Uno sguardo attento alle tecnologie laser che possono coinvolgere aziende che operano nel campo della comunicazione pubblicitaria. Dagli insegnisti. ai serigrafi, agli stampatori in genere e a tutti aziende che, per i loro prodotti, ricorrono alla marcatura ed al taglio laser.
Per la realizzazione di questa serie di articoli ci siamo valsi della collaborazione della SEI di Curno (Bergamo), un'azienda leader del settore.
Sorgenti laser
Le sorgenti laser più diffuse a livello industriale per le lavorazioni di marcatura laser sono i laser Nd:YAG pompati da lampada o da diodi laser, funzionanti in regime di impulsi giganti e le sorgenti CO2 sigillate eccitate in radiofrequenza. Entrambe le soluzioni sono funzionanti in regime impulsato. Sono da considerarsi preferibili per le caratteristiche di potenza ottica, impulsabilità , modulabilità , compattezza, durata e costo.
La scelta della sorgente è legata al tipo di lavorazione da effettuare, essendo le lunghezze d'onda caratteristiche delle due tipologie di sorgenti fortemente differenti.
I laser Nd:YAG, con una emissione nel vicino infrarosso, sono ampiamente utilizzati per la lavorazione di materiali metallici e plastici sensibili alla lunghezza d'onda di 1064 nm. Caratteristiche peculiari sono la possibilità  di ottenere dimensioni di spot inferiori ai 100 mm, la breve durata degli impulsi (regime di Q-switch), le potenze di picco molto elevate tale da consentire l'incisione di materiali metallici. Due sono le tecnologie utilizzate, genericamente definite pompaggio a lampada, e pompaggio a diodi laser. Esse devono il nome alla modalità  utilizzata per fornire energia al materiale attivo nella generazione della luce laser.
La tecnologia del pompaggio a lampada è la più datata, è caratterizzata da dimensioni elevate e efficienze, in termini di conversione ottico/elettrico, basse, necessita di grossi frigoriferi per la refrigerazione e stabilizzazione della temperatura dell'acqua di raffreddamento, offre la possibilità  di raggiungere potenze elevate a costi contenuti.
Uno dei limiti è dato dalla necessità  di sostituire la lampada ogni 500-1000h di funzionamento.

I laser pompati a diodi sostituiscono la lampada con diodi laser. Esistono due schemi principali di pompaggio: longitudinale e trasversale. Con la prima tecnica si ottengono qualità  di fascio estremamente elevate, solitamente singolo modo, impulsi molto corti, dimensioni molto contenute, le potenze raggiungibili sono però limitate rispetto all'altro schema. Quest'ultimo, oltre a fornire potenze ottiche più elevate, a scapito di efficienze leggermente più basse consente comunque l'ottenimento di fasci laser singolo modo o a basso ordine, tramite filtri spaziali intracavità  posizionabili automaticamente nelle sorgenti più evolute.

La innovativa tecnologia di pompaggio ottico mediante laser a semiconduttore, presenta vantaggi considerevoli rispetto al pompaggio a lampada:
· durata: gli aray di diodi degradano in modo molto graduale, garantendo un funzionamento continuativo di almeno 5000 ore senza significative perdite in termini di prestazione, arrivando fino alle 20000 ore; i laser più qualitativi presentano inoltre un sovradimensionamento del 30-40% della potenza complessiva dei diodi laser, in modo da garantire tempi di vita ancora maggiori in tutte le condizioni di utilizzo.
· efficienza: a causa del miglior accoppiamento fra laser di pompa e cristallo, la potenza elettrica richiesta dal sistema è di circa il 5-10% rispetto a quella richiesta dai comuni laser a lampada; questo porta ad avere la possibilità  di raffreddamento mediante pompe di calore a effetto Peltier o piccoli refrigeratori integrati nel sistema, con riduzioni in termini sia di ingombro che di rumore;
· dimensioni: risultano essere molto più contenute rispetto alle sorgenti convenzionali;
· qualità  di fascio: a causa del ridotto stress termico a cui è sottoposto il materiale attivo, si ottengono qualità  di fascio estremamente elevate e tali da permettere marcature di con dettagli inferiori ai 30 mm · maggiore stabilità  di potenza media e di picco;
· impulsi più corti, per cui le potenze di picco risultano maggiori, e l'interazione con alcuni materiali è più "fredda";
La tecnologia dei laser pompati a diodi risulta essere preferibile nel caso di marcatori posizionati su linee di produzione, dettagli inferiori a 0.1 mm, in tutte le situazioni in cui sia una figura di merito la elevata qualità  della marcatura.
I laser a CO2 utilizzati per marcatura sono del tipo a eccitazione a radiofrequenza, sigillati, dalle dimensioni contenute e funzionanti in regime impulsato con impulsi tipicamente da 3 a 500 ms L'irradianza raggiungibile, non cosଠelevata come per i laser a stato solido con Q-Switch come i precedenti, non consente l'incisione di metalli fortemente riflettenti quali rame, ottone, oro, etc.
Vengono utilizzati per marcatura anche sorgenti dalla potenza media relativamente elevata, generalmente fino a 300 W per la estrema robustezza, la durata, la completa assenza di manutenzione, le dimensioni, l'efficienza (fino al 20%). Il raffreddamento ad aria è solitamente possibile fino a sorgenti da 50 Watt.
Nino Fichera
effenino@tiscali.it
Fine 3^ parte
Per maggiori informazioni:SEI - tel. 0354376016

L'articolo, nelle sue quattro parti, è stato realizzato per Graph Executive ed è stato inserito sui numeri di giugno - luglio/agosto - settembre - ottobre della stessa rivista.

Per ragioni di "peso" non è stato possibile inserire nel testo le tabelle che dovrebbero corredare da questa seconda parte del lavoro, tabelle, comunque, presenti nel testo inserito in Graph Executive.