CORTE DE CERAMICOS

CASTELLÓN (ESPAÑA)

PROCESO INNOVADOR DE CORTE LÁSER PARA
PLACAS CERÁMICAS
Andrea Bresciani, Alessandro Cocquio, Claudio Ricci
SACMI Imola – Italia

RESUMEN
Hoy en día, en la producción cerámica se fabrican baldosas y placas cada vez
más grandes para satisfacer la demanda de nuevos productos para la edificación
y otras construcciones.
Es un hecho que la fabricación de baldosas degrandes dimensiones simplifica
las líneas de producción pero, al mismo tiempo, requiere el desarrollo de tecnologías de corte eficientes, flexibles y económicas para la producción de una amplia
gama de formatos más pequeños.
Los métodos empleados en la actualidad por la industria cerámica, como el
corte con disco diamantado, entalladura y separación o el corte por chorro de agua
presentan variosinconvenientes: pobre calidad de los bordes luego del corte, alto
porcentaje de productos rechazados, generación de residuos y lodos, baja velocidad de producción, elevada necesidad de mano de obra y mantenimiento,...
Para superar los problemas mencionados anteriormente, el presente estudio
investiga la aplicación de un láser de CO2 de alta intensidad para realizar el corte
de material cerámicococido sin contacto directo, de forma precisa y libre de defectos.
En los últimos años se han probado muchas tecnologías láser para el corte
de material cerámico, pero ninguna ha sido optimizada para el corte industrial de
baldosas cerámicas. Los principales problemas respecto a la calidad final del corte,
generalmente de pobre calidad, se presentan en forma de vitrificaciones superficiales yefectos de requemado. Otro problema es la lentitud excesiva del proceso,
consecuencia de concentrar la potencia láser en aumentar la temperatura hasta
fundir (o incluso sublimar) el material cerámico.
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CASTELLÓN (ESPAÑA)

La presente tecnología se basa en un enfoque totalmente distinto; la fuente
láser CO2 se emplea como una “herramienta de calentamiento” capaz de controlar
losgradientes de temperatura en el material. La combinación de calentamiento y
enfriamiento (mediante un dispositivo de enfriamiento adecuado) induce una distribución precisa de tensiones mecánicas (tensión – compresión variable a lo largo
del espesor) dentro del material. La distribución de tensiones genera la fractura
del material y el proceso se puede controlar perfectamente logrando un corte recto ysin defectos a lo largo de toda la longitud de la placa.
Se realizó un intenso análisis computacional para encontrar los parámetros
de trabajo adecuados. Se realizaron simulaciones mediante ANSYS MEF (Método de Elementos Finitos) para estudiar el comportamiento termoestructural del
material cerámico bajo los efectos de la transferencia de calor generada por los
impulsos láser.
Lassimulaciones fueron validadas en un dispositivo a escala piloto específicamente montado en nuestros laboratorios.
Finalmente se realizaron varias sesiones para cortar diferentes tipos de baldosas y placas cerámicas, en su mayoría fabricadas de gres porcelánico. Los parámetros de control se optimizaron para aumentar la velocidad de corte manteniendo una calidad de corte aceptable.
Los resultadospreliminares de nuestros experimentos a escala piloto demuestran claramente la viabilidad del proceso de corte láser y esta nueva técnica
parece ser una verdadera solución para la automatización del proceso industrial
en la fabricación de baldosas cerámicas, ya que proporciona un sistema de corte
limpio, flexible y eficiente.

1. INTRODUCCIÓN
El corte de baldosas cerámicas representa un punto críticoen el proceso de
producción industrial. El material cerámico, intrínsecamente frágil, no soporta fácilmente la acción de corte, que generalmente provoca fisuras incontroladas y el
rechazo del producto. Además, la alta dureza del material cerámico (en particular
en la superficie pero también en la masa en el caso de gres porcelánico) implica
un desgaste considerable de las herramientas de...