Comprendre la technologie laser : guide complet pour la découpe et la gravure

La découpe laser est une forme relativement nouvelle de découpe de forme en tôle. Sans « outil » traditionnel, les coupes peuvent être très petites et précises. Ce procédé permet aussi la gravure de pièces avec des réglages laser à puissance inférieure. Développée dans les années 1970 pour applications industrielles, LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est devenue un standard pour les ateliers de fabrication de précision à la fin des années 1990.

Comment fonctionnent les machines de découpe laser

Utilisant le laser comme source de chaleur et un gaz de protection (généralement azote), une machine laser brûle ou fond littéralement son chemin à travers des matériaux jusqu'à 32 mm (1-1/4″) d'acier. La découpe laser peut servir pour la simple découpe de formes sur tôles planes ou en configuration tridimensionnelle pour la découpe de pièces préformées.

Comme le laser est une source de chaleur, ce procédé n'est pas optimal pour applications thermosensibles ou produits générant des fumées dangereuses lors de la coupe laser. Aussi, comme le laser est une source lumineuse, les matériaux hautement réfléchissants comme cuivre et laiton sont généralement indésirables (surtout CO₂). L'aluminium est aussi limité par sa réflectivité et son excellente absorption de la chaleur qu'on utilise pour couper. Ainsi, la capacité de coupe laser pour l'aluminium est typiquement limitée à ~1/3 de la capacité acier doux, et ~1/2 pour les aciers inoxydables.

Les machines laser existent en différentes tailles de table : 4' x 4' jusqu'à machines à portique sur rails de 20' x 60' (ou plus). Les tailles les plus courantes aujourd'hui : 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12', disponibles en systèmes autonomes ou cellules de production entièrement automatisées. Les lasers existent aussi en série de puissances (Kilowatts/KW). Capacité et vitesse de coupe augmentent avec la puissance. Mais puissance plus élevée augmente aussi l'investissement et le coût horaire. Aujourd'hui, machines de 1 500 W (1,5 kW) à 12 000 W (12 kW).

Deux types de conception de base : hybride ou optique volante :

1. Hybride — La machine déplace la matière/table dans un sens et la lentille de focalisation dans l'autre. Ce design utilise moins de pièces mobiles pour le chemin du faisceau — donc généralement moins de maintenance tout en offrant plus de puissance (et plus constante) à la tête de coupe car moins de miroirs et lentilles requis.
2. Optique volante (Flying Optics) — La machine ne déplace pas la matière sur le lit. Le laser « vole » littéralement au-dessus. Ce design offre les vitesses de déplacement, accélérations et vitesses de coupe les plus élevées, avec un design légèrement plus complexe.

Types de lasers

Deux principaux types de lasers sur le marché des machines de coupe métal :

CO₂

Les résonateurs CO₂ génèrent l'énergie en faisant rebondir une source lumineuse sur des miroirs individuels et excitant les ions par onde radiofréquence ou autre méthode pour les faire collisionner et se diviser — les amplifiant. Le résonateur est scellé et pressurisé avec gaz poussés à vélocités extrêmes par turbo à travers le résonateur. Le laser sort par un petit orifice puis par un système de distribution purgé au gaz propre, focalisant et refléchissant le faisceau à la volée plusieurs fois jusqu'à la tête de coupe. Certains systèmes récents ont remplacé le chemin de faisceau par fibre optique.

Diode directe (Fibre / Fiber)

Les lasers à diode directe utilisent des diodes laser pour sortir directement de la lumière amplifiée vers un câble à fibre optique l'amenant à la tête de coupe. Ce système n'a pas de pièces mobiles et demande très peu de maintenance, en faisant une option privilégiée pour beaucoup de nouveaux systèmes.

Le terme « fibre optique » ne désigne que la méthode de distribution du faisceau, pas la génération. La distribution par fibre optique est plus simple, moins chère, éliminant miroirs précis, lentilles et gaz des anciens lasers CO₂. La fibre optique est la dernière technologie en systèmes laser de coupe métal.

• Matériaux traités : Acier, Aluminium, Aciers inoxydables, Plastiques en feuilles, Bois
• Fabricants laser populaires : Amada, Cincinnati, Mazak, Mitsubishi, Trumpf, Bystronic, HK Laser, Polaris

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