Kerf: perché i pezzi tagliati al laser non combaciano

Disegna un quadrato di 50 mm, lo taglia, lo misura e risulta di 49,8 mm. Disegna una linguetta larga esattamente quanto la sua fessura, e l’incastro finito ha gioco. Questo è il kerf, e una volta noto il valore per la Sua macchina e il Suo materiale, lo si può eliminare completamente in fase di progettazione.

Kerf o larghezza di taglio?

Kerf è il termine tecnico inglese usato anche in italiano nel settore del taglio laser. Indica la larghezza di taglio, detta anche solco di taglio. In questo articolo usiamo kerf.

Che cos’è il kerf

Un laser non taglia lungo una linea come una penna la traccia. Asporta una striscia di materiale di larghezza misurabile. Quella striscia è il kerf.

Il raggio segue la linea che ha disegnato, quindi il kerf viene asportato centrato sulla linea, all’incirca metà per lato. Ciò ha due conseguenze:

• I pezzi risultano più piccoli del disegno, in totale di una larghezza di kerf (metà per lato).
• I fori risultano più grandi del disegno, in totale di una larghezza di kerf.

Ecco perché un incastro a linguetta e fessura disegnato a misura esatta ha sempre gioco: la linguetta ha perso mezzo kerf per lato e la fessura ha guadagnato mezzo kerf per lato. Il gioco risultante è il doppio della larghezza del kerf, ed è per questo che l’incastro sembra molto più lasco di quanto suggerirebbe il solo valore del kerf.

Quanto è largo?

Su un laser CO₂ che taglia materiali non metallici, il kerf è tipicamente di 0,1-0,3 mm. L’intervallo è ampio perché il kerf non è una proprietà fissa della macchina. Varia con:

Fattore	Effetto sul kerf
Lunghezza focale della lente	Una lunghezza focale più corta concentra il raggio in uno spot più piccolo e taglia un kerf più stretto. Una lente lunga taglia più largo.
Altezza di fuoco	Il kerf è più stretto nel vero fuoco e si allarga quando il fuoco si sposta in un senso o nell’altro.
Potenza e velocità	Più potenza, o un avanzamento più lento, immettono più energia e allargano il kerf.
Materiale	Acrilico, compensato, MDF, pelle e feltro si comportano tutti in modo diverso, e conta anche lo spessore.
Spessore del materiale	Il taglio è leggermente a V, quindi il kerf sulla faccia superiore è un po’ più largo che su quella inferiore.

Per via di questo elenco non esiste un valore universale utile. Misuri il Suo, per la combinazione che usa davvero.

Il kerf non è costante nello spessore

Il raggio è un cono, quindi il taglio è leggermente a cuneo, più largo in alto che in basso. Su un materiale sottile è irrilevante. Su un acrilico spesso no, ed è il motivo per cui un pezzo che si incastra a pressione in 3 mm può essere troppo stretto in 10 mm. Se le serve precisione su materiali spessi, misuri il kerf sulla faccia che conta per l’incastro.

Misurare il kerf con un solo taglio

Esiste una dima già pronta per questo, di Nameek ed Elplatt, ed è quella che usiamo in BRM Lasers: dima per il kerf su Thingiverse.

Se Thingiverse non è raggiungibile

Rimandiamo all’originale perché il merito è dei suoi autori. Se non riesce a raggiungerlo, ne ospitiamo una copia: file laser gratuiti.

1. Importare il file nel software laser e applicare le stesse impostazioni del lavoro reale.
2. Tagliare il disegno.
3. Far scorrere lungo la dima il piccolo pezzo con il foro quadrato. Si ferma nel punto in cui la fessura non è più larga del taglio. Leggere il valore in alto.

Quel valore è la larghezza totale del kerf. Lo dimezzi: questo mezzo kerf è il valore che l’offset del software si aspetta, perché il raggio asporta mezzo kerf da ciascun lato della linea.

Lo annoti

Tenga una piccola tabella dei valori di kerf per materiale, spessore e lente, e riusi il valore ogni volta che si ripresenta quella combinazione.

Applicare la compensazione

Opzione 1: far spostare il percorso di taglio dal software

In LightBurn l’impostazione si trova nel livello. Apra le impostazioni di un livello di linee, vada su Advanced e compili Offset. Un valore positivo compensa all’esterno della forma, un valore negativo all’interno.

Opzione 2: includere la compensazione nel disegno

Per gli incastri in particolare, inserire la tolleranza nel CAD invece di affidarsi a un offset del software rende la scelta esplicita: viaggia con il file e resta valida anche se il file viene inviato a un’altra macchina.

Se disegna una linguetta e una fessura per un incastro a pressione, faccia la linguetta più larga della fessura di un kerf intero. La linguetta perde mezzo kerf per lato e la fessura ne guadagna mezzo per lato, quindi combaciano esattamente.

Molti generatori di scatole e incastri a pettine chiedono il kerf all’inizio e fanno questo calcolo per Lei. Inserisca il valore che ha misurato.

Non usi entrambi i metodi insieme

Se include la compensazione nel disegno e imposta un offset del kerf nel software, la applica due volte e i pezzi non si incastrano. Scelga un metodo e lo usi in modo coerente.

Progettare incastri che funzionano davvero

La compensazione del kerf conta solo se la geometria dell’incastro è corretta. Alcune regole che fanno risparmiare materiale:

• Lunghezza dei denti ≈ spessore del materiale, o un suo piccolo multiplo. Un incastro con denti molto più corti dello spessore è debole, e uno con denti molto lunghi è fragile da tagliare.
• Faccia una prova prima di impegnarsi. Tagli un singolo incastro (una linguetta, una fessura) prima di tagliare un’intera scatola.
• Punti a un leggero incastro a frizione, non a un incastro da martello. L’acrilico in particolare si cavilla o si crepa se un incastro viene forzato, a volte giorni dopo.
• Decida prima se vuole incollare. Se l’incastro verrà incollato, è meglio un accoppiamento leggermente più lasco, perché un incastro a pressione non lascia spazio alla colla.
• Ricordi che la lastra non ha esattamente lo spessore nominale. Un compensato “da 3 mm” misura normalmente da 2,7 a 3,2 mm. Se le fessure sono disegnate per 3,0 mm e la lastra misura 2,7 mm, l’incastro ha già 0,3 mm di gioco prima ancora di considerare il kerf. Misuri la lastra invece di fidarsi dell’etichetta.

Su una macchina BRM

Due aspetti da tenere presenti in particolare:

• Il kerf dipende dalla lente montata. Le macchine BRM possono montare lenti con lunghezze focali diverse, che non producono lo stesso kerf. Se cambia lente, misuri di nuovo. Veda lenti diverse e compatibilità delle lenti per modello di macchina.
• Il kerf è un buon segnale d’allarme precoce. Se una misura di kerf stabile da mesi risulta all’improvviso molto più larga, conviene indagare invece di compensare; un kerf che si allarga di solito significa che il fuoco si è spostato o che le ottiche vanno pulite. Veda il mio laser non taglia più fino in fondo.