Corte y Grabado por Láser:

MAQUINARIA
Corte y Grabado por
Láser:
Tecnología Novedosa Versátil y Sencilla
Luisa Fernanda Castro Patiño
Periodista M&M
El grabado, marcado y corte de superficies, son procesos que industrialmente pueden
ser realizados al aprovechar la tecnología láser o los equipos de haz de luz de CO2. En el
mercado existen, actualmente, máquinas para transformar diferentes materiales y para
distintas aplicaciones, entre ellas, la carpintería y la marquetería.
L
En la industria maderera este tipo de máquinas se utilizan para realizar grabados y cortes de material de hasta 5.0 mm de espesor, con tan buenos resultados que,
en muchos casos, pueden reemplazar las tradicionales
máquinas ruteadoras en las que si bien se obtienen diferentes formas y trabajos que demandan cierto grado
de complejidad y acabado, también necesitan mayores
tiempos para producir, comparadas con los láser.
De igual manera, los equipos láser ofrecen otras ventajas con respecto a otros métodos de corte y grabado,
84
Foto: Catálogo Epilog.
os equipos láser pueden ser utilizadas para realizar
grabados y cortes sobre casi todo tipo de superficies como metales, maderas, cartones, cueros y cauchos, y su funcionamiento es similar al de una impresora convencional, con la diferencia que en vez de realizar
una impresión a base de tinta, realizan una diminuta excavación, marca o penetración en el material soporte, a
través de un rayo láser, para reproducir así, fielmente,
una imagen, fotografía o dibujo.
Visítenos en: www.revista-mm.com
Así pues, a través de los equipos láser, la industria puede lograr una
gran variedad de diseños hechos sobre superficies de madera con diferentes formas: desde figuras en relieve, hasta dibujos con cortes internos
similares a los que se obtienen aplicando de la técnica de troquelado;
de igual manera pueden reproducir
con un 100 por ciento de fidelidad,
cualquier tipo de fotografías y en diferentes tonalidades.
Vale anotar que, aunque en la industria maderera, los equipos láser se
utilizan, principalmente, para corte
y grabado, este último es una de las
aplicaciones que más ha cobrado popularidad en los últimos años, ya que
con ella es posible cambiarle la cara de
infinidad de productos que van desde
gabinetes y marcos fotográficos, hasta
mangos para cuchillos y prácticamente cualquier trabajo de carpintería.
De igual manera, son muy estimados
en la fabricación de juegos didácticos
en madera y para la elaboración a escala de maquetas arquitectónicas, un
negocio que alcanza, actualmente, su
mayor auge en ciudades de Bogotá y
Medellín.
Tipos de Máquinas
El mercado ofrece tres tipos de máquinas láser, cada una con funciones
específicas según el tipo de trabajo
especial que adelanten: experimental, profesional e industrial.
Visítenos en: www.revista-mm.com
Foto: www.kryfil.com
Con estos equipos se pueden
crear diferentes grabados y
cortes en madera.
• Serie para principiantes: este tipo
de equipos tienen un área de trabajo que va desde 16” x 12” (406 x
305 mm) hasta 24” x 12” (610 x 305
mm), y sobre la que el industrial
puede trabajar materiales de hasta
305 mm de grosor. Su potencia láser varía entre los 25 y los 60 vatios,
es decir, alcanza una velocidad de
trabajo media, por lo que es recomendable para trabajos en pequeñas empresas en las que no se necesitan productos a gran escala y/o
con un alto grado de complejidad.
Foto: www.improntalaser.com.mx
una de ellas es que permite graficar
imágenes de mayor calidad y precisión, dado que el haz de luz casi invisible puede llegar a puntos donde
otras herramientas como las fresas
–y debido a su tamaño– no lo logran;
de hecho, ofrecen cortes y grabados
en dos y tres dimensiones, con un
alto nivel de complejidad.
Foto: imágenes.solostocks.com
MAQUINARIA
En el mercado se encuentran máquinas que ofrecen áreas de grabado desde 18” x 12” (457 x 305 mm),
hasta 36” x 24” (914 x 609 mm),
para trabajar superficies o materiales de espesores de hasta 305 mm.
