El rayo láser inclinable ofrece nuevas oportunidades

Introducción
El corte por láser se convirtió en un método de manufactura ampliamente utilizado en los pasados 30 años. Durante su evolución, desde una nueva tecnología hasta llegar a ser un proceso comprobado, eficiente y flexible, el corte por láser se ha consolidado como la herramienta indicada para la producción justo a tiempo, con almacenamiento mínimo de piezas y como un medio indispensable en el proceso moderno de láminas.

El aumento de la potencia del láser y la tecnología de movimiento de alta aceleración, han mejorado las velocidades de corte hasta llegar a 60 pies por minuto y más, creando un muevo proceso llamado corte por láser de alta velocidad. Las elevadas velocidades de corte requieren una máquina dinámica y estable y un moderno control CNC de alta resolución. Con nitrógeno como gas de asistencia en lugar de oxígeno, el proceso de oxidación limitante de la velocidad, se ha superado. Este proceso requiere una potencia superior de láser (> 3 kW), aun en aceros medios delgados (galgas mayores de 16), lo mismo que mayores consumos de gas de asistencia (1.000 SCFH -pies cúbicos estándar por hora- y más).

Hoy, entre 85% y 90% de las aplicaciones de corte por láser corresponden a corte de láminas planas de metal, en las que el rayo láser es perpendicular a la superficie. Los sistemas y el software de programación para material plano han demostrado su capacidad de brindar, de manera confiable, un alto grado de calidad y productividad, y un rendimiento optimizado. La automatización y la optimización de la productividad pueden incrementarse con el uso de mesas adicionales de intercambio, sistemas automáticos de carga/descarga y torres de pallets.

Las aplicaciones en 3D constituyen el restante 10% o 15% del corte por láser utilizado en especial -aunque no exclusivamente- por la industria automotriz, que utiliza grandes sistemas para el corte de grandes piezas como cuerpos completos de automóviles. Por causa del gran tamaño de los sistemas de procesamiento por láser en 3D y su dinámica restringida, el corte de alta velocidad no está disponible ni es necesario. Los sistemas normalmente están equipados con unidades láser de potencia inferior a los 3 kW, lo cual es más que suficiente para el corte de láminas delgadas de metal.

Históricamente, la programación de estos grandes sistemas en 3D que utiliza el método de entrenamiento ha sido muy costosa, ya que la máquina no es productiva durante el tiempo de programación. En la actualidad se trabaja en un nuevo software que permita la programación fuera de línea de las máquinas en 3D, partiendo directamente de los archivos de CAD. Esta tecnología dará inicio a nuevas e impresionantes oportunidades en el mercado del corte en 3D.

Corte en 2D y 3D
Los talleres tradicionales de fabricación en lámina utilizan actualmente corte por láser para fabricar piezas de láminas planas de metal, antes que la pieza sea conformada. En el pasado, se sabía que cortar la pieza después de su conformado era muy complicado -el equipo resultaba muy costoso y la programación era difícil y tenía que hacerse con la máquina fuera de línea-. Por esta razón, los sistemas láser en 3D o de 5/6 ejes eran utilizados casi exclusivamente en la industria automotriz para prototipeado y bajos volúmenes de producción.

Los nuevos sistemas han cambiado todo esto. Los recientes sistemas láser son diseñados para el corte de láminas planas y para el corte tridimensional, lo que constituye para los talleres de servicio una diversificación tal que puede darles un perfil competitivo. La oferta del corte en 3D, que es aún un nicho de mercado y exige un gasto adicional, es una buena opción para que los talleres de servicio obtengan mayores ganancias.

Por ejemplo, el corte en 3D puede simplificar un trabajo de múltiples operaciones que requiera corte, doblado y posiblemente mecanizado, ya que la operación de doblado puede distorsionar un hueco cortado en plano con láser. Con un sistema de corte láser en 3D, la lámina metálica puede ser doblada primero y efectuarse los cortes después del proceso de conformado. Esto elimina el mecanizado y un complicado proceso de doblado.

