Cómo adaptar la tecnología de corte láser actual a los requisitos de aplicación

Cómo adaptar la tecnología de corte láser actual a los requisitos de aplicación

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El corte láser, también denominado troquelado digital, utiliza láseres altamente potentes para vaporizar los materiales en el recorrido del haz. El encendido y el apagado del rayo, y la manera en la que se dirige el recorrido, tienen su efecto sobre los cortes específicos que la pieza requiere. Debido a que los recortes se vaporizan, desaparecen la labor manual y los complicados métodos de extracción que se necesitan para la eliminación de los pequeños desechos.

Estos principios básicos son tan ciertos hoy en día como cuando los sistemas de corte láser se empezaban a utilizar con fines industriales en los años 80. Sin embargo, avances recientes en esta tecnología, y especialmente los que se relacionan con la sofisticación de la ingeniería de software de los controles, han generado mejoras significativas en el tipo de producción que se puede esperar. Los sistemas actuales de menor costo tienen capacidades superiores a los sistemas más caros que se diseñaban hace unos años. Como resultado, los sistemas más modernos pueden consistentemente cortar diseños más complicados en una amplia variedad de substratos y con mayores tolerancias que antes.

El desafío para quienes invierten en tecnología de corte láser es incorporar máquinas que se adapten bien a los requisitos de la aplicación. Aún se pueden encontrar en el mercado sistemas de este tipo que requieren un compromiso en la calidad o la producción, algo que no debería ocurrir debido al avance de la ingeniería en materia de tecnología de corte.

Por otra parte, aquellos con requisitos de aplicación más sencillos por lo general se adaptan bien a los modelos económicos de los sistemas de corte láser, que son lo suficientemente potentes y versátiles para los trabajos presentes. En este documento técnico expondremos cómo adaptar la tecnología los requisitos de aplicación.

Además, ofreceremos reflexiones sobre cómo diversas características de los sistemas de corte láser se transforman en capacidades para la calidad y la producción, como se resume en el siguiente cuadro.

Elección entre el sistema de corte láser versus el troquelado con herramientas
El paso preliminar para obtener la tecnología apropiada de corte láser es determinar si las capacidades de esta tecnología representan una buena incorporación a su departamento de acabado.

Las cortadoras láser tienen muchas ventajas si se les compara con los sistemas de troquelado con herramientas. La mayor parte de estas ventajas proviene del hecho que las cortadoras carecen de herramientas. Por esta razón, se anulan los costos asociados a repuestos o a demoras en la producción debido, al tiempo que se requiere para fabricarlos. Este es el motivo principal del por qué las cortadoras láser brindan un segmento de prototipo rápido para aquellos que las usan.

Los sistemas de corte láser se denominan troquelados digitales, ya que pueden tomar cualquier imagen digital vectorial e importarla en el software que se utiliza para preparar la tarea. Hoy en día, los mejores sistemas de corte de este tipo pueden realizar la configuración a partir de las imágenes importadas, en apenas unos minutos. El término “troquelado digital” hace referencia a esta ventaja que ofrecen los sistemas sin herramientas, especialmente cuando se utilizan con impresoras digitales. Esta combinación permite pasar de la pieza al producto terminado en apenas unas horas, para pequeñas series.

En el corte mecánico con herramientas existen limitaciones intrínsecas entre el borde y el material. Los sistemas de corte láser eluden esta situación, y permiten que se puedan manejar muchos materiales difíciles o imposibles de usar con los sistemas de corte con herramientas.

Por ejemplo, es más fácil trabajar adhesivos con los sistemas de corte láser, debido a la tendencia de estos materiales de pegar los trabajos en las soluciones mecánicas. Por otra parte, la capacidad de los sistemas sin herramientas de manejar con seguridad substratos finos, es una gran ventaja. En estas aplicaciones, el registro de corte a impresión no está obligado a las limitaciones físicas del pesado troquel interactuando con sustratos endebles.

Otro ejemplo es el mejor manejo de materiales abrasivos, que literalmente desgastan los troqueles mecánicos de tal manera que cortarlos con sistemas mecánicos es muchas veces tan costoso que resulta prohibitivo, debido a que se deben reemplazar los troqueles continuamente. También en este caso, los sistemas sin herramientas evitan el problema por completo.