Su potencia láser alcanza los 120
vatios, lo que aumenta, comparada
con la anterior, casi en un 50 por
ciento la productividad de la impresión y su capacidad de resolución
es de de 75 a 1200 dpi.
La velocidad y potencia de control
puede ser igualmente regulada de
forma manual o por computadora
en rangos que pueden aumentar de
1 hasta un 100 por ciento; además,
ofrece una buena resolución de grabado que va desde los 100 a 1000
dpi (pixeles por pulgada).
• Serie Industrial: este tipo de máquinas funcionan con láser de CO2, láser
de fibra, que permite un proceso de
marcado con un alto nivel de calidad
industrial. La serie industrial permite
además realizar trabajos a partir de
cualquier software basado en Windows, lo que incluye AutoCAD, Illustrator, CorelDRAW o prácticamente
cualquier software empresarial.
• Serie profesional: este tipo de máquina funciona a mayores velocidades, con grabados y cortes de mayor calidad y precisión, por lo que
es utilizada ampliamente en medianas y grandes empresas.
La maquina láser de fibra tiene un
área grande de grabado, 24” x 12” x 5”
(610 x 305 x 127 mm), y la entrega de
rayo láser permite un marcado de alta
velocidad para grabar y cortar piezas
hasta de 190.5 mm de espesor.
85
MAQUINARIA
La Impresión
El principio de funcionamiento de estos equipos se concentra, inicialmente, en el rayo láser intenso de luz invisible que es creado, por medio de la excitación de gas carbónico CO2 al contacto con electricidad y que es direccionado
por un sistema de espejos hasta que finalmente, a través
de un lente convexo, se proyecta sobre el material.
Al igual que una impresora, los equipos láser dependen de
un software que se instala en el computador y se encarga
de establecer comunicación entre la máquina y su sistema
operativo. La función principal del controlador es informar
al equipo ciertas características o variables de impresión
como por ejemplo, el tipo de trabajo que se va a realizar, es
decir, si es corte, grabado o la combinación de ambos.
Según John Rodríguez, ingeniero de soporte técnico de
Laser Depot, compañía colombiana que desde hace siete
años comercializa equipos láser, pantógrafos computarizados y software de última tecnología, el software de impresión es un sistema en el que se puede seleccionar desde el tamaño del grabado, hasta la calidad de impresión;
de hecho, a través de este programa el usuario interactúa
realmente con la máquina, pues funciona como un panel
desde el cual se regulan las velocidades de grabado, de
corte y las potencias, entre otras variables, que se explican a continuación.
Así, la dirección de grabado o corte se regula cuando en
el proceso se necesita que el rayo mecanice la pieza bien
Ventajas de los Equipos Láser
• No existe contacto con la pieza, por ello no se produce desgaste por fricción.
• El costo de inversión, en relación con otro tipo de maquinas, es bajo.
• No requiere moldes ni matrices que encarezcan el producto
final.
• El coste de funcionamiento es muy bajo.
• No funciona con consumibles que se tengan que sustituir
habitualmente.
• Puede trabajar sobre una variedad amplia de materiales.
• Los grabados son permanentes, no se borran con el tiempo.
• Los grabados son de excelente calidad y precisión.
• Se puede realizar cortes y grabados muy complejos.
• Los productos grabados bajo este sistema tienen poca competencia.
• Permiten trabajar en múltiples sectores y ofrece buenas posibilidades de negocio.
86
desde la parte de atrás de la máquina hacia adelante o
viceversa, esta depende del tipo de material que trabaje
la máquina.
“Algunos operarios necesitan empezar el grabado o corte
desde la parte final del modelo gráfico hacia parte de arriba, o donde empieza la imagen, con el fin de direccionar
el humo hacia el sistema de filtro de la máquina –ubicado
en la parte de atrás–, mientras mecaniza el material, para
que lo aspire y de esta manera se eliminen residuos en la
superficie”, señala Rodríguez.