Los talleres de servicio que quieran diversificarse, deben buscar sistemas láser en 3D diseñados también para manejar el corte plano y para ofrecer altas velocidades de corte y posicionamiento con el fin de mejorar la productividad, garantizar tiempos cortos de cambio y manejo automático de material. El sistema también debe ser fácil de programar y de operar.

Nuevas oportunidades con el rayo inclinado
Estos nuevos sistemas en 2D/3D, altamente versátiles, abren un interesante campo de nuevas oportunidades, en especial para talleres de servicio láser en:

• Corte láser de piezas pequeñas en 3D
• Cortes inclinados en láminas metálicas 2D y piezas 3D
• Bordeado eficiente en 3D de pequeñas piezas de embutido profundo
• Procesamiento de huecos y cortes en piezas hidroformadas

La adición de un eje auxiliar rotativo expande aún más las capacidades de proceso:

• Corte de tubos y perfiles
• Cortes inclinados en tubos para mejores ajustes

Un ejemplo de aplicación de estos sistemas híbridos está en la industria automotriz, que demanda el procesamiento eficiente de piezas conformadas hidrodinámicamente. Para tales aplicaciones, el corte de alta velocidad es la respuesta. Adicionando un desplazamiento en Z expandido, un cabezal de corte en 3D y un moderno CNC de seis ejes con procesadores rápidos a un cortador láser plano de alta velocidad y gran potencia, el corte láser en 3D de alta velocidad se convierte en una realidad. Esta nueva combinación de corte de elevada velocidad y procesamiento en 3D abre un campo excitante en el corte en 3D de alta velocidad.

Otra aplicación interesante para el cabezal en 3D en láminas planas es el corte inclinado, especialmente en láminas metálicas gruesas que necesiten cortes inclinados para prepararlas para soldadura. Con el corte convencional láser, esto representa un proceso complicado que consume mucho tiempo. Con el corte en 3D, esta inclinación es realizada durante el contorneado inicial, lo cual elimina un paso completo de proceso (que incluye planeación, espacio de trabajo, personal, herramientas, logística, almacenamiento, piezas rechazadas, etc.) y reduce tiempo de proceso y costos. Algunas áreas en las que los cortes inclinados resultan de especial interés incluyen la producción de equipo pesado militar o de construcción, astilleros y fabricación de máquinas.

El corte inclinado normalmente se inicia con un corte vertical. El cabezal láser es inclinado posteriormente para lograr el ángulo requerido. Los ejes X y Y tienen que moverse en una trayectoria diferente por causa de la desviación entre el eje Z y el punto focal. Esta desviación es función del ángulo de inclinación. El cálculo de la trayectoria constituye una simple evaluación de corrección de offset de herramienta.

El rayo inclinable también permite la producción de piezas más complejas, como los dientes inclinados de un engranaje helicoidal o simples huecos cónicos para tornillos avellanados. Un eje opcional rotativo puede aumentar aún más la versatilidad del sistema. Un ingeniero brillante, mediante cualquier número de diseños inteligentes, puede reducir los costos de producción o aumentar el valor de un producto sin incurrir en costos adicionales a los de una aplicación de corte 2D.

Mercado para el corte por láser en 3D
Además de la industria automotriz, que es ya un usuario mayor del corte por láser en 3D, se espera que los siguientes mercados empiecen a implementar primero la tecnología del rayo inclinable:

• Agricultura
• Equipo de construcción
• Militar
• Iluminación (piezas repujadas)

Además de estos mercados, otra cantidad de candidatos podría usar esta tecnología aun con mayor éxito.

Aunque el corte en 3D constituye aún menos de 20% del mercado completo de corte por láser, este representa para los talleres de servicio la oportunidad de adquirirlo y afianzar sus pretensiones en este creciente mercado.

Los nuevos sistemas de corte por láser en 3D/2D representan la clave del éxito futuro en muchas aplicaciones de corte por láser. Equipados con una mesa opcional rotativa para el procesamiento de perfiles, estos sistemas láser se convierten en asequibles máquinas todo-en-uno que proporcionan la versatilidad y diversificación que imprimen a los talleres un perfil competitivo.