La facilidad relativa con la que los sistemas de corte láser crean características especiales también es una ventaja considerable. Las perforaciones, las muescas, los cortes con poca presión (kiss cuts), la numeración consecutiva, el hendido, la personalización y otras características especiales se realizan sin dificultad. Esto ocurre especialmente con la tecnología actual, que utiliza ingeniería de software superior para controlar con precisión el movimiento de los haces. De hecho, la única limitación física relevante en los sistemas de corte láser es el ancho de los haces. Por ejemplo, en campos de trabajo de 200mm x 200mm o mayores, puede ser tan pequeño como de 210 micras, en los mejores sistemas, mientras que cualquier sistema con troquel tendría problemas al realizar esquinas a menos de 30 grados, trabajo que no representa ningún desafío para un sistema de corte láser.

Así mismo, esta tecnología permite saltar el paso de crear dispositivos mecánicos para facilitar la extracción de partes, como típicamente se requiere con los mecanismos con herramientas.

Los sistemas de corte láser tienen limitaciones, como ocurre con cualquier tecnología, pero también hay conceptos erróneos con respecto a cuáles son. Por ejemplo, se cree que las cortadoras láser son sólo herramientas de prototipo y no cumplen con los requisitos de series de producción completa. Si bien en algunas aplicaciones el corte puede ser más lento en comparación con las prensas de pletina, troqueladoras rotativas o prensas de escote de registro óptico, los sistemas láser actuales son considerablemente más rápidos que los sistemas anteriores, del mismo tipo, que solían predominar.

Por cierto, la mayor parte de los usuarios de los sistemas de corte láser actuales los utilizan para sus líneas de producción completa. Por un lado, las contemporáneos son por lo general de rayo de tipo galvo (galvanométrico) que realizan ajustes minuciosos en ángulos de espejo para mover los haces a través del material. Este mecanismo es considerablemente más rápido que los sistemas gantry con plotters XY, que físicamente mueven los rayos por completo o toda la hoja del material, no sólo los haces. La tecnología de punta galvo lleva esta actualización de velocidad al siguiente nivel, mejorando el software para reducir unos milisegundos en muchas operaciones, mediante un efecto combinado de mejoras significativas en la velocidad. Cuanto mayor es el voltaje, más rápido procederán los cortes en la mayoría de las aplicaciones.

La diferencia hoy en día está en que los láser más veloces de 200 vatios y 400 vatios, que eran increíblemente costosos hace cinco años, ahora están disponibles a un precio competitivo. Estos equipos nuevos también producen un resultado de alta calidad, que a la vez asegura que un producto terminado parejo y constante, a velocidades más altas.

El resultado final de todas estas mejoras de velocidad combinadas es que las cortadoras de láser actuales realizan más que muestras de prototipos, se utilizan para producciones completas sin generar cuellos de botellas en la producción. En muchos casos no resulta coherente lo que informan los fabricantes en cuanto a la velocidad de corte lineal. La velocidad de corte real se determina tanto por la complejidad de la pieza como por la habilidad del software de control para optimizar el corte en esa geometría, como se explica a continuación.

Otro concepto erróneo es que este sistema supone una operación peligrosa que satura el lugar de trabajo con riesgos de seguridad. En realidad, estas soluciones de corte son de diversas maneras una alternativa más segura que los sistemas con herramientas. La instalación inicial del sistema de corte láser se ocupa de eliminar la posibilidad de que haces descarriados generen peligros en el lugar de trabajo si los operarios no utilizan lentes de seguridad. Los sistemas con herramientas, por otra parte, generan un riesgo continuo de lesiones a los trabajadores si no se operan como corresponde. Si bien dichos accidentes no son comunes, pueden resultar catastróficos. Lesiones costosas a las herramientas son, de alguna manera, más comunes, como cuando los técnicos dejan tornillos pequeños en el área de corte, lo que desencadena la destrucción o el daño de piezas hechas a medida.

