Fibra: la nuova frontiera del laser

Quanto sono diversi i capannoni delle fabbriche d’ogni tipo, oggi, rispetto anche soltanto a trent’anni fa! La diffusione massiccia dell’automazione ha portato dappertutto grandi volumi dei più svariati generi di macchinari, e fra questi spiccano oggi, sia per le marcature che per le incisioni, quelle apparecchiature laser che ormai non possiamo certo più descrivere come novità. Lavorazioni di ogni tipo, su una grandissima serie di materiali e in molteplici ambiti operativi e d’applicazione, si giovano infatti della celerità e dell’efficienza tipiche di questa tecnologia; nondimeno, fortunatamente, a tanto ampia diffusione non si è accompagnata la stagnazione che si è verificata in altri settori, e al contrario vi è una massiccia proliferazione di ricerche e sviluppo di nuove tecnologie nel settore, fra cui recentemente i laser a fibra hanno visto significativa diffusione.

A voler però essere sospettosi, e a dirla tutta anche un po’ oltremisura scrupolosi, si potrebbe far derivare da questa situazione una domanda poco simpatica. Dietro a tutte queste ricerche e continue migliorie di una tecnologia, come quella laser classica basata sulle lampade e sui diodi, che è ormai uno standard completamente riconosciuto, non ci sarà un qualche vizio di funzionamento nascosto e caratteristico di tali macchinari? Per caso, nonostante i decenni di intensa applicazione nell’industria, non è mai stato rilevato un grave problema strutturale o d’efficienza di questo genere di strumenti che può inficiarne i risultati? Su questo è possibile fornire, fortunatamente, una risposta piena, decisa e soddisfacente: nel modo più assoluto, no. Al contrario, gli ottimi risultati operativi delle aziende che hanno integrato e integrano i laser tradizionali nella propria produzione dimostrano la bontà del prodotto. Rimane però vero, questo sì, che i laser a fibra presentano dei vantaggi significativi e completamente unici.

Andiamo dunque, per meglio comprendere quale motivo abbia portato alla ricerca e allo sviluppo di questa ennesima nuova tecnologia laser, a studiarne le particolarità, i vantaggi riconosciuti, rispetto ai laser utilizzati da decenni nell’industria, e cui facevamo cenno prima, ossia quelli a diodi e a lampade.

È dal settore delle telecomunicazioni, anziché da quello manufatturiero, che ha origine lo strumento tecnico che è alla base dell’intera creazione dei laser in fibra: in tale ambito, infatti, viene spesso utilizzata la tecnica del giunto in fibra, che nei laser di nuova invenzione ha il ruolo di collegare e rendere solidali gli altri componenti del macchinario (ossia i diodi laser di pompa, la fibra attiva, e i combinatori in fibra). È evidente la difformità con i tradizionali laser YAG, nei quali questi stessi componenti sono invece separati, e solamente al momento dell’assemblaggio vengono allineati correttamente e saldati alla loro base. Questa prassi infatti ha un difetto: per preciso che sia l’allineamento iniziale, il calore a cui la base viene di regola sottoposta durante l’esercizio porterà inevitabilmente a delle deformazioni per espansione termica, le quali comprometteranno in maniera irreversibile l’allineamento – e quindi l’efficienza – dell’intero laser. Rischio che invece, come abbiamo appena descritto, non esiste neanche remotamente nei laser in fibra, dove tutte le componenti sono invece solidali.

Le tecnologie laser sono già per loro natura caratterizzate, anche nei modelli tradizionali, da richieste di manutenzione bassissime, pressoché trascurabili: l’eliminazione del problema appena descritto va a portarle pressochè a zero, con evidenti vantaggi. Altra caratteristica dei laser a fibra è la loro elevata compattezza, che si accompagna ad un’efficienza di conversione elettro-ottica, grazie alla sorgente in fibra, attestata intorno al 30% con un consumo non superiore a poche centinaia di watt. Combinandosi, questi evidenti vantaggi portano alla specifica forse più interessante dei laser in fibra: una durata, a pieno regime, che supera la trentamila ore, e che da sola li rende un investimento che si ripaga da sé.