Speciale taglio ad acqua

Affari d’oro… blu –

Versatile, economico e redditizio. Il taglio a getto d’acqua si propone oggi come una valida forma di investimento. Anche per gli operatori del mondo viscom

I principi del taglio a getto d'acqua sono stato intuiti
qualche secolo fa niente meno che da Leonardo da Vinci: egli sosteneva che “la
percussione dell'acqua apre e penetra” e “l'energia dell'acqua è tanto più forte
quanto indirizzata verso un centro”. Sono poi passati alcuni secoli e nel 1968
il professor Norman Franz individua il principio e mette a punto un sistema in
grado di elevare la pressione dell'acqua a 700 bar. Un paio di anni dopo
un'azienda tedesca sviluppa un primo sistema industriale a elevata pressione a
4000 bar, compiendo quindi un importante salto di qualità. Nel 1973 gli
americani applicano questo principio creando una prima macchina adatta al taglio
di materiali leggeri. Da allora prende il via una rapida evoluzione della
tecnologia.
Negli anni Ottanta, poi, la tecnologia aerospaziale
comincia a richiedere un sistema per tagliare con grande precisione anche i
metalli più duri e resistenti. Per rispondere alle richieste della tecnologia
aerospaziale, si dovevano evitare le sollecitazioni termiche e meccaniche
tipiche di altri tipi di taglio. Si intuì quindi che aggiungendo all'acqua della
polvere abrasiva si aumentava la forza di asportazione e questo consentiva di
tagliare tutti i tipi di materiali senza dei grandi limiti.
Negli anni Novanta la crescita di questa tecnologia nei
processi industriali continua. Questo permise di perfezionare la tecnica. Le
industrie concentrano la ricerca per stabilizzare l'erogazione dell'acqua
fornita dalla pompa ad alta pressione, vero cuore di tutto il sistema. Nello
stesso tempo viene migliorata l'affidabilità. Un po' tutti conoscevano o avevano
sentito parlare degli impianti a getto d'acqua 15/20 anni fa. Era richiesta
molta manutenzione da personale specializzato. Oggi la manutenzione richiede
operazioni ordinarie, svolte dopo un corso di formazione dall'operatore del
sistema.
Oggi l'industria è riuscita anche a ridurre il costo degli
impianti. Dal 2000 a oggi il mercato degli impianti da taglio a getto d'acqua è
cresciuto in modo esponenziale, permettendo all'industria una drastica riduzione
dei costi di produzione. La tecnologia ormai è consolidata e assicura un ampio
ventaglio di applicazioni, un'elevata affidabilità degli impianti semplici da
utilizzare e con bassi costi di esercizio. È garantito anche il rispetto
dell'ambiente. In sintesi, versatilità ed economia.

I principi di funzionamento
La tecnologia adotta un principio di funzionamento tutto
sommato semplice. Tramite una pompa si porta l'acqua ad altissima pressione
(oltre 4000 atm), deve essere stabilizzata e convogliata attraverso un foro
capillare del diametro mediamente di 2/10 mm, cosicché viene prodotto un getto
calibrato che fuoriesce con una velocità molto elevata, circa tre volte la
velocità del suono (oltre 3.000 km/ora).
All'interno della testa di taglio avviene la trasformazione
dell'energia di pressione in energia cinetica, ovvero la creazione vera e
propria del taglio a getto d'acqua. Il getto d'acqua viene quindi diretto contro
la superficie del pezzo ottenendo il taglio tramite un meccanismo combinato di
erosione e abrasione.

Il taglio con acqua pura
A seconda del tipo di materiale da tagliare, ci sono due
modi di tagliare con l'acqua. Questo è un principio importantissimo. Il primo è
il taglio con acqua pura (4000 atm). La seconda modalità è acqua più abrasivo.
Esistono pertanto in commercio due tipi di macchine: una che funziona solamente
con acqua pura e l'altra che funziona con entrambe le modalità, acqua pura e
quindi acqua più abrasivo.
Le differenze sono molto chiare: con acqua pura si può
tagliare tutto quello che si può tagliare con un coltello, ad esempio materiali
laminati in fogli, polistirolo, materiali soffici (Abs, Pvc, poliestere
naturalmente di basso spessore fino a 3 - 5 mm), prodotti alimentari, materiali
per guarnizioni, gomma piuma, spugna, materiali isolanti, moquette, tappeti,
linoleum, cartongesso, carta, cartone ondulato, materiali espansi, banner, legno
compensato. Tutto senza produrre polveri, si tratta di un taglio pulito.

Il taglio con acqua più abrasivo
Si taglia tutto ciò che non riusciamo a tagliare con una
lama. Quindi, andiamo sui materiali pesanti (acciaio inox e acciai in generale,
lamiera, alluminio), materiali nobili (rame, ottone, titanio, oro e argento),
leghe speciali, metacrilato, plexiglass, policarbonato, Pvc compatto e
alveolare, tutti quanti i materiali plastici, vetro (semplice, multistrato,
blindato), marmo, granito, pietra, ceramica, materiali compositi (tutte le
strutture a nido d'ape, in fibra di carbonio…). Anche in questo caso non si
producono polveri, fumo e odori.

La finitura
La finitura è direttamente influenzata dalla velocità di
avanzamento. Maggiore è la velocità di avanzamento, minore è la qualità del
taglio, sia in termini di finitura superficiale (rugorosità), sia in termini di
conicità del solco. Se faccio un taglio molto veloce, otterrò dei tagli di
sgrossatura con solchi evidenti sul pezzo. Diminuendo di volta in volta la
velocità del 20% migliorerò progressivamente la qualità, ottenendo dapprima
striature limitate e alla fine persino impercettibili.