También se piensa, y acertadamente, que los sistemas de corte láser no pueden manejar todos los substratos. Sin embargo, esas limitaciones siguen reduciéndose junto con una mejor ingeniería de tecnología de corte. Por ejemplo, los substratos de policarbonato que se utilizan solían estar lejos del alcance de esta tecnología, debido a la tendencia de las cortadoras de dejar bordes con partes deficientes y/o con una decoloración marrón oscuro en el substrato. Esto todavía es cierto en los policarbonatos gruesos, pero no lo es con los finos.

Por desgracia, todavía se pueden encontrar sistemas de corte láser en el mercado que dejen decoloraciones en los policarbonatos finos, pero no hay motivo para conformarse con esta tecnología de calidad inferior Muchos todavía creen que el PVC (cloruro de polivinilo) no se adapta bien a esta tecnología, pero ese concepto también está desactualizado. Es posible cortar materiales de PVC, siempre y cuando cerca del haz se coloquen componentes adicionales para proteger la máquina de la acción corrosiva de los derivados del PVC, y siempre y cuando se coloquen sistemas de filtración adecuados para proteger a los operarios de los gases nocivos.

La verdadera desventaja de la tecnología de corte láser, y el motivo por el cual la mayor parte de las empresas que utilizan estas cortadoras la emplean junto con otro sistema con herramientas, es que es menos rentable para muchas aplicaciones relativamente sencillas, en largas series que se pueden realizar mediante el sistema mecánico. Si la parte geométrica es fácil de lograr para la herramienta física, si el substrato no es muy fino, muy pegajoso, muy abrasivo o de alguna manera muy problemático para un troquel, y especialmente si implica una tirada relativamente larga donde el costo del troquel, se torna un factor insignificante, las cortadoras con herramientas (prensas de pletina, troqueladoras rotativas, tecnología de prensas de escote controladas electro-ópticamente) por lo general resultan ser la mejor opción de acabado.

Estándar de calidad y marcado suave
Los sistemas de corte láser que se diseñaron hace unos años, por lo general no están a la par con los desafíos de los diseños de corte complejos, en especial cuando existen muchos ángulos agudos en la geometría de la pieza. Todavía se pueden encontrar hoy en día sistemas inferiores, repletos de problemas de calidad, que por lo general se evidencian en las perforaciones al comienzo y en las paradas de las secuencias de corte o quemaduras.

Por ejemplo, la  Figura 1  muestra las dificultades que tiene una máquina de corte de este tipo, menos sofisticada, cuando se requieren giros en ángulos agudos. Aquí se pueden visualizar las marcas evidentes de quemaduras en los puntos de giro, donde los rayos permanecieron más tiempo. Se puede considerar la analogía entre un coche al girar, y la necesidad típica de desacelerar para poder lograrlo. Aquí, la desaceleración fue tan pronunciada que se produjeron quemaduras en los puntos críticos.

La  Figura 2  muestra la máquina de corte láser que tiene el problema opuesto: en un intento por evitar las quemaduras que se muestran en la  Figura 1 , los haces se aceleraron. Sin embargo, el control de este cambio en la velocidad no fue adecuado. En vez de obtener las esquinas angulosas que la pieza requería, los bordes están redondeados. Aquí, los rayos se mueven demasiado rápido para poder realizar los detalles requeridos.

Las actualizaciones en la ingeniería del software de las mejores máquinas de corte láser eluden estos históricos problemas de calidad.

El marcado suave, donde los movimientos del láser están mejor sincronizados con la geometría de la pieza, y están estrictamente controlados durante toda la secuencia de corte, elimina los problemas de quemaduras y realiza los ángulos agudos que se requieren, como se muestra en el primer plano de la  Figura 3  y en el producto final de la  Figura 4 . Los sistemas más antiguos, con frecuencia dejaban perforaciones al comienzo del corte debido al tiempo que llevaba desplazar el cabezal del escáner (espejos que dirigían el haz del láser) lejos del punto inicial.

Por otra parte, los sistemas de corte láser de mejor calidad de hoy en día crean mejores bordes, no dejan perforaciones al comienzo de los cortes, ni quemaduras en los giros de las esquinas angulosas. Esto no se debe a que se utilicen mejores rayos, sino a que algoritmos más precisos mejoran el control de los movimientos de los espejos. El marcado suave no es una pequeña proeza fácil de lograr, por el software de control de estos sistemas, y sólo se debió a que los fabricantes de estas tecnologías han hecho inversiones significativas en investigación y desarrollo para mejorar la ingeniería que puede proporcionar el marcado suave y sin defectos que requieren la mayor parte de las aplicaciones.

