Maximiser l'efficacité de la découpe laser : Facteurs clés pour une performance réelle

La performance de la découpe laser s'améliore constamment, presque quotidiennement, mais atteindre une vraie performance en découpe laser ne concerne pas seulement la machine elle-même. La vraie performance, c'est obtenir une pièce de qualité hors de la machine le plus rapidement et efficacement possible. Autrefois, cela signifiait obtenir des résonateurs laser de plus en plus puissants, ce qui entraînait des temps de découpe de plus en plus rapides. De nombreux ateliers ont également ajouté de l'automatisation ou plus de systèmes de découpe laser pour effectuer une variété de travaux sur une gamme toujours croissante de matériaux tels que le cuivre, le laiton et l'aluminium plus épais.

Qu'est-ce que la découpe laser ?

Des résonateurs CO2 du passé aux résonateurs à état solide avec optique à fibre d'aujourd'hui, la découpe laser évolue pour devenir un équipement de plus en plus nécessaire dans l'atelier de fabrication à façon. Le « LASER » dans découpe laser est en fait un acronyme (le saviez-vous ?) pour LIGHT AMPLIFICATION STIMULATED BY EMITTED RADIATION. Cet acronyme a été dérivé du processus original utilisé pour intensifier le faisceau lumineux à une intensité si chaude qu'il vaporiserait le métal. Sur les systèmes CO2 originaux, cela signifiait simplement qu'un dispositif tel qu'un émetteur à radiofréquence était fixé à une chambre avec une source de lumière la traversant. Le bombardement constant d'ondes radiofréquences provoquait la collision des particules de lumière, scindant ainsi la particule, créant plus de lumière, donc l'amplification. Au fur et à mesure que la lumière traversait la chambre (généralement un tube en verre appelé « les œuvres en verre »), elle était réfléchie à travers la chambre encore et encore, ne laissant qu'une petite quantité de lumière amplifiée s'échapper de la chambre.

Dans les lasers à état solide, le processus est beaucoup plus simple ET a peu, voire pas de pièces consommables. Les résonateurs à état solide utilisent des lasers à diodes semi-conductrices pour convertir efficacement l'électricité en lumière, en exploitant des centaines de ces éléments ensemble pour amplifier davantage la lumière, permettant la gravure et la découpe. Avec des systèmes jusqu'à 23 kW disponibles (actuellement, les lasers disponibles sur le marché des machines-outils vont jusqu'à 12 kW maximum en raison d'autres limitations telles que la découpe, les systèmes de mouvement et, surtout, le refroidissement), ces résonateurs à état solide sont standard sur la majorité des machines vendues aujourd'hui et représentent l'avenir de la découpe laser.

Comment un laser fonctionne-t-il réellement ?

Que le laser soit créé dans un résonateur CO2 ou à état solide, la lumière maintenant hautement amplifiée est ensuite dirigée soit à travers des miroirs et des lentilles le long d'un chemin de faisceau (systèmes CO2) ou via un câble à fibre optique vers la tête de coupe sur la machine où elle est ensuite refocalisée et délivrée au matériau avec une telle intensité qu'elle provoque la vaporisation des matériaux sous-jacents. Avec l' aide de gaz à haute pression (généralement O2 ou N2) qui sont soufflés directement autour du faisceau laser, la « poussière » métallique maintenant vaporisée est rapidement éliminée du matériau, ne laissant derrière qu'une surface fondue lisse et propre. En général, plus la puissance en watts d'un résonateur est élevée, plus le processus d'enlèvement de matière est rapide.

Coupler ce système laser avec un système de mouvement hautement précis et réactif permet au laser d'être délivré n'importe où dans la course de la machine en quelques millisecondes, coupant proprement et net des matériaux tels que l'acier, l'aluminium, le laiton, le cuivre et de nombreux alliages de ces matériaux. D'autres matériaux peuvent également être découpés, y compris certains plastiques et le bois, cependant le laser brûle avec une intensité si chaude que si vous n'êtes pas prudent, cela peut provoquer la combustion de certains matériaux.

Quelles propriétés du laser améliorent réellement la performance ?

La performance en découpe laser peut être mesurée de deux façons : Vitesse et Débit. Cependant, vous devez savoir que souvent, comme pour tout type de fabrication, augmenter simplement un processus de fabrication peut simplement déplacer le goulot d'étranglement dans votre atelier plus loin dans la ligne. Si vos pièces doivent être traitées ultérieurement en soudage, assemblage, pliage à la presse plieuse ou autre, alors une découpe laser plus rapide peut être un gaspillage d'argent car votre machine chargera ces autres processus très rapidement et restera inactive le reste du temps. Avec cette perspective à l'esprit, si la performance de découpe laser reste un besoin, considérez ce qui suit :

1. Puissance plus élevée - L'augmentation de la puissance en watts dans votre processus de découpe laser augmente la vitesse. Au bas du spectre, les augmentations de vitesse sont marginales. Dans le haut du spectre, les augmentations de vitesse sont substantielles. Bien que la découpe laser de qualité soit actuellement limitée à environ 1 - 3/16" (acier, inox, alu) d'épaisseur avec un résonateur à état solide de 6 kW, augmenter la puissance au-delà augmente grandement la vitesse de coupe linéaire. En fait, dans une comparaison récente entre 6 kW et 12 kW sur de l'inox de 3/8", l'augmentation était de 150 % par rapport au 6 kW.
2. Automatisation - Découper des pièces au laser rapidement n'est qu'une partie de l'équation, comme nous l'avons mentionné précédemment. Une autre partie, et probablement plus importante, est d'obtenir le matériau SUR et HORS de la machine tout aussi efficacement, car il n'a pas de sens d'avoir une machine qui découpe une tôle en 2-3 minutes si elle reste inactive 5-10 minutes en attendant que le matériau soit déchargé et le nouveau matériau rechargé. L'ajout d'un système de chargement/déchargement ou d'un chargeur à tour peut grandement améliorer la performance globale de découpe laser de manière substantielle.

Quels sont les inconvénients de l'augmentation de la performance en découpe laser ?

Les inconvénients pour atteindre la productivité la plus élevée en découpe laser sont le coût, l'espace et la chaleur. Passer à un système de découpe laser de 8, 10 ou 12 kW améliorera définitivement la vitesse dans une analyse comparative de tableur, mais le coût associé à ces unités peut augmenter substantiellement, jusqu'à doubler le prix de votre système laser. On sait aussi que certains fabricants utilisant ces systèmes de plus haute puissance ont des difficultés à maintenir les têtes de coupe assez froides pour éviter les dommages, entraînant souvent des temps d'arrêt coûteux et des réparations qui éliminent toute productivité gagnée. L'espace est également une considération majeure car l'ajout d'un simple système de chargement/déchargement peut doubler l'espace requis par le système de base et sont souvent inflexibles et difficiles à appliquer ultérieurement.

Trouver des machines de découpe laser performantes à vendre

Si vous êtes sur le marché pour un nouveau, ou nouveau pour vous, système de découpe laser à fibre, alors Southern Fabricating Machinery Sales a de nombreuses options à choisir. Des machines telles que le laser Polaris ou le laser Piranha peuvent être d'excellentes solutions en découpe laser d'entrée de gamme avec un paiement sous 5 K $ par mois. À l'inverse, pour une vraie haute performance, une solution du GROUPE BLM peut fournir la vitesse, l'efficacité, la flexibilité en automatisation et l'évolutivité que les acheteurs axés sur la performance recherchent. Consultez toutes les options disponibles ci-dessous.