Macchine waterjet e impianti taglio laser a confronto
Nel mondo dei metalli, acciaio al carbonio, inox e alluminio, la maggior parte degli operatori è dotata di macchine taglio laser, fino a qualche anno fa con la tecnologia co2 mentre oggi con la fibra ottica. L’incremento generale di potenza disponibile su macchine taglio laser negli ultimi anni, ha permesso di salire di spessore ed anche di affacciarsi ai materiali non ferrosi.
Il settore taglio a getto d’acqua
Fino ad oggi, le macchine waterjet vengono viste come macchine lente e tuttavia maggiormente adatte a materiali diversi dai metalli. Negli ultimi anni è stato largamente ribaltato questo credo popolare, le pompe ad alta pressione di nuova generazione e i nuovi orifizi in diamante hanno spinto maggiormente la tecnologia waterjet nel campo degli acciai e delle leghe di alluminio.
La differenza tra la tecnologia laser fibra e il waterjet
Partendo dal concetto che le 2 tecnologie non sono mai in competizione tra loro, andrebbe detto che un centro specializzato in lavorazioni di taglio laser conto terzi, dotandosi di una macchina waterjet potrebbe entrare nel campo delle lavorazioni di qualità anche su spessori elevati.
Oggi una macchina laser può tagliare spessori elevati, lamiere in acciaio al carbonio fino al 25 mm e acciaio inox fino a 30 mm, tuttavia esistono grandissimi limiti tecnologici, per esempio nei fori di piccola dimensione su alto spessore, nell’ottenere spigoli vivi e per ultimo, forse il più importante la finitura del bordo di taglio. Una macchina taglio laser fibra ottica, tagliando acciaio inox con alta pressione, per sua natura lascia un bordo di taglio molto rugoso. Anche se la disponibilità di potenza ha raggiunto la soglia dei 30 kw nelle macchine laser, il problema dell’elevata rugosità di taglio è ancora davvero molto elevato. Va ricordato inoltre che i laser di così alta potenza hanno consumi energetici elevati e nell’acciaio inox con spessori da 8 mm in su hanno consumi di azoto variabili da 100 m3/h fino a 180, quindi costi orari elevati.
Una macchina waterjet, con circa 40 kw/h è in grado di lasciare un bordo totalmente liscio, con rugosità davvero ridotte. Le macchine waterjet, hanno per loro natura un processo di taglio a freddo, in assenza di calore e in assenza di un gas come l’ossigeno, non c’è nessun tipo di combustione del materiale, nessun tipo di alterazione termica che possa temprare o cambiare la struttura di ciò che si sta tagliando. Quindi questo taglio a freddo in parole povere avviene attraverso l’erosione del materiale a causa dell’impatto con una miscela di acqua e abrasivo ad alta pressione
Perché un centro lavorazioni laser guarda alla tecnologia waterjet?
Chi già dispone di macchine laser fibra ottica, sa bene quali sono i limiti di taglio, oggi per realizzare grandi contorni le macchine sono davvero efficienti, tuttavia esiste ancora il limite nel fare spigoli vivi e piccole geometrie su spessori elevati. Per questi motivi, molte volte una macchina waterjet si inserisce molto bene in un parco macchine composto da impianti taglio laser lamiere, può essere il centro di lavoro per tagliare tutti i materiali difficili.
Bene o male, tutti gli utilizzatori di macchine laser hanno richieste da clienti dove il bordo di taglio deve essere assolutamente liscio, la tecnologia laser fibra ottica per sua natura non può soddisfare queste necessità, il taglio nei materiali come inox, alluminio, ottone e rame è visibilmente rugoso, spesso non adatto ad applicazioni nel settore arredamento, farmaceutico ed alimentare.
Chi si occupa di macchine taglio laser sa benissimo che gli investimenti nel settore, per una macchina affidabile e con buone performance costa in media da 300.000 € a 700.000 €.
