Applicazione della tecnologia laser nei materiali da costruzione

Grazie alla sua elevata energia e alla sua capacità di agire sui materiali, il laser è il mezzo più semplice da utilizzare per la lavorazione dei metalli, ed è anche quello con lo sviluppo e l'applicazione più maturi sul mercato. I materiali lavorabili includono principalmente lamiere di ferro, acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, rame, leghe di alluminio e altri. Le lamiere di ferro e l'acciaio al carbonio sono spesso utilizzati per la realizzazione di componenti metallici, come ad esempio nelle automobili, nei macchinari edili, nelle condotte di trasporto, ecc., e richiedono tagli e saldature ad alta potenza. L'acciaio inossidabile, invece, è comunemente impiegato in articoli per il bagno, la cucina e utensili da taglio; i requisiti di spessore non sono elevati e un laser di media potenza è sufficiente.

In Cina, lo sviluppo edilizio e infrastrutturale ha registrato una rapida espansione, con un ampio utilizzo di diversi materiali da costruzione. Ad esempio, la Cina consuma la metà del cemento mondiale ed è il paese che utilizza più acciaio. I materiali da costruzione possono essere considerati uno dei pilastri dell'economia cinese. La lavorazione dei materiali edili richiede numerosi processi, quindi quali applicazioni può avere la tecnologia laser in questo settore? Attualmente, le cesoie idrauliche o le smerigliatrici sono utilizzate principalmente per le barre e le strutture portanti degli edifici. La tecnologia laser, invece, trova maggiore impiego nella lavorazione di tubi, porte e finestre.

Lavorazione laser di materiali per condotte metalliche, utilizzati per la costruzione di condotte idriche, gasdotti, fognature, recinzioni, tubi in acciaio zincato e tubi in acciaio inossidabile. Con l'esigenza di resistenza e bellezza nei tubi per il settore edile, anche i requisiti per il taglio dei tubi sono migliorati. Generalmente, i tubi originali prodotti in fabbrica hanno spesso una lunghezza di 10 o addirittura 20 metri. Successivamente, a causa dei diversi scenari di applicazione, è necessario lavorarli in parti di forme e dimensioni diverse per soddisfare le esigenze dei vari settori.

La tecnologia di taglio laser per tubi si è rapidamente affermata nel settore, risultando particolarmente adatta al taglio di tubi metallici di ogni tipo, grazie all'elevato livello di automazione, efficienza e produttività. I ​​tubi metallici per l'edilizia hanno generalmente uno spessore inferiore a 3 mm; una potenza laser di 1000 watt è sufficiente per il taglio, mentre con potenze superiori a 3000 watt si possono ottenere tagli ad alta velocità. In passato, un taglio con mola meccanica richiedeva circa 20 secondi per tagliare un tubo in acciaio inossidabile, mentre con il taglio laser ne bastano solo 2, con un notevole miglioramento dell'efficienza. Pertanto, negli ultimi quattro o cinque anni, le apparecchiature per il taglio laser hanno sostituito gran parte delle tradizionali macchine per il taglio meccanico.

L'avvento del processo di taglio laser per tubi ha permesso di automatizzare le tradizionali operazioni di segatura, punzonatura e foratura, consentendo di tagliare tubi, forare, sagomare e realizzare disegni. Con il taglio laser, è sufficiente inserire le specifiche richieste nel computer e l'apparecchiatura completa automaticamente, rapidamente ed efficientemente il lavoro di taglio. L'alimentazione, il bloccaggio, la rotazione e il taglio di scanalature sono automatici, rendendo il processo adatto a tubi tondi, quadrati, piatti, ecc. Il taglio laser soddisfa praticamente tutte le esigenze di taglio dei tubi, garantendo una modalità di lavorazione efficiente.

Porte e finestre sono una parte importante del settore edile cinese. Tutte le case necessitano di porte e finestre e, a causa dell'enorme domanda, con l'aumento dei costi di produzione anno dopo anno, si richiedono sempre più efficienza e qualità nella lavorazione di porte e finestre. Porte e finestre, reti antifurto, ringhiere e altri elementi sono realizzati in acciaio inossidabile, principalmente lamiere e profilati con spessore inferiore a 2 mm. Il taglio, la fresatura e la sagomatura di alta qualità di lamiere e profilati in acciaio inossidabile possono essere ottenuti tramite tecnologia laser. Oggi, la saldatura laser portatile è molto pratica e viene utilizzata per la saldatura senza giunzioni di parti metalliche di porte e finestre. In questo modo, non si creano più spazi vuoti o giunzioni a vista come nella saldatura a punti, garantendo prestazioni e aspetto migliori a porte e finestre.

Il consumo annuo di porte e finestre, reti antifurto e parapetti è enorme, e l'utilizzo di laser di piccola e media potenza consente di realizzare operazioni di taglio e saldatura. Tuttavia, poiché la maggior parte di questi prodotti viene realizzata su misura in base alle dimensioni dell'abitazione e commissionata da piccole aziende di installazione di porte e finestre o da imprese di decorazione, le tecniche più diffuse rimangono ancora il taglio con mola, la saldatura ad arco, la saldatura a fiamma e così via. Esiste quindi un ampio margine di miglioramento per la tecnologia laser, che potrebbe sostituire i metodi tradizionali.

Possibilità di lavorazione laser di materiali da costruzione non metallici: i materiali da costruzione non metallici, principalmente ceramica, pietra e vetro, vengono lavorati principalmente con mole abrasive e lame meccaniche, affidandosi completamente all'operazione manuale, al posizionamento manuale e al taglio che produce grandi quantità di polvere, detriti e rumore fastidioso, con un potenziale rischio per la salute. Oggi, sempre meno giovani sono disposti a svolgere questo tipo di lavorazione. Questi tre tipi di materiali da costruzione sono soggetti a possibili cedimenti e rotture. La lavorazione laser del vetro è stata sviluppata, poiché la composizione del vetro, a base di silicati e quarzo, reagisce facilmente con il raggio laser per ottenere l'effetto di taglio. La lavorazione del vetro è stata oggetto di numerose discussioni. Mentre la ceramica e la pietra, il taglio laser è attualmente poco considerato e necessita di ulteriori approfondimenti. Trovando la banda e la potenza laser adatte, si potrebbe tentare di tagliare anche ceramica e pietra, ottenendo un taglio silenzioso e con meno polvere. Spero che in futuro ci saranno aziende nazionali che cercheranno di fare progressi in questo campo.

Esplorazione delle applicazioni di elaborazione laser in tempo reale: nei cantieri edili residenziali, nelle autostrade, nei ponti, nelle ferrovie e in altri progetti infrastrutturali, è spesso necessario posare molti materiali in loco. La lavorazione dei pezzi con apparecchiature laser è spesso limitata all'officina, per poi trasportare i pezzi in un secondo luogo di applicazione. Pertanto, un'importante direzione per lo sviluppo futuro della tecnologia laser potrebbe essere quella di esplorare come le apparecchiature laser possano essere utilizzate per la lavorazione in tempo reale direttamente sul luogo di applicazione.