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Aspirazione dei fumi laser

Vergleichsgrafik, die den Unterschied zeigt zwischen Arbeiten mit und ohne Absaugung: Arbeiten im Partikelnebel, wenn keine Absaugung vorhanden ist.

Chi desidera aspirare i fumi generati dal laser spesso pensa innanzitutto alla sicurezza sul lavoro. È vero, ma nella pratica questo approccio non è sufficiente. Infatti, nei processi basati sul laser non si tratta solo di rimuovere le emissioni dall’area di lavoro. Si tratta anche di garantire processi stabili, ambienti puliti intorno alle macchine e condizioni di produzione affidabili.

A seconda del procedimento, del materiale e della gestione del processo, durante la lavorazione laser si generano fumi, polveri sottili e particelle molto piccole trasportate dall’aria. Alcune di queste sono così fini da non essere percepibili ad occhio nudo. È proprio questo che rende la questione complessa. Ciò che è invisibile viene spesso sottovalutato nella vita quotidiana.

Perché l’aspirazione dei fumi laser va oltre la sicurezza sul lavoro

In molte aziende la tecnologia di aspirazione è ancora vista principalmente come una misura di protezione per i lavoratori. Questa visione è comprensibile, ma non è completa. Chi vuole aspirare il fumo laser spesso influenza molto più della semplice aria nell’area di lavoro immediata.

Le particelle fini possono diffondersi nell’ambiente, depositarsi su componenti sensibili e compromettere la pulizia generale del processo. Ciò può avere ripercussioni sulla manutenzione, sulla disponibilità degli impianti e sulla costanza delle condizioni di produzione. In breve: l’aria pulita non è solo una questione di salute. È anche una questione di processo.

Quanto possono essere piccole le particelle dei processi laser

Il tema diventa particolarmente rilevante alla luce delle dimensioni delle particelle descritte negli studi scientifici. In uno studio sul taglio di lastre di acciaio inossidabile austenitico 304L di spessore compreso tra 10 e 30 mm con laser a fibra ad alta potenza, per gli aerosol generati è stato misurato un diametro aerodinamico mediano (CMAD) di circa 0,12 µm, ovvero circa 120 nm [1]. Nello stesso lavoro gli autori descrivono inoltre che la concentrazione di aerosol è diminuita di quasi il 30% all’aumentare della velocità di taglio, a seconda delle condizioni [1]. Ciò dimostra molto chiaramente che le emissioni dei processi laser non dipendono solo dal materiale. Anche i parametri di processo giocano un ruolo significativo.

Particelle ancora più piccole sono state osservate in uno studio sulla produzione additiva basata sul laser di componenti metallici. In quel caso, la maggior parte delle particelle primarie formate era compresa tra 4 e 16 nm. I valori mediani riportati erano di 8,0 nm, 9,4 nm e 11,2 nm per i processi esaminati [2]. Sono stati esaminati tre processi di produzione additiva basati sul laser con polveri di acciaio inossidabile. Questi valori non possono essere generalizzati a ogni processo laser. Tuttavia, chiariscono che nei processi laser basati sui metalli possono formarsi particelle nell’ordine dei nanometri [2].

Cosa significano tecnicamente questi ordini di grandezza

Proprio a questo punto vale la pena fare una classificazione. Non ogni numero esiguo di particelle equivale automaticamente a un’esposizione concreta nella stessa misura. Tuttavia, tali ordini di grandezza aiutano a valutare l’argomento in modo più realistico.

Secondo il NIOSH, le particelle di dimensioni fino a circa 100 µm sono considerate inalabili. Le particelle nella gamma PM10 sono considerate toraciche, mentre quelle nella gamma PM4 sono considerate respirabili [3]. Ciò significa che possono penetrare fino agli alveoli polmonari. L’OMS sottolinea inoltre che le particelle fini come il PM2,5 penetrano in profondità nei polmoni e in parte possono raggiungere anche altre parti del corpo [4].

Diventa così comprensibile perché l’aspirazione del fumo laser non debba essere considerata solo dal punto di vista del “fumo deve sparire”. Se negli studi vengono descritti aerosol di circa 120 nm o particelle primarie nella gamma da 4 a 16 nm [1][2], è chiaro che in questo caso possono avere un ruolo emissioni molto fini. Proprio per questo è fondamentale un sistema di raccolta e filtrazione tecnicamente adeguato.

Non tutti i processi laser generano le stesse emissioni

Altrettanto importante è la precisazione tecnica: non tutti i processi laser generano le stesse emissioni e non tutte le dimensioni delle particelle misurate possono essere semplicemente trasferite ad altre applicazioni. Sarebbe troppo generico.

Sono sempre determinanti il materiale lavorato, il processo specifico, la potenza, la gestione del processo, il flusso d’aria e la configurazione concreta del sistema di raccolta. Il taglio laser, la marcatura laser, la pulizia laser e la produzione additiva basata sul laser non sono la stessa cosa. Anche all’interno di un unico processo, il cambio di materiale o la modifica dei parametri di processo possono influenzare il comportamento delle emissioni. Proprio per questo una buona soluzione non ha bisogno di promesse generiche, ma di una progettazione tecnica accurata.

Cosa deve garantire un buon sistema di aspirazione nella pratica

Chi vuole aspirare i fumi laser ha bisogno di qualcosa di più di un semplice movimento d’aria nella stanza. È fondamentale che le emissioni vengano catturate il più presto possibile e il più vicino possibile al luogo di origine. Quanto meglio ciò riesce, tanto minore è la probabilità che le particelle si diffondano in modo incontrollato nell’ambiente circostante.

Una soluzione di aspirazione e filtraggio ben progettata può contribuire a

  • ridurre l’inquinamento nell’ambiente di lavoro,
  • rimuovere le emissioni fini direttamente dal processo,
  • mantenere più pulite le aree sensibili dell’impianto,
  • ridurre i depositi nell’ambiente circostante,
  • ridurre gli oneri di manutenzione
  • e favorire condizioni più stabili nella produzione.

 

Sembra una questione tecnica, ma nella pratica è molto concreta. Dove rimangono meno emissioni nell’ambiente, spesso aumenta anche la sicurezza operativa. E dove i processi funzionano in modo più pulito, spesso ne traggono beneficio anche la qualità e la disponibilità.

L’aspirazione dei fumi laser come parte di una produzione stabile

In definitiva, quindi, non si tratta solo di una singola misura di protezione. Chi deve aspirare i fumi laser decide allo stesso tempo su una parte della qualità del processo. L’aria pulita nel luogo di origine può aiutare a proteggere le persone, a mantenere più pulite le macchine e a rendere più affidabili le condizioni di produzione.

È proprio qui che risiede il vero valore aggiunto. L’aspirazione non è un tema marginale che inizia solo dopo il processo. È una componente tecnica di una produzione ben progettata.

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Fonti