Estructuración eficaz de las superficies de metal con láser

En la industria de la automoción, cada vez son más y más las superficies a las que se les está aplicando un tratamiento de microestructura. Independientemente de si se añaden a los cilindros o a los tableros, las superficies funcionales causan furor. Capaces de ofrecer una precisión prácticamente sin límites, los láseres son la herramienta adecuada para esta tarea. Para garantizar que la productividad se corresponde con la precisión, se está desarrollando una máquina capaz de procesar de manera eficiente incluso las superficies grandes gracias a una combinación de dos tipos distintos de pulso.

Los láseres de pulso ultracorto han sido durante años la elección para procesar micromateriales. Independientemente del material, los láseres de pulso ultracorto pueden realizar ablaciones incluso en el rango del micrómetro con gran precisión. La única desventaja es que lleva mucho tiempo en términos de aplicación industrial.

A día de hoy, la respuesta ha sido una mayor potencia de láser, un escaneado más rápido o la división de los haces láser en haces múltiples. Un nuevo consorcio industrial y de investigación propone un enfoque diferente donde los colaboradores desarrollan una máquina láser que utiliza un láser de pulso ultracorto estricto solo para los detalles más ínfimos. El resto del trabajo es llevado a cabo previamente utilizando un productivo láser de nanosegundos.

Si echamos un vistazo al interior del vehículo podremos ver que las estructuras detalladas transmiten la sensación de exclusividad. Durante mucho tiempo, la piel ha sido el look dominante. Ahora la prioridad son las estructuras finas, más técnicas, y la mayor parte de estas piezas en 3D se fabrican utilizando el moldeo por inyección de plástico.

Las herramientas de moldeo por inyección que presentan el detalle requerido en el rango de micrómetro se producen, a menudo, utilizando procesos de grabado fotoquímico. Las etapas individuales se repiten una y otra vez, y requieren procesadores muy finos ya que no son reproducibles.

Esta tarea puede realizarse también utilizando láseres; en concreto, los láseres de nanosegundos obtienen unos niveles de rendimiento similares a los procesos de grabado. Tienden a alcanzar sus límites en términos de precisión. Comienzan a fundir el material que va a los contornos más duros, especialmente en el caso de las estructuras intrincadas.

Los láseres de pulso ultracorto emiten pulsos de picosegundos que pueden no lograr los niveles requeridos, pero pueden llevar a cabo una ablación ultraprecisa. El objetivo del proyecto de investigación eVerest es encontrar una manera de combinar los pulsos de picosegundos y nanosegundos. Fundado por el Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación, el proyecto pretende desarrollar una máquina completa y una tecnología de sistema para la fabricación eficiente de herramientas de moldeo en 3D de grandes formatos para superficies de diseño.

El proyecto que comenzó a principios de 2016 y está programado hasta finales de 2018, dispone de investigadores de dos universidades trabajando con un amplio rango de colegas industriales. Los fabricantes de láser, los integradores de sistemas y un fabricante original de equipos de automoción están entre los que colaboran en el desarrollo de una solución completa, incluyendo software, láseres y un concepto de máquina que soportará el procesamiento simultáneo de 8 ejes.

El objetivo clave del proyecto es que debe ser posible operar la máquina sin tener que ser un experto en la tecnología adyacente. Se trata de una ventaja importante con respecto a la delicadeza requerida para el proceso de grabado. En última instancia, la tecnología láser de precisión controlada traza el camino de la consecución de una automatización completa.

A pesar de que el propio proceso está siendo desarrollado con los colegas de Volkswagen, sus áreas de aplicación van más allá de la industria de automoción. Independientemente de si se trata de realzar los rodillos para la industria de la impresión o grandes cojinetes para los ejes de rotor de las turbinas eólicas, las superficies funcionales tienen demanda en un gran número de sectores.

Los principales temas que gobiernan los nuevos sistemas son la clave de comprensión del proceso y de la adaptación de la tecnología de procesos. Fueron también el foco del taller UKP, celebrado en abril de este año en Aachen y que trató sobre la tecnología láser ultrarrápida. Este fue el cuarto año en el que el evento reunió a especialistas de desarrollo de láser, tecnología de procesos e industria para debatir entorno a sus experiencias en la investigación del desarrollo y la aplicación del láser de pulso ultracorto.