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La Tecnologia Laser

Introduzione
In questa sezione sono descritte le principali caratteristiche di questa tecnologia. Il termine LASER è l'acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificazione di Luce tramite Emissione Stimolata di Radiazione) ed indica un dispositivo in grado di emettere un fascio rettilineo di luce concentrata con una calibrazione di altissima qualità.

Le applicazioni sono innumerevoli e sfruttando le caratteristiche enunciate, il suo impiego può avere proprietà tra loro molto diverse: dall'utilizzo in campo medico, a lavorazioni industriali, a misurazioni di precisione, a sistemi di illuminazione, a reti per la trasmissione dati. Il laser viene utilizzato anche per tagliare diversi materiali: a seconda della tipologia e della potenza, è possibile tagliare materiali metallici, materiali plastici, tessuti, legno, carta.

La tipologia di laser che andremo a descrivere è quella denominata CO2.
Il raggio si "crea" all'interno di un tubo contenente dei gas (azoto, elio, ossigeno, anidride carbonica), una scarica attraversa il tubo e il fascio viene proiettato attraverso un ugello verso il primo specchio (standing mirror) che, adeguatamente calibrato, riflette il raggio su un secondo specchio (Y mirror) montato su una guida che nella movimentazione, perpendicolare al tubo, si avvicina o si allontana rispetto al primo specchio.


Dal secondo specchio il raggio prosegue il suo percorso andando a riflettere verso il terzo specchio (X mirror) montato sul carrello orizzontale parallelo al tubo laser. Il terzo specchio scorre da destra a sinistra e, a differenza degli altri due, il suo orientamento fa sì che il raggio venga riflesso verso il basso e, passando attraverso una lente convesso-piana, viene concentrato ulteriormente facendo sì che questo all'uscita dall'ugello è in grado di tagliare o incidere in modo puntiforme. Il raggio laser si comporta come la luce: viaggia in modo rettilineo ma più si allontana dalla sorgente, più tende ad allargarsi. Per questo motivo più il punto d'uscita del laser è lontano dalla sorgente, più il taglio tenderà a essere impreciso: si tratta di una differenza minima, da considerare quando si esegue un ciclo di taglio.

Lavorazioni con la tecnologia laser.
Il laser taglia i materiali per fusione o per combustione: ogni materiale reagisce in modo diverso e questo avviene per differenze di durezza, composizione chimica, finitura superficiale, capacità riflettenti e ovviamente spessore. Per questo motivo, per esempio, non tutti i materiali plastici possono essere tagliati al laser: alcuni si deformano, altri ingialliscono nel punto di taglio, altri si carbonizzano o fondono. Uno dei materiali che reagiscono meglio è il PMMA,(polimetilmetacrilato) meglio conosciuto con i nomi commerciali di Plexiglass o Perspex, che reagisce molto bene sia al taglio che all'incisione.

E' importante sottolineare che, in fase di taglio, il raggio "entra" nel materiale fondendolo in modo puntiforme e provocando un leggero surriscaldamento della superfice. Analizzando il taglio al microscopio si nota che il taglio non è perfettamente perpendicolare, ma leggermente svasato: questo problema non è dovuto a una calibrazione approssimativa, del laser bensì a una differenza di calore tra la parte superiore e la parte inferiore del materiale. Maggiore è lo spessore del materiale, maggiore è la possibilità che questa svasatura sia evidente. Il problema viene in qualche modo ridotto lavorando con laser molto potenti: in questo caso il raggio taglia più velocemente e quindi si "sofferma" di meno su un punto. Lo spessore del taglio varia a seconda dello spessore del materiale e, nel caso in cui un taglio è comune a due pezzi, bisogna considerare questo gap per avere dei pezzi con le misure esatte.

Il processo denominato incisione si riferisce alla possibilità di segnare la superfice con una microfusione, una combustione o un'asportazione di materiale. La differenza dipende dalla composizione chimica e dalla reazione al calore: i materiali plastici generalmente subiscono una microfusione, legno e carta una leggera combustione, pietra e ceramica subiscono un asportazione. Alcuni materiali non possono essere incisi e in tal caso si effettua una marcatura. La superfice viene trattata con prodotti che al passaggio del laser impressionano in modo permanente: questa tecnica permette di marcare metalli, superfici specchianti, vetro policarbonato...

A questo punto è importante fare una distinzione tra incisione raster e incisione vettoriale. La prima si ottiene partendo da file vettoriale o da file bitmap. Il laser incide in direzione orizzontale, "per livelli", ovvero lavora come se fosse una stampante ink-jet, fino a completare la grafica impostata. Questo tipo di incisione ha una qualità nei dettagli molto alta e permette di creare sfumature per questo viene impiegata soprattutto per riprodurre fotografie su supporti di vario tipo. Per l'incisione vettoriale il file deve essere appunto vettoriale: il laser impostato con una potenza bassa, segue i tracciati, creando un incisione superficiale poco profonda. I vantaggi di questa tecnica sono la velocità di esecuzione e di conseguenza la drastica riduzione dei costi di lavoro macchina. Di contro, la qualità è sicuramente inferiore e comunque la possibilità di impiegare questa tecnica è limitata ad alcune lavorazioni.