Informe: Corte Láser / Emily Hutt Fontt

Título	Informe: Corte Láser / Emily Hutt Fontt
Asignatura	Taller de Fabricación
Del Curso	Taller de Fabricación 2022
Carreras	Diseño, Diseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property.
Nº	5
Alumno(s)	Emily Hutt Fontt

Corte Láser

Este informe tiene por finalidad investigar sobre la historia, mecánica, particularidades y procesos del corte láser de control numérico computarizado. Dentro de esta indagación aparecen las finalidades del uso y material en el que se utiliza con el fin de posicionar el corte láser en los procesos de fabricación. Esta herramienta computarizada es una instrumento utilizado en fabricación macro y micro por lo que conocer su mecánica es fundamental para agilizar procesos de diseño como los que ejecuta el Taller de Fabricación.

Contexto y Utilización del Corte Láser

La medida en que avanza la tecnología a lo largo del tiempo y en estas últimas décadas, conlleva que se desarrollen nuevas técnicas para procesos específicos. Estas tecnologías intentan solucionar problemas de un sector industrial estratégico, mejorando la calidad del proceso con la creación de nuevas industrias y brindando al usuario nuevas herramientas o máquinas que faciliten el desarrollo de sus trabajos. Esto permite incrementar el volumen de producción en un menor tiempo, bajar los costo de producción y además dar paso a nuevas posibilidades de manufacturación dentro de contextos micro o artesanales, esto es beneficioso para contextos de estudio, empresas y artesanos, ya que se las posibilidades de insertarse y tener éxito productivo y económico logra ser viable . Uno de los sectores que debe estar a la vanguardia tecnológica es la industria manufacturera, es uno de los sectores más trascendentales en el desarrollo de la economía de una empresa o un país, ya que se encarga de transformar la materia prima en un producto terminado . En este contexto, el corte mediante láser se ha ido popularizando durante la última década, ya que es un método muy utilizado para el desarrollo de diseños finalizados, piezas y puede ser utilizado para grandes y pequeñas producciones. Su éxito se debe a las distintas finalidades que puede tener, además del hecho de que puede controlarse mediante un software. Sus ventajas frente a otros sistemas de corte tradicionales se tienen su alta velocidad de corte, disponibilidad inmediata y bajo costo de operación. El láser es utilizado en la industria manufacturera para elementos metálicos, como acero, acero inoxidable, aluminio, hierro, etc. y masivamente a menor escala en materiales orgánicos, es decir, materiales que no son conductores de calor: madera, papel, plásticos, acrílicos, laminados, cuero, caucho, etc.

Historia

"La historia del corte por láser se remonta a 1954. El Premio Nobel de Física, Charles H. Townes inventó el máser y más tarde, en 1960, el láser. Y aunque en un principio se describió como “una solución buscando un problema” ya que, en realidad no tuvo un uso real en ese momento." La primera máquina cortadora láser apareció en 1965 en Estados Unidos y con el proósito de hacer pequeños agujeros en matrices de diamante, las cuales se utilizaron para fabricar elementos eléctricos, a medida que pasaron los años la tecnología fue avanzando dando con esto el desarrollo de máquinas de corte por láser más eficientes y con menor impacto ambiental, se desarrollaron dos tipos de láser, uno de ellos es el de dióxido de carbono (CO2) que usa un gas para la generación del haz láser y el de Nd:Yag que es comúnmente usado para corte de piezas de metal.

Láser

"La palabra láser significa luz amplificada por emisión estimulada de radiación, es una fuente de luz diferente a los bombillos luminosos, debido al mecanismo físico por el cual se produce el haz luminoso que consiste básicamente en la liberación de un paquete de energía en forma de partículas de luz o fotones, que deben ser de la misma energía y longitud de onda los cuales al chocar entre si producen un haz con propiedades interesantes, como son alta potencia, direccionalidad, frecuencia definida, la capacidad de emitir pulsos de corta duración y la coherencia de luz."

