La storia del laser, dai laboratori alle officine

Dall’emissione stimolata al maser

LASER significa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ovvero amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazione. L’emissione stimolata è il principio scientifico alla base del laser. In questa storia hanno un ruolo anche i lavori teorici di Albert Einstein.

Prima del laser, Charles Townes, James P. Gordon e Herbert Zeiger svilupparono il maser negli anni 1950. Il maser amplifica le microonde: non produce quindi il fascio luminoso del primo laser. Questa tappa dimostra tuttavia che è possibile realizzare in un apparecchio un’amplificazione basata sull’emissione stimolata. Il passaggio alle frequenze ottiche resta allora oggetto di ricerca.

16 maggio 1960: il primo laser a rubino

Il primo funzionamento di un laser risale al 16 maggio 1960, a Malibu, negli Stati Uniti. Theodore H. Maiman, ingegnere e fisico presso gli Hughes Research Laboratories, utilizza un rubino e una lampada flash per ottenere un’emissione laser. Si tratta di un dispositivo sperimentale, non ancora di una macchina da officina.

In seguito, le ricerche e i brevetti si diversificano verso laser che utilizzano, tra gli altri, gas, fibre e semiconduttori. La storia non conduce quindi a un unico laser, ma a diverse famiglie di sorgenti.

Dalle sorgenti laser ai processi industriali

Il passaggio dal laboratorio all’officina non si riassume in una data o in una sola macchina. Si basa sull’integrazione della sorgente laser, dell’ottica, del movimento e del controllo in un sistema adatto all’operazione desiderata.

Nell’ambito di una soluzione NWS LASER, l’obiettivo è collegare questi mezzi a un’esigenza concreta: tagliare un pezzo, incidere una superficie o imprimere un’informazione. Il materiale, la qualità attesa e i vincoli della postazione orientano poi le prove e la qualificazione del processo.

Taglio, incisione e marcatura: obiettivi diversi

Il taglio, l’incisione e la marcatura in officina rispondono a obiettivi distinti: separare un pezzo, lavorarne la superficie o imprimervi un’informazione. Un progetto di personalizzazione e un progetto di tracciabilità non si convalidano quindi secondo gli stessi criteri.

La varietà dei laser non significa che tutti i materiali siano compatibili con tutte le macchine. Per valutare un’applicazione, è necessario conoscere la composizione del materiale, gli eventuali rivestimenti e la relativa scheda di dati di sicurezza, se disponibile. Le prove su campioni rappresentativi consentono di valutare il risultato desiderato con la sorgente e il processo previsti, senza promettere in anticipo un risultato o una cadenza.

L’integrazione in officina comprende anche la prevenzione

Lo sviluppo degli utilizzi non elimina i rischi. Le attrezzature laser manuali per saldatura, sverniciatura e taglio presentano rischi ottici, fumi, gas e particelle pericolosi, nonché rischi di incendio e ustioni. La loro natura dipende in particolare dall’applicazione, dal materiale e dai rivestimenti trattati.

Per queste attrezzature manuali, è opportuno privilegiare la riduzione dei rischi fin dalla progettazione, il confinamento delle emissioni ottiche, la captazione degli inquinanti e la formazione del personale. I risultati degli studi sulla sverniciatura non costituiscono valori universali applicabili a tutte le macchine per incisione. La prevenzione deve essere valutata per la postazione effettiva, sulla base della documentazione dell’attrezzatura e delle competenze adeguate.

Fonti e documentazione

• DPMA — Laser: origini e primo laser a rubino
• INRS — Rischi delle attrezzature laser manuali per saldatura, sverniciatura e taglio