Para ejemplificar cómo la velocidad de corte posiblemente afecta la calidad, tenga en cuenta las Figuras  5, 6, 7 y 8  que muestran el corte láser de una caja plegadiza pequeña. En la  Figura 5 , la frecuencia de la potencia del láser es muy lenta, 10 kHz, por lo que los pulsos simples le dan al producto una apariencia más similar a una línea punteada, en contraposición con el corte de línea continua que se desea.

La  Figura 6  muestra un corte sin algoritmos para optimizar los movimientos del láser, a fin de obtener una mejor geometría y velocidad de corte cuando funciona a una velocidad alta. Pero aquí, el proceso fue demasiado rápido para que los espejos del cabezal del escáner siguieran los contornos de la pieza en forma sincronizada. El resultado no es exacto. Los contornos que deben ser angulosos son redondeados. Lo que se observa es el resultado de un corte menos sofisticado, donde la masa de los espejos del cabezal del escáner, así como los factores necesario para mover esta masa, no son manejados adecuadamente por el software.

Estos problemas se evidencian más cuando la velocidad de corte se duplica, como se observa en la  Figura 7 . Por el contrario, los sistemas de corte láser que pueden adaptar la velocidad a la geometría de la pieza y optimizan el encendido y apagado de los haces como corresponde, se observan en el resultado de calidad con grandes mejoras de la  Figura 8 . Aquí, los algoritmos que utiliza el software pueden concordar con la velocidad de corte del diseño, en forma optimizada.

La calidad mejorada de los actuales sistemas de corte láser no sólo se observa en el borde superior, sino en la más consistente precisión, que se logra con el nivel nuevo de integración de sistemas en las máquinas de primera calidad. Por ejemplo, los sistemas anteriores no tenían forma de compensar la rotación en el campo de trabajo que se pudiera ocasionar a medida que el material se desplaza por las máquinas. Los sistemas de primera calidad actuales no sólo utilizan cámaras de alta resolución, sino que integran la información de la cámara con el software del láser que controla el corte. Esto significa que los sistemas de cámaras determinan los valores de desplazamiento X/Y y los comunican al software de control del rayo, que se ajusta según corresponde. Si una máquina no integra la información del sistema de cámara a los controles de corte, no tiene manera de realizar las correcciones necesarias. La estrecha integración de sistemas donde un componente (la cámara) comunica a otro (el cabezal del escáner) es la clave del resultado de calidad superior de las cortadoras de primera calidad de hoy en día.

La calidad de la fuente del láser en sí misma también afecta el resultado. Láseres mejores con tamaños de haces menores (por ejemplo, 210 micras) facilitarán los cortes más precisos, si el software de control utiliza algoritmos avanzados para desplazar el haz reducido y con mejor forma.

Los láseres de mejor calidad junto con el software de control también evitarán el calor excesivo que puede estropear el trabajo en aplicaciones de etiquetas donde las altas temperaturas puede derretir los substratos en los papeles adherentes, dificultando el retiro de las etiquetas en los pasos de producción subsiguientes.

El tipo de tubo láser que un sistema utiliza (abierto o cerrado) también afectará la forma en que se controlará el rayo y la calidad del producto final. Si bien los láseres no sellados abiertos están mejorando la calidad, todavía no están al alcance de los requisitos de muchas aplicaciones. Existen diversos problemas intrínsecos en el diseño del tubo láser abierto. El CO2, por lo general, es uno de los diversos gases de estos tubos, con helio, nitrógeno e hidrógeno generando el equilibrio. La proporción de cada uno de estos gases en la mezcla puede afectar la potencia del haz. Esta proporción se puede modificar en el diseño de un cilindro abierto.

Con los diseños del tubo abierto existe el requisito de cambiar con frecuencia uno de los tanques de CO2. Esto hace que sea casi imposible guardar las configuraciones, porque casi siempre existe una diferencia entre las proporciones de mezcla de gas de un tanque de CO2, a otro. Esto afecta la potencia del rayo y la calidad del producto final. Para lograr el mismo corte, el operario necesita corregir los ajustes cada vez que cambian los tanques, y aún así, pueden existir variaciones. Por otra parte, los tubos sellados no tienden a cambiar la composición de proporción de gas y sólo requieren un cambio cada 10.000 o más horas de funcionamiento. Esto logra una mejor capacidad de control del corte que permite obtener resultados consistentes.