La frecuencia, que consiste en el tiempo que tarda el rayo
láser en pasar por un punto determinado, varía su graduación dependiendo del material a mecanizar, dado que algunos pueden presentar diferentes transformaciones o reacciones, según la mayor o menor frecuencia que reciban,
durante el maquinado.
Para un acrílico, por ejemplo, la máquina debe aplicar una
frecuencia alta, de modo que elimine rápida y eficazmente
las partículas sobrantes pues, debido a la alta temperatura,
este tipo de piezas tienden a derretirse y sus partículas a
pegarse nuevamente con facilidad, lo que impide un buen
acabado en el proceso de corte o grabado.
En materiales como el cuero o las maderas, los proveedores de estos equipos recomiendan conservar una frecuencia baja, dado que son superficies inflamables que, al
Visítenos en: www.revista-mm.com
MAQUINARIA
contacto con el rayo láser, pueden provocar llama, hasta
el punto de incendiarse y por ende, acabar con la superficie y la pieza misma. En materiales como el balso, la recomendación apunta a manejar frecuencias entre los 150 y
300 Hz, a fin de evitar bordes con afectados e irregulares.
Para trabajos con MDF, los expertos recomiendan conservar una frecuencia entre 2.500 y 3.500 Hz, sobre todo en
materiales con excelente comportamiento en procesos
de corte, propiedad que depende de su nivel de calidad
pues algunos tableros contienen demasiadas partículas o
residuos que generan demasiada llama e impiden la profundización del corte.
Lo mismo sucede con las maderas macizas. Para este tipo
de material, la sugerencia es que el operario analice su grado de rigidez y estime la llama que pueda generar al contacto con el rayo láser; que el operario realice un primer
corte para verificar la intensidad de la llama y de acuerdo a
los resultados obtenidos, varíe la frecuencia que mejor se
ajuste a dicho proceso.
La profundidad de corte que, para aplicarla de la manera
correcta, el operario debe considerar el siguiente postulado
“a mayor velocidad, menor profundidad de corte y a menor
velocidad, mayor profundidad de corte”, y paralelamente,
tener en cuenta también, el grado de potencia de la máquina. Por citar un ejemplo, cuando el equipo trabaja con
una velocidad al 100 por ciento y una potencia al 100 por
ciento, el corte es poco profundo, pero si la velocidad disminuye, el corte alcanzará un mayor nivel de profundidad.
La tecnología láser a permeado todos los
campos productivos incluyendo la industria
maderera aportando soluciones de alta
tecnología.
Visítenos en: www.revista-mm.com
MAQUINARIA
Foto: Catálogo Epilog.
- Láser de CO2: se caracterizan por su versatilidad para
trabajar diferentes superficies, pues graban y cortan
una gran variedad de materiales como madera, acrílico, plástico, vidrio, aluminio anodizado, acero inoxidable, corcho, entre otros.
- Láser de fibra: diseñados para el marcado de metal
base y plásticos de ingeniería. Estos sistemas se utilizan principalmente para aplicaciones industriales en
las que se requiera el grabado de códigos de barras,
números de serie, logos de las empresas y otro tipo
de identificación permanente del producto.
Este tipo de láser, a diferencia del CO2, aparece como
una delgada fibra de vidrio fina o un haz de luz excelente calidad, por esta razón es utilizado en aplicaciones industriales de alto nivel profesional.
Entre las posibilidades de grabado que ofrece el rayo
de fibra, se encuentra que brinda un mecanizado
compacto y pequeño sobre la superficie, permite enfriarse rápidamente y gracias a su flexibilidad, permite realizar grabados en tercera dimensión.
Direccionamiento
interno del rayo láser.
El autoenfoque, variable relacionada con la regulación de
la distancia entre el lente por donde se proyecta el rayo
de luz y la pieza de trabajo durante el proceso de mecanización, determinante para obtener un grabado más preciso y nítido. Dicha distancia, que debe ser de aproximadamente 2.0 pulgadas, en muchos casos puede ser regulada
de forma manual, a través de una galga o pieza metálica
encargada de proporcionar esta misma medida.
