Definiciones y conceptos fundamentales
Robot industrial: manipulador mecánico programable, típicamente con 6 ejes, que ejecuta trayectorias predefinidas con controlador (robot controller). En procesos de corte, el robot mueve el cabezal y gestiona velocidad, orientación y parámetros de proceso.
Robot de corte láser: integración entre un robot industrial (manipulador) y un cabezal láser que emite un haz coherente para cortar, perforar o marcar materiales. Los sistemas combinan: fuente láser, fibra/óptica/guías, cabezal con autofocus, boquilla y suministro de gas.
Cabezal y subsistemas clave: óptica (lentes), boquilla, sistema de gas (N₂/O₂/Ar), sensores (auto-focus, encoders), cámara de visión y sistema de escape/extracción de humos.
Tecnologías de láser y configuraciones de robots
Fuentes láser más comunes
- Láser de fibra: eficiente, compacto, excelente para metales; buena calidad de corte y menor mantenimiento.
- Láser CO₂: ideal para no metales (madera, acrílico, textiles) y para ciertos metales con potencias muy altas.
- Láser pulsado / ultrafast: para microperforados y trabajos que requieren mínima zona afectada por calor (HAZ).
Configuraciones mecánicas
- 6 ejes articulados: máxima flexibilidad angular para corte 3D.
- Gantry / portal: estabilidad y repetibilidad en 2D para planchas grandes.
- Robots colaborativos (cobots): útiles en procesos semiautomáticos y tareas ligeras, atención a seguridad con láser.
Integración software
La integración CAD → CAM → robot controller es clave: generación de trayectorias, compensaciones de herramienta, simulación offline y adaptación en tiempo real con visión/escaneo.
Parámetros de proceso: potencia, velocidad, gas y foco (tabla orientativa)
Las tablas siguientes son orientativas. Realiza siempre tests (coupons) para ajustar parámetros según máquina, boquilla y condiciones.
| Material | Espesor | Fuente láser | Potencia (aprox.) | Gas | Velocidad (mm/s) — estimado |
|---|---|---|---|---|---|
| Acero inoxidable | 0.5–2 mm | Fibra | 500–1200 W | N₂ | 200–800 |
| Acero al carbono | 1–6 mm | Fibra | 1000–3000 W | O₂ (reactivo) | 100–600 |
| Aluminio | 0.5–6 mm | Fibra (alta potencia) | 1500–3500 W | N₂ | 100–600 |
| Acrílico / PMMA | 1–10 mm | CO₂ | 60–150 W | — | 30–300 |
| Acero fino microperforado | 0.3–1 mm | Fibra / pulsed | 300–1000 W | N₂ | 40–300 (depende diámetro) |
Notas: valores aproximados; la selección de pulso (CW vs pulsed) y frecuencia afecta la calidad del perímetro, rebaba y HAZ.
Fachadas microperforadas — diseño, fabricación y control de calidad
Las fachadas microperforadas combinan estética, control solar y acústica. Los robots láser permiten producir paneles con patrones complejos y densidad variable.
Diseño paramétrico
Utiliza parámetros (diámetro, separación, densidad por zona) en software paramétrico (Grasshopper, Rhino, Dynamo) y exporta vectores optimizados para nesting.
Fijación y deformación
La tensión de la lámina y su fixturing son críticos: sin control se generan deformaciones que afectan tolerancia y concentricidad del microperforado. Usa soportes y tensores y realiza compensaciones en CAM.
Control de calidad
- Inspección por visión con medición de diámetro y circularidad.
- Control estadístico de proceso (SPC) para detectar drift en parámetros.
Microperforado en láminas: retos y soluciones prácticas
Los desafíos son: minimizar rebaba, evitar fusión parcial y asegurar repetibilidad. Técnicas útiles:
- Pruebas de boquilla y ajuste de enfoque dinámico.
- Uso de gases inertes para evitar oxidación (N₂) y mejorar calidad superficial.
- Secuencia de corte optimizada (cortar primero zonas internas pequeñas para minimizar deformación).
Corte 3D sobre superficies curvas: escaneo, registro y compensaciones
Proceso general:
- Captura de la pieza con escáner 3D o fotogrametría.
- Registro de nube de puntos con sistema de referencia del robot.
- Generación de trayectoria CAM con normal dinámico y control de foco.
- Corte con seguimiento en tiempo real (registro por visión) y compensación de offset.
Ejemplo técnico
Para cortar una superficie curva con radio variable, el sistema ajusta el ángulo del cabezal cada X mm y recalcula distancia foco/parte; usualmente se requiere servo de torno o 7º eje para piezas complejas.
Casos de estudio (detallados)
1) Fachada de hotel — 120 m² microperforado con densidad variable
Requerimientos: perforaciones desde 0.6 mm a 3 mm, patrón gradual para control solar. Solución: robot 6 ejes + láser fibra 3 kW, nesting optimizado, boquilla especial microperforado, medición por visión en línea.
Resultados: tolerancia ±0.12 mm, velocidad de producción 220 m²/día (con turnos y acabado mínimo).
2) Producción de paneles de mobiliario — microperforado decorativo
Requerimiento: piezas repetibles tamaño 600x1200 mm con patrón orgánico. Solución: gantry para producción 2D con láser CO₂ para uso en maderas y composites. Resultado: tasa alta y coste por parte optimizado.
3) Corte 3D en prototipado automotriz
Requerimiento: cortes en carrocería para integración de sensores. Solución: robot 6 ejes con escáner 3D y control de trayectoria. Resultado: integración topológica y precisión submilimétrica.
Control de calidad, documentación y mantenimiento
Registro de parámetros
Registra por pieza: potencia, velocidad, gas, presión, boquilla, fecha/hora y resultados de visión. Mantén una base de datos para trazabilidad.
Mantenimiento preventivo
- Limpieza óptica (lentes, espejos) cada X horas según fabricante.
- Revisión y reemplazo de boquillas por desgaste programado.
- Pruebas de alineación y calibración semanales.
Seguridad y normativa (recomendaciones)
Implementa: enclavamientos, cabinas con cortinas láser, E-stop accesible, SOP y formación de operarios. Refiérete a normas ISO relevantes y a las guías del fabricante del láser.
Precaución: la reflexión especular del láser exige control de superficies y protección ocular específica.
Checklist antes de implementar (resumen rápido)
- Definir materiales y espesores objetivo.
- Seleccionar tipo de láser y potencia (según tabla).
- Plan de fixturing y control térmico.
- Integración CAM/robot y simulación offline.
- Plan de extracción y tratamiento de humos.
- Política de mantenimiento y repuestos críticos.
- Plan de seguridad y capacitación del personal.
Preguntas frecuentes (FAQ técnico-comercial)
- ¿Qué potencia necesito para cortar aluminio de 3 mm?
- Depende de la calidad del haz y sistema óptico, pero típicamente 1500–3000 W en fibra con gas N₂ y boquilla adecuada.
- ¿Se pueden microperforar diameters menores a 0.5 mm?
- Sí, con láser pulsed ultrafast o setups de microperforado con boquilla y control de pulso; es crítica la estabilidad y calidad óptica.
- ¿Cómo minimizar rebabas en microperforado?
- Optimiza velocidad/potencia, usa N₂, ajusta foco y boquilla; en metales delgados considera postprocesado con ultrasonido o desbarbado mecánico.
- ¿Necesito un sistema de extracción?
- Sí, para proteger ópticas y salud; además facilita la disipación de calor y reduce contaminantes que afectan calidad de corte.