Velocidad de corte Vs. velocidad de material
Los sistemas de corte láser actuales son más rápidos por diferentes motivos. Uno de ellos es que los haces de alta potencia que funcionan más rápido son más asequibles, de manera que la mayor parte de los usuarios de esta tecnología optan por los sistemas de 200-vatios+. En segundo lugar, los algoritmos más sofisticados que se utilizan en las máquinas actuales de mejor calidad pueden reducir milisegundos de cada operación, que a su vez, hacen que las velocidades de corte sean más rápidas. En tercer lugar, y como razón más importante del porqué las máquinas láser de mejor calidad actuales son más rápidas, es que son capaces de optimizar la secuencia de corte, lo cual produce velocidades de material más rápidas.

Para ejemplificar el impacto que tiene el software para optimizar la velocidad del material vea el primer ejemplo del mapa de los EE.UU. que se muestra en las Figuras  9 y 10  En cada figura, las líneas de puntos azules muestran dónde se detuvo el rayo mientras el equipo se repone para el próximo corte. En la  Figura 9  una secuencia se muestra donde no existe optimización. En dicho corte no optimizado, el trayecto sigue las líneas de cómo la imagen con vectores trazados se creó por primera vez con Solidworks o un software similar. Esta secuencia es tan lenta que el material no podría avanzar en forma intermitente. En la  Figura 10  se ve una mejora significativa en la velocidad del material que se realiza automáticamente mediante algoritmos sofisticados en el software de control.

Esta velocidad mejorada del material se determina durante la configuración de la tarea, antes de ejecutarla. Un segundo paso durante la configuración se muestra en las Figuras 11 y 12 , donde la velocidad de avance máxima es 17% mayor y se obtiene dividiendo una sola imagen del mapa de los EE.UU. en dos imágenes separadas, y optimizando la velocidad del material para la imagen dividida. Esta optimización también la realiza automáticamente el software. De hecho, puede alertar también al operario si es mejor cortar la geometría como una, dos, cuatro o más imágenes.

La tecnología de corte láser de primera calidad actual puede "coser" estas múltiples imágenes en forma pareja, que en este caso se realiza para maximizar la velocidad del material, y en otros casos para permitir cortar un diseño con dimensiones más largas que el ancho del campo de trabajo de la cortadora láser.

Es importante no confundirse con lo que argumentan diversos fabricantes sobre las velocidades de corte, y esto no es particularmente relevante a la velocidad del material en muchas aplicaciones, que es el aspecto principal en la producción real.

Las Figuras 13 y 14  muestran el diseño de borde festoneado creado con tecnología más antigua que no se puede optimizar para velocidad del material, y el mismo diseño creado con las cortadoras láser actuales que sí pueden optimizar las secuencias de corte. La velocidad de marcado (denominada velocidad de corte) es de 0,6 segundos en ambos casos. Sin embargo, la secuencia de corte que no se optimiza para la velocidad del material procede a aproximadamente 9% de la velocidad del material que se muestra en la  Figura 14 , donde la secuencia se optimiza para la velocidad del material.

Vale la pena tener en cuenta que optimizar únicamente la velocidad de corte puede ocasionar velocidades de avance más lentas, y los que compran los sistemas láser están advertidos que hagan caso omiso a los argumentos de los fabricantes con respecto a las velocidades de corte. Por el contrario, deben focalizarse en las demostraciones de la capacidad del sistema de software para optimizar el avance. Estas optimizaciones se realizan en forma automática mediante los sistemas de mejor calidad y no requieren capacitación del operario.