Ya, para la impresión de fotografías en madera, por lo regular, estas máquinas cuentan con un software de tratamiento gráfico especial, el cual convierte cualquier imagen bmp, jpg o gif, en una matriz de puntos que sirve de
guía para el grabado por láser de la fotografía, y garantiza
un acabado definido para evitar que el exceso de sombras
y colores de la imagen original, convierta el resultado en
un grabado sin detalles.
Es importante mencionar que los dibujos a cortar o grabar
por el equipo láser puede elaborarlos y enviarlos el operario de estas máquinas, desde la gran mayoría de las aplicaciones o programas de diseño gráfico existentes: Corel
Draw, Autocad, Freehand y Photoshop, entre algunos de
los software más conocidos.
El Equipo en su Interior
Los equipos láser para corte y grabado están compuestos
por siete partes básicas.
• Unidad Láser: particularmente en la industria, existen dos
tipos de láser para el corte y el grabado de materiales:
88
Es importante mencionar que el tubo de la unidad láser
tiene una durabilidad promedio de 20 mil horas, pero
esta depende del tipo y la cantidad de procesos que se
adelanten en la empresa. La recarga del tubo puede costar entre los 1.400 a 1.600 dólares, inversión que, según
Rodríguez, puede recuperarse con dos o tres años de trabajo empleando este tipo de máquinas.
• Motores: por los regular, estos equipos disponen de un
motor paso a paso y dos servomotores: el primero de ellos
ubicado en la mesa de trabajo y los segundos, en cada una
de las coordenadas X y Y. Los servomotores se activan mediante un mecanismo eléctrico que les permite trabajar a
grandes velocidades sin que la máquina se caliente.
• Compresor de aire: su función es aumentar la presión de
energía para desplazar el CO2. Dicho proceso se realiza, a
través de un intercambio de energía entre la máquina y
el gas, lo que aumenta la presión y energía cinética y lo
impulsa a fluir.
Aunque no hace parte del sistema interno de la máquina,
es un complemento importante encargado de brindar ventilación al equipo, con el fin de proteger la óptica de la máquina y mantener la zona de trabajo totalmente limpia.
• Rodamientos y partes móviles: son elementos mecánicos
que facilitan el desplazamiento del brazo de la máquina en
el eje Y y X, por lo regular, son correas y rodamientos duraderos que ofrecen una vida útil de cuatro a cinco años.
• Sistema de filtrado: tras la realización de grabados, es
normal la generación de residuos, partículas y humos
que deben ser extraídos de la zona de trabajo y es aquí
Visítenos en: www.revista-mm.com
MAQUINARIA
cuando entra en funcionamiento el sistema de filtrado;
su función es la de absorber dichos residuos y eliminarlos, mediante un conjunto de filtros que retienen las
partículas de mayor tamaño, las volátiles, humos, gases
y olores.
En consecuencia, este sistema, proporciona un aire purificado en un 99,997% que es expulsado nuevamente a la
zona de operaciones, sin que sea necesario disponer de
una salida de humos al exterior.
• Ópticas y espejos: son dispositivos, generalmente de vidrio, con una superficie lisa y pulida que direccionan el
rayo de luz. Es uno de los componentes que requiere mayor revisión, por lo que se recomienda comprar máquinas con un acceso fácil a estos sistemas, a fin de que su
mantenimiento sea óptimo y periódico
• Unidad de proceso (CPU): aunque, al igual que el compresor de aire, la CPU no hace parte del sistema interno de
la máquina, es una de las secciones fundamentales para
su funcionamiento y, en combinación con la unidad láser,
se le considera el corazón de toda la máquina. La CPU es
un ordenador que cuenta con un sistema operativo residente en una memoria SD industrial, con una capacidad
aproximada de 64 Mb, la cual permite almacenar hasta
99 trabajos o diseños diferentes.
Antes de Comprar una Máquina…
Foto: w
ww.tim
laser.
cl
A la hora de adelantar procesos de corte y grabado y antes de pensar en la compra de un sistema láser que cumpla esta función, hay aspectos importantes a considerar
como conocer la velocidad de trabajo, la potencia o el vatiaje y el tipo de motores que integra la máquina. A continuación, se reseñan cada uno de estos aspectos.
Muestra del trabajo
de corte y grabado.
