Fibra: la nuova frontiera del laser

Fra le tante tipologie e i diversi generi di attrezzature industriali che vengono quotidianamente utilizzate nei capannoni di centinaia di fabbriche di ogni tipo, indubbiamente i laser, sia per le incisioni che per le marcature, non possono più essere in alcun modo definiti come una stranezza: sono ormai molti anni, infatti, che in un numero di ambiti sempre crescente, e per lavorazioni sempre diverse su una serie di materiali oramai vastissima, la scelta di inserire le tecnologie laser nei propri processi produttivi viene presa dalle aziende con sempre maggior facilità. Non si pensi però che tanta espansione abbia portato ad una stagnazione: all’opposto, vengono apportate continue e significative modifiche agli strumenti di questo genere, ed è abbastanza recente l’esplosiva diffusione dei laser a fibra.

Può tuttavia apparire strano, per non dire addirittura equivoco, questo continuo portare migliorie e modifiche d’ogni genere ad uno strumento il cui impiego è ormai così comune da essere uno standard: e a questo punto diventerebbe plausibile, forse, porsi l’interrogativo se, per caso, il motivo che sta dietro alla ricerca incessante e allo sviluppo continuo di nuovi generi di laser non sia, in effetti, un qualche problema generalizzato, forse un fallo strutturale o un difetto di funzionamento, proprio dei tipi tradizionali di laser e ancora non risolto, o se preferiamo, se in concreto i laser a diodi e a lampade, utilizzati per tanti anni nell’industria, non nascondano una qualche grave pecca fino ad ora sorvolata. La risposta, giusto per rassicurare chi si sentisse un po’ turbato dalla domanda, è assolutamente negativa: e se dovesse proprio occorrerne una prova, la sia può agevolmente ritrovare negli ottimi risultati ottenuti da chi utilizza le tipologie più classiche di laser: la tecnologia a fibra, però, mostra evidenti e significativi punti di forza.

Se dunque ci interessa capire per quale logica si sia fatto tanto lavoro di ricerca e sviluppo per creare una nuova tecnologia come questa, è necessario ricercarla proprio nelle sue peculiarità vantaggiose rispetto a quelle passate.

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 concezione 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 diversità 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 normalmente 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 viceversa, come abbiamo appena descritto, non esiste neppure remotamente nei laser in fibra, dove tutte le componenti sono invece solidali.

È già cosa nota come i sistemi laser, in generale, siano caratterizzati fra tanti altri vantaggi da un costo di conservazione quasi trascurabile; in quelli in fibra, per i motivi esposti, questo costo diventa praticamente nullo, un ulteriore vantaggio che va ad allinearsi all’elevata compattezza e alla straordinaria efficienza elettro-ottica, misurata intorno al 30% a consumi di poche centinaia di watt. La sintesi di tutti questi tratti distintivi chiude il profilo dei laser in fibra con la caratteristica che li rende un investimento che, nella pratica, si paga da sé: la loro possibilità di operare a pieno regime per durate superiori alle trentamila ore.

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