Los algoritmos de software más sofisticados de las actuales cortadoras láser de mejor calidad, que optimizan la velocidad de avance, también brindan una capacidad sin precedentes, en forma continua, de imágenes más largas que la mitad del campo de trabajo. Los modelos obsoletos que sólo pueden optimizar el corte para la velocidad, y no la velocidad de avance, restringen los tamaños de las imágenes para que no sean más largas que la mitad del tamaño del campo de trabajo. Estos mismos algoritmos también eliminan la necesidad hasta de 90% de los cortes difíciles y los problemas de calidad que surgen cuando se intenta superponer las dos imágenes. Lo hacen en forma automática, a diferencia de los modelos obsoletos que requieren que los operarios manualmente vuelvan a configurar las secuencias para evitar cortes difíciles en la pieza.

Falacia de la ventaja del cabezal de doble escaneado
Otra área que puede resultar confusa, para aquellos que no entienden sobre los pormenores del diseño del cabezal del escáner del láser, es la utilización del denominado sistema de escáner de cabezal dual, con la esperanza de que acelere la velocidad de corte.

Estos cortadores láser con escáner de cabezal dual de alto costo son, a veces, no más rápidos e incluso un poco más lentos que los de cabezal único que utilizan rayos con mayor voltaje, junto con algoritmos más sofisticados en el software de control. Aunque pueda sonar bien, es decir, la idea de utilizar dos haces a la vez para duplicar la velocidad de producción, esto genera importantes problemas de calidad y no pueden en verdad duplicar la velocidad, debido a los impedimentos físicos de colocar dos cabezales de escáner láser junto al otro y los compromisos que esto conlleva.

Cuando se superponen dos partes del ancho del material juntas, es a veces posible tener más partes en un lado del material si se compara con el otro extremo, como se muestra en la Figura 15 . En dicho caso, con una máquina de escáner de cabezal dual, perderá la velocidad de avance debido a que el rayo en la parte más cargada ocasionará que se reduzca la velocidad de avance. Para solucionar este problema, los fabricantes de los sistemas de escáner de cabezal dual por lo general ubican los cabezales lo más cerca posible, en forma transversal al ancho del material, para generar la mayor superposición posible entre ambos campos de corte.

Sin embargo, para materiales más anchos siempre existe una interacción entre el tamaño de los cabezales del escáner, la proximidad con la que se ubican entre sí, el tamaño del haz que se produce, y hasta el punto que existe superposición en el área de corte de los cabezales duales y el "cosido" de imágenes relacionado. Si los cabezales del escáner son tan grandes que no se pueden ubicar muy cerca, existirá menos superposición en el área de corte y más necesidad de superponer, que es un desafío eventual a la calidad, como se observa en la Figura 16

Por otra parte, si se utilizan cabezales pequeños y se ubican cerca uno de otro, se puede producir una superposición mayor en el área de corte, pero el tamaño del haz debería ser mayor, tanto como 280+ micras, lo que representa un desafío eventual para la calidad. Una tercera opción se utilizaría para cabezales pequeños ubicados a una distancia grande, para lograr un tamaño de rayo menor, pero generaría la necesidad de una superposición, ya que se produciría una menor superposición en el área de corte, como se muestra en la Figura 17

Otra limitación es que siempre existen áreas fuera del alcance del otro cabezal del escáner del láser, como se muestra en la Figura 18 , lo que significa que se deben resolver las dificultades de superponer ambos objetos que han sido cortados por cabezales de escáner diferentes. Esto siempre implica algún compromiso de calidad, debido a que cabezales de escáner diferentes tendrán distintas temperaturas que ocasionarán desviaciones diversas durante el funcionamiento.

Realmente, existen muy pocas aplicaciones de corte láser que sean favorables a los problemas de calidad que surgen de esta superposición. No son sólo las aplicaciones con requisitos rigurosos los que presentan un desafío al superponer las imágenes cortadas por cada cabezal dual. Por ejemplo, si existe un desplazamiento de ambas partes del corte superior a +/- 0,1 mm puede generar un impedimento durante la eliminación de desechos, debido a la desalineación durante el "cosido".

Por lo tanto, el alto costo de los sistemas de cabezales duales de escáner no se justifica, especialmente si uno compara estos sistemas con cortadoras láser de un solo cabezal, diseñados para cortar a altas velocidades. Los sistemas de cabezal dual de escáner con frecuencia no pueden utilizar láseres con un tamaño de haz de 200 micras que evitan el calor excesivo que ocasiona problemas tales quemaduras, adhesión de substratos a los papeles adherentes, etc. Así mismo, los costos de cabezales únicos de escáner de alto voltaje son considerablemente menores a los diseños de cabezales duales. Sin embargo, la velocidad de producción que logran es casi la misma o un poco mayor.

