PoLaRoll

La sfida

PoLaRoll è un progetto di ricerca finanziato nell’ambito del programma quadro Horizon 2020 dell'Unione Europea. Questa Innovation Action con una durata di 36 mesi (ottobre 2016 - settembre 2019) e un budget totale di 4,4 milioni di euro, riunisce le principali istituzioni di ricerca e aziende europee attive nel settore dei sistemi di produzione laser. Il consorzio è guidato dal Fraunhofer IPT (istituto per le tecnologie di produzione) e prevede la collaborazione di Fraunhofer UMSICHT (instituto per l'ambiente, la sicurezza e la tecnologia energetica), LASEA SA (Laser Engineering Application), Amplitude Systemes, Micrometal GMBH, Next Scan Technology BVBA, RINA e Lunovu GMBH.

PoLaRoll ha lo scopo di integrare, per la prima volta, un processo di ablazione ad alta velocità, basato su laser a impulsi ultracorti, in una macchina roll-to-roll che sia in grado di soddisfare i tipici requisiti della produzione di massa. RINA supporta il consorzio nell’individuazione delle potenziali linee di business e nella divulgazione scientifica dei risultati di progetto.

Il nostro approccio

Per raggiungere il suo ambizioso obiettivo, il progetto PoLaRoll segue diversi obiettivi:

• Sviluppo di un processo di ablazione laser a impulsi ultra-corti: lo sviluppo di una sorgente laser ad impulsi ultra-corti e ad alte prestazioni è focalizzato al raggiungimento di un considerevole incremento della frequenza di ripetizione degli impulsi del sistema e dell'energia del singolo impulso. Per un'ablazione laser veloce della lacca, è indispensabile eseguire studi su un elevato numero di parametri al fine di ottenere la massima precisione combinata con elevati tassi di ablazione. La velocità di ablazione dipende dal processo laser stesso ma anche dalla formulazione della vernice. Gli studi sui parametri laser sono eseguiti da Fraunhofer IPT e Lasea.
• Sviluppo di uno scanner poligonale ad alta velocità: Oltre che per far fronte agli incrementati livelli di prestazione della sorgente laser impiegata in PoLaRoll, lo scanner poligonale, scelto come base di partenza per il progetto, sarà ulteriormente migliorato per un adeguamento alle elevate velocità di elaborazione e alle alte frequenze di ripetizione degli impulsi raggiunte nell’ambito del progetto.
• Sviluppo di un sistema di misurazione in linea per i processamneto di scanner poligonali: al fine di garantire un'elevata precisione della microlavorazione del materiale, saranno sviluppati due sistemi di misurazione in linea. La soluzione eseguirà un monitoraggio dell’innovativo processo di ablazione della lacca sensibile ai raggi UV eseguendo una valutazione della forma e posizione delle microstrutture risultanti.
• Sviluppo del sistema di microlavorazione laser con sincronizzazione tra sorgente laser e scanner poligonali multipli: per far fronte alle elevate velocità di elaborazione e alle alte frequenze di ripetizione degli impulsi raggiunte, il progetto si concentrerà sull'implementazione di un'unità di sincronizzazione ultrarapida altamente innovativa per almeno due scanner poligonali operanti con una sorgente laser. L’unità consentirà il pieno utilizzo del sistema PoLaRoll in un reale contesto industriale.
• Integrazione del sistema di microlavorazione per la strutturazione laser bilaterale in un processo roll-to-roll: un ulteriore obiettivo del progetto PoLaRoll è l'integrazione del sistema di microstrutturazione laser finale, che comprende la sorgente laser a impulsi ultra-corti, l'unità di scansione basata su poligoni, nonché i sistemi di misurazione in linea; in un sistema roll-to-roll. Linee guida per quest’attività saranno preparate sulla base di aspetti sostanziali della sicurezza sul lavoro e della protezione della salute per il funzionamento del sistema roll-to-roll di ablazione laser.

Conclusioni

Il modulo sviluppato nell’ambito del progetto PoLaRoll, sarà integrato nella linea di produzione di uno dei partner del consorzio per una valutazione applicata ad una caso studio reale. Il dimostratore riguarderà la produzione di schermi solari per facciate vetrate di edifici. La qualità degli schermi che verranno prodotti con la macchina PoLaRoll, sarà valutata direttamente osservando la disomogeneità ottica del pattern che è direttamente collegata ai difetti del processo produttivo.

L'obiettivo generale del progetto è quello di sostituire la fase di litografia negli attuali processi di incisione, operando direttamente su una lacca sensibile ai raggi UV tramite un'unità di microlavorazione laser. In particolare, il modulo sviluppato nell’ambito del progetto PoLaRoll, sostituirà la fase di masking di un processo di incisione continua a litografia UV impiegato per micro-strutturare bobine in acciaio inossidabile. Ciò consentirà di costituire un processo flessibile ed economico, aumentando la produttività della micro lavorazione dell’acciaio. Inoltre, il concetto modulare del sistema di strutturazione laser, consentirà l'integrazione in diverse altre applicazioni al fine di sostituire gli attuali processi di masking legati all’uso di sostanze ad alto impatto ambientale.