Le macchine waterjet hanno costi decisamente più bassi, già con 150.000 si può iniziare ad avere una buona macchina in grado di tagliare materiali metallici, marmo, vetro, materie plastiche e materiali compositi. Salendo di prezzo si possono avere macchine più complesse, per esempio con testa di taglio a 5 assi, modulo cambio tavola automatico ed infine l’opzione per il taglio waterjet di tubi tondi con diametri fino a 610 mm.
Ritornando al fatto che il processo di taglio a getto d’acqua avviene per erosione del materiale, quindi non per combustione come nel laser, esistono davvero molto meno parametri da regolare.
Gli utilizzatori di macchina laser, sanno benissimo che per realizzare spessori elevati, dettagli con spigoli vivi e microforature, servono operatori in grado di regolare moltissimi parametri. Nel laser un operatore deve conoscere la frequenza, il duty, la gestione focale, la tipologia di ugello, la modulazione ed infine sapere dosare la potenza geometria per geometria.
Nel processo di taglio waterjet, tutto è più semplice e i parametri da conoscere sono davvero molto meno, sostanzialmente vi è la velocità di avanzamento, la pressione, il dosaggio di abrasivo e la distanza dell’ugello dal materiale, quindi davvero pochi parametri.
La programmazione di una macchina waterjet
Chi è già programma macchine taglio laser sa benissimo che per adattarsi ad un waterjet non incontrerà nessun tipo di problema. Tutto parte con l’importare un dwg o dxf e selezionare le geometrie da tagliare, successivamente creare un nesting ed inviare il programma di taglio in macchina, un processo che si apre e si chiude in 5 minuti di lavoro.
Opportunità di mercato con un waterjet
Per un centro taglio laser conto terzi, l’acquisto di una macchina taglio a getto d’acqua e abrasivo apre ad un mondo infinito di opportunità. Un centro di lavoro waterjet da la possibilità di affacciarsi a settori del tutto sconosciuti ad un centro taglio laser, di fatto aumentando i propri settori si riduce il rischio di impresa legato alla mono settorialità. Si può passare dal lavorare i soli metalli al lavorare materie plastiche, materiali compositi, legno, multistrato, vetro, marmo e pietra. In molti casi si possono creare prodotti che coinvolgono sia le macchine taglio laser che le macchine taglio a getto d’acqua, per esempio combinare acciaio inox con plastica o marmo.
Waterjet e il settore delle officine meccaniche
Nel settore dell’asportazione truciolo è sempre più comune utilizzare acciai con durezze elevate, materiali resistenti all’abrasione e quindi davvero difficili da lavorare. Per esempio gli acciai antiusura della famiglia Hardox® di SSAB, con durezze e resistenze elevatissime, spesso mettono a dura prova le macchine utensili, la durezza del materiale si avvicina a quella dell’utensile creando un’usura davvero elevata. Questa problema viene sempre più spesso risolto creando semilavorati utilizzando macchine waterjet. Si realizza il perimetro esterno e le lavorazioni principali con il taglio acqua e con la macchina utensile si fanno solo lavorazioni di rifinitura. Di fatto combinare le lavorazioni tra un centro di lavoro waterjet e un centro di lavoro ad utensile limita drasticamente l’usura degli utensili nella lavorazione di acciai resistenti all’abrasione.
Produzione di componenti meccanici
Esistono casi nei quali il numero dei pezzi da produrre è limitato, i tempi di consegna sono stretti e vi sono figure geometricamente complesse. Queste condizioni sono ideali per ottenere beneficio dal waterjet, il getto d’acqua e abrasivo a 3800, 4100 oppure 6200 bar, consente di realizzare componenti in metallo anche con spessori elevati. L’officina meccanica, con il proprio impianto waterjet riesce a rendersi indipendente dalle lunghe attese dei fornitori esterni di materiale pre-lavorato.
Nessun indurimento del bordo di taglio
A contrario dei processi di taglio che avvengono attraverso la combustione del materiale, per esempio ossitaglio, taglio plasma e taglio laser, il taglio ad acqua avviene per erosione e a freddo. Questo taglio a freddo, evita qualsiasi tipo di indurimento del materiale, che specialmente negli acciai antiusura resistenti all’abrasione, ridurrebbe la vita degli utensili per le lavorazioni successive.