Figura 1

En la figura 1 se observa "el proceso de generación del haz luminoso en principio la partícula de Oxigeno es excitada por el ingreso de energía eléctrica y colisiona con una partícula de Carbón, provocado que esta partícula alcance diferentes niveles de energía y en su estado mas alto libera el haz de luz, este haz será monocromático y de una sola longitud de onda." ^[1] Este es el proceso es general de la generación del láser con CO2

Tipos de láser

• El láser Nd:YAG "es capaz de cortar y soldar metales de forma muy parecida al láser CO2, pero el haz de salida generalmente es de menor potencia lo cual tiende a restringir las velocidades de corte y el grosor máximo del material, la longitud de onda de este láser es de 1,06 um que es una décima parte de la longitud de onda de un láser CO2, esto tiene sus ventajas a la hora de trabajar por ejemplo: se puede utilizar lentes de vidrio para enfocar el haz, estos lentes son de una calidad óptica, más alta que los de seleniuro de zinc y también son menos costosas, se puede lograr un punto focal más intenso y con un diámetro mínimo cercano a la décima parte del punto focal que se produce con un láser CO2 además de esto son ideales para trabajar en metales altamente reflectantes como el oro ya que la absorción de los metales aumenta a medida que disminuye la longitud de onda.

• El láser de CO2 la molécula es lineal y simétrica, los electrones que intervienen en el proceso, colisionan con moléculas de nitrógeno y las energizan para posteriormente estas colisionen con las moléculas de CO2 quedando estas últimas energizadas y así produciendo el haz de corte, después de esto la partícula de CO2 se enfría al colisionar con partículas de Helio volviendo a su estado base, para hacer de esto un ciclo cerrado. El láser CO2 trabaja muy bien con materiales orgánicos (plástico, mdf, cueros) los cuales son transparentes para el láser Nd:YAG, es un método de menor costo, podemos alcanzar potencias que varían desde los 25W hasta 1KW de potencia lo cual nos brinda una mayor velocidad de trabajo y un corte de grosor mayor a su rival, este tipo de láser utiliza espejos de seleniuro de zinc para ser enfocado"^[1]

Tipos de corte

Muchos materiales no metálicos son altamente absorbentes para el láser CO2,para generar este proceso de corte existen 3 mecanismos que son dominantes para el corte de material no metálico, estos mecanismos serán los que van a determinar la calidad de los bordes de corte.

• "Corte por fusión, es en la cual el láser genera un pequeño punto de fusión en donde el material que se está cortando experimenta un cambio de fase de solido a líquido y este es expulsado por un chorro de gas que trabaja coaxial-mente con el láser, este método se trabaja en materiales como la mayoría de los termoplásticos.
• Corte por vaporización, en este proceso el láser calienta el material en un punto focal y funde el material que luego es expulsado de la zona de corte por un chorro de aire, mediante este método se puede trabajar en polimetacrilato de metilo (acrílico) y polyacetal.
• Corte por degradación química, este método es el más complejo pero a la vez el más utilizado, la energía del láser actúa sobre el material de trabajo rompiendo los enlaces químicos alterando la integridad del material y logrando así el corte, este proceso tiende a ser liso y plano, pero cubierto con una fina capa de polvo, con este método se trabaja 2 grandes grupos de materiales, los polímeros que incluyen la mayoría de materiales termoestables y los productos a base de madera"^[1]

Control Numérico Computarizado

El corte láser es manejado por un "computador realiza los cálculos y genera el programa pieza en lenguaje máquina, Para realizar el proceso de transformar un modelo virtual de 2 o 3 dimensiones en una pieza de maquinado final pasa por 6 etapas, 3 etapas son de software, el sistema CAD (Diseño asistido por computador), el sistema CAM (manufactura asistida por computador) y el envió del código G hacia la máquina o también llamado Sender. Las siguientes 3 etapas se dan en la máquina estas son el controlador CNC, los drivers de los motores y el movimiento de los ejes."^[1]