Integración de sistemas, practicidad para el usuario y rendimiento de producción
Las mejoras de calidad que son posibles cuando los sistemas de cámara de alta resolución se comunican con el software de control del cabezal del escáner para determinar las desviaciones de X/Y requeridas, es sólo un ejemplo de los beneficios de la integración de los sistemas en las máquinas de corte láser de la más alta calidad.

El alcance de la integración de los sistemas en uno u otro sistema puede determinar la practicidad con la que operan y afecta en gran medida el rendimiento de la producción que se puede lograr. Por ejemplo, los sistemas más antiguos requerían que los usuarios obtuvieran un sistema de cámara independiente y que los operarios manejaran, además, el software de control. Por el contrario, las soluciones de corte láser de primera calidad actuales vienen con cámaras totalmente integradas con el software del haz. Los operarios no tienen que aprender a configurar un sistema independiente, ya que esto se realiza directamente.

Los nuevos sistemas de corte con integración completa de todos los componentes de los sistemas son, de hecho, las únicas máquinas láser que se pueden encontrar en el mercado hoy en día y que operan sin inconvenientes con imágenes variables de impresoras digitales. Estas cortadoras láser de mejor calidad permiten crear tareas de láser con imágenes múltiples, con distintas geometrías y avances. Esto sólo es posible con las cortadoras láser completamente integradas, que tienen comunicación continua entre el PLC y el sistema de cámara. Es un buen ejemplo del por qué las cortadoras láser que no presentan un alto nivel de integración de sistemas ahora son máquinas obsoletas. Simplemente no pueden competir con la demanda de trabajo con datos e imágenes variables para los que la impresión digital está tan convenientemente preparada.

Esta misma característica de integración de cámaras con los controles de la máquina permite que los sistemas de primera calidad actuales automáticamente compensen las variaciones en impresiones como esas que se generan por encogimiento cuando se seca la tinta.

Estas cortadoras, automáticamente consideran las variaciones en los avances de una parte del diseño a la siguiente, y sólo lo pueden realizar debido a la habilidad del controlador de la máquina de comunicarse con el sistema de cámara. Debido a que estos sistemas tienen esta comunicación total, el software y el controlador pueden automáticamente determinar el avance de cada tarea. Se calibran automáticamente y no se requiere entradas del operario para medir o avanzar con la información. La tecnología más antigua, que no tiene este nivel de integración, no tiene mecanismo disponible para automatizar el comienzo de las tareas, el cálculo de avances o compensar las variaciones generadas por otros pasos en el proceso de la producción.

En los sistemas actuales existe una nueva posibilidad de variar el criterio de parada de una tarea mediante el conteo de partes, en el rebobinado, el diámetro de rebobinado o la longitud de rebobinado. Esto también resulta posible debido a que el software controla las entradas, salidas y el corte láser trabajando en conjunto y con una comunicación total entre sí.

Esta misma característica de integración de sistemas también facilita la configuración rápida de tareas repetidas. Esto se debe a que todos los parámetros de la máquina necesarios para una tarea específica (velocidad, presión del brazo móvil, configuraciones del sistema, etc.) se guardan en un solo archivo. Al comienzo de la tarea puede lograr la precisión requerida sin tener que volver a cargar los parámetros por separado.

Elección de los componentes del sistema
Puede esperar una diferencia de costos de hasta un 20% entre los sistemas de corte láser hechos de componentes de alta calidad y los de calidad inferior. Es importante saber que la fuente de la tecnología de corte no debe estar casada a proveedores de componentes en particular. Los repuestos que mejor se adaptan a las aplicaciones en particular se pueden obtener en todo el mundo.

El Cuadro del inicio de este artículo describe algunas diferencias clave entre los sistemas de menor costo y los de alta calidad y la tecnología obsoleta que ambos pueden reemplazar. Conocer los requisitos de calidad reales es el primer paso para deducir si para su funcionamiento serían mejor los sistemas de corte láser de bajo costo o los de alta calidad.

