrono la flessibilità di tagliare materiali diversi dall'acciaio (rame, ottone, titanio), i getti d'acqua possono tagliare i materiali delle guarnizioni e la plastica a causa della mancanza di ZTA.
Il funzionamento dell'attuale generazione di sistemi di taglio laser in fibra “è ora molto intuitivo e la posizione di produzione può essere determinata dal programma”, ha affermato Diehl. “L'operatore carica semplicemente il pezzo e avvia.Vengo dal negozio e nell'era della CO2 le ottiche iniziano a invecchiare e deteriorarsi, la qualità del taglio ne risente e se riesci a diagnosticare questi problemi, sei considerato un operatore eccellente.I sistemi in fibra odierni sono tagliabiscotti, non hanno quei materiali di consumo, quindi possono essere accesi o spenti, tagliando parti o meno.Ci vuole un po 'di richiesta da parte di un operatore esperto.Detto questo, penso che il passaggio dal getto d'acqua al laser sarà facile e agevole".
Diehl stima che un tipico sistema laser a fibra possa funzionare da $ 2 a $ 3 l'ora, mentre i getti d'acqua funzionano da $ 50 a $ 75 l'ora, tenendo conto del consumo di abrasivo (ad esempio granato) e dei retrofit pianificati della pompa.
Poiché la potenza in kilowatt dei sistemi di taglio laser continua ad aumentare, stanno diventando sempre più un'alternativa ai getti d'acqua in materiali come l'alluminio.
"In passato, se veniva utilizzato alluminio spesso, il getto d'acqua avrebbe avuto [il] vantaggio", spiega Diehl. "Il laser non ha la capacità di attraversare qualcosa come 1" di alluminio. t rovinare in quel mondo per molto tempo, ma ora con fibre ottiche a wattaggio più elevato e progressi nella tecnologia laser, l'alluminio da 1 ″ non è più un problema.Se hai fatto un confronto dei costi, per l'investimento iniziale nella macchina, i getti d'acqua potrebbero essere più economici.Le parti tagliate al laser possono essere 10 volte di più, ma devi essere in questo ambiente ad alto volume per aumentare i costi.Poiché si eseguono più parti miste a basso volume, potrebbero esserci alcuni vantaggi nel getto d'acqua, ma certamente non in un ambiente di produzione.Se ti trovi in qualsiasi tipo di ambiente in cui devi eseguire centinaia o migliaia di parti, non è un'applicazione a getto d'acqua".
Illustrando l'aumento della potenza laser disponibile, la tecnologia ENSIS di Amada è passata da 2 kW a 12 kW quando è stata lanciata nel 2013. All'altro estremo, la macchina VENTIS di Amada (presentata a Fabtech 2019) consente una gamma più ampia di lavorazione dei materiali con un raggio che si muove lungo il diametro dell'ugello.
"Possiamo eseguire diverse tecniche muovendoci avanti e indietro, su e giù, da un lato all'altro o con la figura a otto", ha detto Diehl di VENTIS. "Una delle cose che abbiamo imparato dalla tecnologia ENSIS è che ogni materiale ha un dolce spot - un modo in cui gli piace tagliare.Lo facciamo utilizzando diversi tipi di modelli e sagomatura del raggio.Con VENTIS si va avanti e indietro quasi come una sega;mentre la testa si muove, il raggio si muove avanti e indietro, quindi si ottengono strisce molto lisce, ottima qualità dei bordi e talvolta velocità.
Come il piccolo sistema a getto d'acqua ProtoMAX di OMAX, Amada sta preparando un "sistema in fibra a ingombro molto ridotto" per piccole officine o "officine di prototipazione R&D" che non vogliono entrare nel loro reparto di produzione quando hanno solo bisogno di realizzare pochi prototipi.parte. "
Tempo di pubblicazione: febbraio-09-2022