Sistemi di taglio laser tubo: valutare prima di investire - Criteri tecnici, organizzazione della produzione, target mercati/clienti

Il taglio laser tubo è una tecnologia imprescindibile nella lavorazione industriale e nel taglio di tubi e profili. I sistemi di taglio laser tubo offrono un'ampia gamma di possibilità, in particolari per quel che riguarda le aperture interne, spesso impossibili da realizzare con i metodi classici (segatura, fresatura, foratura, ecc.).
 

La varietà dei materiali che possono essere tagliati è notevole: si va dai tubi rotondi ai quadrati e rettangolari, ai piatti, ai profili aperti a forma di L, di U o più particolari. Per quanto riguarda i materiali, viene usato l'acciaio in tutte le sue varianti, come ad esempio gli inossidabili, l'alluminio, il rame, l'ottone.

Tantissimi e vari sono i campi in cui si ricorre all'uso di tubi e profilati quando il prodotto da realizzare presenta:

• un design molto elaborato, come per esempio nell'ambito dell'arredo urbano, d'ufficio o d'interni, nel settore edilizio (ringhiere, cancelli, recinti, ecc.), in quello nautico e in molti altri.
   

• dei vincoli tecnici di progettazione, come nel caso della produzione di rimorchi o di materiale agricolo, di macchinari speciali, della fabbricazione di capannoni industriali, nel settore dell'energia, ecc.
   

D'altro canto i sistemi di taglio di tubi e profilati offrono una grande libertà di lavorazione che permette di elaborare assemblaggi tecnici. Così ad esempio le intersezioni tubo-tubo o tubo-lamiera possono essere assemblate o preassemblate con un sistema di clips, con degli incastri o con delle alette o delle staffe di fissaggio o di posizionamento. Sono tutte soluzioni tecniche a disposizione del progettista che permettono di migliorare la produttività nelle fasi di assemblaggio meccanico o durante la saldatura.

Quali sono gli aspetti da considerare prima di investire in un sistema di taglio laser tubo? Come valutare il grado di precisione e di repetibilità di una macchina? Come essere produttivi, ovvero come ridurre il rapporto tra il tempo di configurazione e il tempo di taglio?

In quest'articolo Metal-Interface ha intervistato Davide Rebessi, product manager dei sistemi di lavorazione tubi presso Bystronic. Davide condivide le problematiche affrontate dai fabbricanti e dai subfornitori di tubi e profili.
 

I sistemi di taglio laser tubo sono soggetti ad un calo del grado di precisione e ciò per due motivi principali:

• I tubi e i profili non sono mai del tutto dritti: si verifica una sorta di effetto 'freccia'.
  
  Più il diametro/le dimensioni dei tubi e profili sono ridotte, più questo fenomeno si accentua. Durante il taglio risulta quindi complicato lavorare il tubo rispettando la posizione delle aperture, in particolare rispetto alle altre forme tagliate

  

  
  Davide Rebessi spiega che «le macchine laser tubo possono essere munite di un sistema di 'scanning laser' per soppesare il restringimento del tubo e correggere quindi la traiettoria della testa di taglio posizionandola in maniera precisa in funzione dell'effetto "freccia". La tolleranza finale è così di circa 0,2 mm. »
  
  Il vantaggio dello 'scanning' è il calcolo istantaneo che permette di ottenere una perdita di produttività quasi nulla rispetto ai sistemi con tastatore meccanico che necessitano che il pezzo venga ad un certo punto tastato e che l'operatore adatti di conseguenza la configurazione.
  
  Davide Rebessi aggiunge che «sfortunatamente lo 'scanning' dei tubi è proposto molto raramente sulle macchine che tagliano tubi con un diametro minore di 150 mm. Eppure è proprio sui tubi che hanno diametri più piccoli che sarebbe più utile!»
   

• Il secondo fattore è legato all'avanzamento del tubo durante la fase di taglio: questo spostamento disturba la precisione del taglio.
  
  Davide Rebessi ci spiega che «per ottenere un taglio più preciso bisogna ridurre le vibrazioni e l'unico modo per riuscirci è scindere l'operazione di spostamento del tubo da quella del taglio laser. È una scelta da fare in funzione delle produzioni e del livello di tolleranza atteso. Cosa bisogna privilegiare: la qualità o la produttività?»
   

La velocità di taglio di tubi e profili è un aspetto importante ma che non deve occultare la produttività globale dell'attrezzatura. In effetti il tempo impiegato per la configurazione al momento del lancio della produzione può impattare fortemente la produttività, soprattutto quando si lavorano serie piccole o medie. Il rapporto tra il tempo di funzionamento della testa di taglio laser e il tempo globale fornisce un'indicazione interessante per valutare la performance.
 

• Tempo di configurazione di una macchina da taglio laser per tubi/profili
  
  Quando le produzioni consistono in lotti di serie piccole e medie è essenziale poter ottimizzare i tempi di configurazione. Questi hanno un impatto spesso più importante del taglio stesso.
  
  Davide Rebessi insiste sulla necessità di «automatizzare al massimo le fasi di preparazione e di avvio in produzione degli ordini di fabbricazione.»
  
  E insiste quindi su 3 aspetti che devono poter essere automatizzati almeno da coloro che producono piccole e medie serie:
  «la gestione della focale sulla testa di taglio laser, il sistema di serraggio/mandrini che deve adattarsi a tutti i tipi di tubi e profili da produrre, e la configurazione del manipolatore che permette di mantenere il tubo sulla macchina.»
   

• La velocità di produzione della macchina da taglio laser tubo
  La potenza del laser e la velocità di spostamento degli assi sono anch'esse da tenere in conto.
  
  D'altronde Davide Rebessi precisa che «su spessori inferiori ai 3 mm il movimento simultaneo del tubo e del fascio laser permette di migliorare la produttività dell'8/10 %. E su questo fattore ci sono altri aspetti da analizzare nel dettaglio.»
   

• Il flusso di produzione e l'ottimizzazione della zona di installazione della/e macchina/e laser tubo
  
  A causa della struttura dell'officina e della mancanza di spazio può essere utile riflettere sul posizionamento della macchina. La possibilità di invertire la zona di carico/scarico permette ad esempio di migliorare a volte i flussi di produzione.
  In una zona con più macchine, il posizionamento a specchio delle parti dedicate al taglio laser permette di gestire in maniera ottimale due macchine in una stessa zona. In questo modo un unico operatore può gestire simultaneamente due macchinari.
   

Per concludere proponiamo un breve promemoria con qualche domanda utile per elaborare delle specifiche di cui tenere conto per investire in una macchina da taglio laser tubo:
 

• Qual è la tipologia di produzione: prodotto proprio, outsourcing, quantità da produrre, ecc.?

• Quali sono i diametri, gli spessori, le forme di profilo, i tipi di tubo, ecc. che voglio poter realizzare?

• Quali sono i requisiti dal punto di vista della precisione e in particolare della tolleranza?

• È necessario che il sistema interagisca a monte con un software di progettazione?

• Fare una selezione dei pezzi che rappresentano il flusso di produzione previsto. Evitare la trappola di concentrarsi solo su un pezzo determinato, che magari è poco rappresentativo, anche se attualmente è particolarmente difficile da trattare.

• Come organizzare l'officina e i flussi di produzione, e in particolare il carico della materia prima e lo scarico dei pezzi tagliati?

• Come posso distinguermi dai concorrenti con questa nuova macchina laser tubo, soprattutto se sono un subfornitore? Quali mercati e clienti voglio sviluppare?