Sin embargo, existe un mínimo de calidad que se debe lograr, buscando evitar marcas de quemadura y asegurándose de que el corte estrecho nítido siga con precisión la geometría de la pieza. La máquina debe tener una fuente de haz de alta calidad con un tamaño de rayo pequeño para lograr estos resultados.

En las aplicaciones de etiquetas, esto permite un mejor control del calor que se transmite a los papeles adherentes en el reverso. Las fuentes de láser inferiores con tamaños de haces mayores con frecuencia dificultan la extracción de las etiquetas cortadas, debido a que los adhesivos derretidos ocasionan que las etiquetas y los papeles adherentes se peguen entre sí. Si un sistema de corte láser presenta quemaduras, por lo general refleja tanto una calidad deficiente de ingeniería de software para operar la potencia del láser como una fuente de rayo inferior con un tamaño de haz mayor. La capacidad del marcado suave se deberían considerar como una característica no negociable, ya sea que el sistema sea costoso o no.

El voltaje del láser se debe considerar con cuidado. Muchos de los haces disponibles tienen la mejor calidad con potencia total. Para los equipos de este tipo, si termina utilizando sólo 10% o menos de la potencia de su fuente, puede esperar que se reduzca en forma significativa la calidad del haz.

Cuanto menor sea el campo de trabajo máximo, mejor será el tamaño del haz del láser, lo cual significa mejores cortes, debido a que la energía se concentra y necesita menos potencia para lograr la misma profundidad de corte. Menor calor se transfiere al material que se está cortando. Una de las diferencias que encontrará en los sistemas económicos es que utilizan refrigeración por aire económica para los rayos de baja potencia, en contraposición con los láseres refrigerados por agua más costosos.

La calidad de borde que puede presentar un sistema de corte láser en particular variará de acuerdo con el tamaño del haz. En los sistemas con campos de trabajo menores (ej. 200 x 200 mm) no es un problema, ya que se puede esperar de los sistemas de alta calidad y económicos que tengan un tamaño de haz de 210 micras. Si el campo es mayor, (ej. 300 x 300 mm) se debería poder satisfacer con un tamaño de haz de 280 micras cuando se trata de un sistema de bajo costo.

Método sugerido para adquirir tecnología de corte láser
Para conseguir la mejor tecnología de corte láser para una operación, primero se deben determinar los requisitos de aplicación de acuerdo con: complejidad de geometrías a cortar; índices de producción requerido; hoja vs. bobina, y tipo de materiales (PET, ABS, policarbonato, etc.). La mejor manera es contactar a diversos fabricantes para solicitarles muestras con sus materiales utilizando algunas de las configuraciones de sus partes. Los fabricantes deben entonces poder sugerir el modelo apropiado. Por supuesto, es fundamental asegurarse de que esos fabricantes estén igualmente capacitados para ofrecer tecnología sofisticada, de manera tal que puedan brindar las soluciones que mejor se adapten a las necesidades del cliente. Si un integrador de sistemas de corte láser esta usando un suministrador especifico de componentes en particular, considérelo como una advertencia de que no están hechos para adaptarse a los requisitos de aplicación reales.

Luego de recibir las muestras, y después de tener indicaciones sobre el modelo adecuado para el corte láser y sus presupuestos, solicite una visita personal a los fabricantes, para ver el corte real de sus partes y de los materiales. Si dedica un día a los fabricantes por separado puede obtener una sensación productiva sobre el grado de dificultad del corte de las partes. La visita también brinda una excelente oportunidad para ver sus plantas, para entender a la gente con la que puede tener que tratar en un futuro y para examinar la facilidad de importar los planos y convertirlos en trayectos de cortes aplicables.

Como con cualquier compra de equipo, también se recomienda determinar el alcance del respaldo técnico del que dispone cada fabricante, ya que pueden existir diferencias entre un período relativamente corto y uno largo de respuesta en el futuro. Las cortadoras láser de primera calidad incluyen capacidades de diagnóstico remoto completo.

Lo ideal en el caso de una compra comparativa sería incluir el uso del contrato de servicios de fabricación del sistema de corte láser de los fabricantes. Esto proporcionaría no sólo prueba del concepto sino que permitiría a los integradores de software experimentados ajustar las operaciones para sus correspondientes requisitos de aplicación.

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