Versatilità, economia ed ecologia
Il taglio a getto d'acqua è una tecnologia versatile perché
permette di tagliare tutti i tipi di materiali. La tecnologia da taglio a getto
d'acqua permette di lavorare un'ampia gamma di materiali rigidi o flessibili con
spessore variabile da 0 a 250 mm. La finitura della superficie di taglio la
possiamo identificare in qualsiasi momento. Le superfici originate dal taglio
presentano una buona finitura libera da qualsiasi residuo di lavorazione,
sfridi, bava e così via. Non c'è neppure nessun problema in caso di incollaggio
o saldatura: il taglio a “freddo” fatto con il getto d'acqua permette di
incollare facilmente due pezzi di materiale plastico, non ci sono variazioni
fisiche legate a deformazioni sui materiali.
Il taglio a getto d'acqua è un sistema facile da
utilizzare: non serve fissare il pezzo sul piano di appoggio, è sufficiente
appoggiarlo; non serve conoscere gli utensili e nemmeno cambiarli; realizza
delle sagome complesse con angoli acuti e nesting di qualità.
Per quanto riguarda l'economia di gestione, non c'è
alterazione termica o meccanica del pezzo tagliato, il taglio è eseguito a
freddo evitando deformazioni o alterazioni strutturali nei materiali metallici o
forme di degrado nei materiali plastici. Non produce trucioli, sfridi o polvere,
lo spazio di lavoro rimane pulito e non è richiesto nessun impianto di
abbattimento di fumi, odori o gas irritanti.
C'è inoltre una diminuzione di scarto di lavorazione: la
larghezza del solco di taglio è molto fine e quindi permette di fare un nasting
con molta facilità e quindi con conseguente economia.
Come tutti gli impianti digitali è semplice. La
programmazione permette immediatamente il taglio e quindi è possibile lavorare
con costi bassi nell'immediato sia nei lotti produttivi di piccola quantità sia
per serie medie ed elevate. I tempi di realizzazione sono immediati, l'approccio
al taglio è molto veloce ed è indipendente dalla natura dei materiali. Inoltre,
come detto, non serve fissare il pezzo, basta appoggiarlo sul piano di lavoro:
non c'è contatto tra l'utensile da taglio e il materiale da tagliare. Quindi,
non serve un operatore esperto. Non c'è nemmeno cambio utensile.
Infine, l'ecologia: l'ambiente di lavoro resta pulito, non
sono prodotte polveri, fumi, perciò non è richiesto il successivo acquisto di
impianti di abbattimento di polveri e fumi che sono generalmente piuttosto
costosi. Nel caso del taglio con abrasivo bisognerà smaltire di tanto in tanto i
fanghi di lavorazione, ma è una semplice operazione di spurgo che non comporta
costi particolarmente impegnativi in quanto non si tratta di materiali tossici
né da smaltire come materiali speciali.
Anche l'acqua stessa, che in
questo caso è il principale utensile utilizzato per tagliare, può essere
riutilizzato: è però necessario ripulirla da eventuali residui derivati
dall'abrasione dei materiali che tagliamo. Ciò è possibile installando un
impianto di riciclaggio dell'acqua che tuttavia diventa economicamente
vantaggioso in presenza di almeno tre impianti da taglio a getto d'acqua che
lavorano in più turni poiché  il costo dell'acqua e il
consumo stesso non sono elevati.

I campi di applicazione
Il primo settore a richiedere il taglio a getto d'acqua è
stato il settore aerospaziale. In questo caso si usano macchine da taglio ad
acqua più abrasivo per lavorare alluminio, titanio, leghe resistenti al calore,
le carlinghe degli aerei, materiali compositi e il nichel, materiale difficile
da tagliare con le altre tecnologie.
Nel campo delle applicazioni industriali si può lavorare su
titanio, ottone, rame, alluminio, acciaio inossidabile: anche qui si tratta
sempre di un taglio a “freddo” senza particolari difficoltà nella successiva
saldatura e incollaggio delle parti.
Nel settore nautico, è ideale per il taglio di acciaio
marino di forte spessore, per la produzione di ancore, profili per oblò in
acciaio inossidabile, trasmissioni in acciao inox. Per la lavorazione di
lamiere, metalli e non, non ci sono limitazioni di sorta per la produzione di
pezzi industriali che richiedono qualità e un taglio di precisione. Come
ulteriore campo di applicazione, abbiamo i costruttori di impianti: si tagliano
materiali (acciao, alluminio, plastiche dure, acciaio inossidabile, ottone,
rame) per realizzare parti strutturali o meccaniche. Nel settore del vetro e
della pietra riusciamo a tagliare vetro monolitico, multistrato e blindato.
Nella lavorazione del marmo e della pietra possiamo arrivare
sino a 25 cm di spessore.
Nel caso dell'acqua pura, possiamo lavorare su gomma,
spugna, materiali espansi, plastica flessibile: lavorazioni nel settore dei
caschi, delle guarnizioni, applicazioni per uso sportivo e industriale. Sempre
materiali plastici nell'industria elettronica per il taglio di circuiti stampati
e pannelli isolanti. In questo caso si applicano le teste da taglio a dei robot
di taglio. Nell'industria dell'imballaggio per tagliare carta, cartoni
increspati, dove asciugare il prodotto non è importante.
Abbiamo poi le termoformature per materie plastiche, anche
in questo caso macchine da taglio ad acqua pura. Nel settore della nautica per
scontornare gli scafi.
E nella comunicazione visiva? È un settore in partenza.
Questa tecnologia viene oggi promossa nel mondo della viscom perché il taglio a
getto d'acqua è oggi una tecnologia matura e all'avanguardia, versatile ed
economica, che si sposa con la continua diversificazione dei materiali
utilizzati nel Visual.

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