Foto:www.grabolaser.net
Visítenos en: www.revista-mm.com
MAQUINARIA
Foto: Catálogo Epilog.
“En este momento Láser Depot reporta alrededor de 120 máquinas vendidas en el país –durante los siete años
de funcionamiento de la empresa– de
las cuales todas, sin excepción, se encuentran operando. En general, en Colombia, el mercado de estos equipos
tiende a aumentar cada vez más, no
sólo porque son fáciles y rápidos de
manejar, sino porque la calidad de corte y grabado es buena”.
Un factor a tener en cuenta para un buen grabado es
que entre menos velocidad y más potencia, mayor
profundidad de corte y entre menos potencia y mayor
velocidad se obtiene un corte superficial.
• Velocidad de trabajo: la velocidad
de un sistema de corte y grabado
de CO2, está directamente relacionada con la potencia del equipo y es
expresada en vatios (W). Es importante tener en cuenta que, a mayor
potencia o vatiaje, mayor velocidad
de grabado y a menor potencia,
menor velocidad de trabajo.
Por citar un ejemplo, si el usuario de
la máquina necesita una potencia de
10W y la ajusta a una velocidad muy
elevada, el láser no tendrá el tiempo suficiente para realizar el corte
o el grabado; por el contrario, una
máquina que alcance una velocidad
de 1000 mm/seg con una potencia
de 100W, será mucho más rápida
en la gran mayoría de trabajos, que
otra que disponga de una velocidad
máxima de 2000 mm/seg y solamente conserve una potencia de 25W.
• Motores (Servomotores o motores
de pasos): En muchas ocasiones,
para lograr elevadas velocidades
los clientes recurren a los motores
denominados servomotores que, a
diferencia de los motores de pasos,
disponen de mayor aceleración y
velocidad punta. Para aprovecharlos
correctamente es necesario considerar ciertos factores como por ejemplo, que el exceso de aceleración
90
produce diferencias notables en
trabajos de grabado, según la zona
del área de trabajo: que el sistema
de motores es más sensible a los
desajustes y al desgaste de las piezas, siendo su mantenimiento más
complejo; y por último, que las reparaciones y los repuestos de este tipo
de motores son más costosos.
Un Mercado que se
Expande
En Colombia, como en el resto de
países que lo aprovecha, el mercado
de equipos láser para corte y grabado sirve a distintas industrias como
la fotográfica, maderera, publicitaria, entre otras; sin embargo algunas
empresas continúan utilizando máquinas alternativas que, en no pocos
casos, resultan poco eficientes en su
operación, por los tiempos extensos
que invierten para trabajar.
Rodríguez considera al respecto que
el mercado de máquinas láser, si bien
aún se encuentra en una fase inicial
en Colombia, está extendiéndose rápidamente a causa de los beneficios
que ofrecen los novedosos equipos y
que ya identifica la industria.
Actualmente, un equipo láser con un
área de trabajo de 16 “x 12” (406 x
305 mm) y un vatiaje de 25.30 o 40,
puede costar 21 millones de pesos;
pero si la empresa cliente una máquina con mayor capacidad, es decir,
18” x 12” (457 x 305 mm), su precio
puede variar entre los 40 y 50 millones de pesos, la selección depende
de los procesos industriales que adelanten la compañía.
Aunque el costo de la máquina puede representar una inversión importante para el empresario; vale anotar
que son muchos quienes la asumen
con firmeza, en la medida que la saben justificada y tienen la certeza de
lograr el retorno de su dinero en un
plazo justo.
Los equipos láser son pues, una alternativa que puede abrir nuevas
perspectivas para los empresarios,
sobre todo aquellos vinculados a
campos como la carpintería, la juguetería y la marquetería pues, gracias a su desarrollo, hoy representan
soluciones industriales ventajosas
en cuanto al ahorro en tiempos, procesos y dinero se refiere; sistemas
que son verdaderos aliados para las
empresas.
Fuentes
•
John Rodríguez. Ingeniero Soporte Técnico
Láser Depot. [email protected]
•
www.eslaser.net
Visítenos en: www.revista-mm.com