À faire et à ne pas faire avec la découpe au laser

La découpe au laser est le processus d'utilisation de faisceaux de lumière à haute puissance pour couper, trancher ou percer des matériaux. Développé dans les années 1960 au Welding Institute en Angleterre, le procédé est devenu de plus en plus populaire. En fait, les machines de découpe laser des métaux représentent désormais le plus grand segment de produits du marché mondial de la découpe des métaux, la demande pour ces appareils devant atteindre près de 9,8 milliards de dollars en 2025.

Alors, comment fonctionne la découpe laser ? Il existe un certain nombre de procédés de découpe laser différents, mais ils se répartissent généralement en deux catégories :la découpe par fusion et la découpe ablative. Dans sa forme la plus simple, la découpe par fusion laser consiste à utiliser un laser pour faire fondre une zone localisée de matériau sur la pièce, puis à découper le matériau fondu avec des jets de gaz inerte hautement pressurisés (généralement de l'azote, qui ne réagit pas de manière exothermique avec le matériau coupé ). Les commandes CNC peuvent être utilisées pour déplacer le laser ou la pièce afin de créer des coupes continues.

La découpe laser ablative utilise des impulsions rapides d'un laser à haute intensité pour enlever le matériau une couche à la fois. Ce processus s'évapore plutôt qu'il ne fond, et ne nécessite donc pas de gaz sous pression pour éliminer l'excès de matière. Généralement un processus plus lent, la découpe laser ablative est utilisée pour effectuer des coupes partielles qui ne traversent pas la pièce de haut en bas (la gravure au laser, par exemple, est un exemple de processus ablatif). En revanche, la découpe par fusion déclenche des lasers en ondes continues ou en impulsions plus longues, et ne peut donc être utilisée que pour couper complètement la pièce.

Pourquoi choisir la découpe laser ?

La découpe au laser offre quelques avantages distincts. Le principal d'entre eux est sa capacité à créer des pièces extrêmement précises et exactes. Certaines pièces peuvent avoir des tolérances inférieures à 1 mm, ce qui fait du processus de découpe au laser une méthode efficace pour les pièces présentant des caractéristiques complexes ou complexes. La nature hautement localisée de la découpe au laser réduit considérablement le risque de déformation du matériau de la pièce, et les pièces produites par découpe au laser ne nécessitent souvent pas de traitement de post-traitement ni de finition de surface.

De plus, la découpe laser des métaux ne nécessite pas de changement d'outils entre les opérations, permet une plus grande flexibilité de conception en raison du manque d'outillage fixe et peut être hautement automatisée, minimisant les coûts de main-d'œuvre et raccourcissant les délais de production. De plus, comme le faisceau est le seul outil qui touche la pièce, il n'y a pas de frottement mécanique provoquant l'usure de l'outil dans le processus.

La découpe au laser est extrêmement courante dans la fabrication industrielle et convient parfaitement à la production de pièces telles que des carrosseries d'automobiles, des étuis de téléphone et des tôles. Le processus trouve également de nombreuses applications dans les secteurs de l'aérospatiale, de la médecine et de la construction navale.

Considérations clés pour la découpe laser

Alors que les machines de découpe laser CNC sont couramment utilisées dans la fabrication, une découpe laser efficace nécessite généralement la participation d'ingénieurs qualifiés suivant les meilleures pratiques. Voici trois considérations clés concernant la découpe au laser que les ingénieurs et les opérateurs de machines doivent garder à l'esprit :

Le matériau doit déterminer le processus de découpe laser spécifique

Alors que les machines de découpe laser pour métaux suscitent beaucoup d'attention, les lasers peuvent également être utilisés pour couper ou graver la céramique, le bois, les thermoplastiques et les polymères. Les ingénieurs doivent sélectionner le processus de découpe au laser le mieux adapté au matériau de la pièce.

La découpe laser par fusion, par exemple, est efficace pour couper la plupart des métaux et des thermoplastiques, tandis que la découpe laser ablative peut être extrêmement efficace pour couper des pièces en acrylique et en polyacétal, car leurs points de fusion et d'ébullition sont si proches, ce qui permet l'évaporation.

En revanche, certains matériaux sont plus difficiles à découper au laser. Les polymères thermodurcissables et les matériaux organiques comme le bois, par exemple, brûlent au lieu de fondre lorsqu'ils sont exposés à un laser, une qualité qui permet la gravure ou le marquage, mais pas la découpe précise.

Ne confondez pas une augmentation de la puissance du laser avec une augmentation de l'efficacité

Bien qu'une puissance laser accrue signifie qu'il est possible de couper plus rapidement - avec de nouveaux développements permettant d'atteindre des vitesses de coupe allant jusqu'à un mètre par seconde - plus de puissance brute ne se traduit pas directement par une fabrication plus efficace.

Pour atteindre ces vitesses de coupe élevées, le laser a besoin de temps pour accélérer, ce qui rend les lasers à haute puissance incroyablement efficaces pour couper de grandes pièces ou des pièces sans caractéristiques complexes. Ces lasers offrent moins d'avantages pour les pièces aux géométries compliquées, car le laser doit généralement passer à une autre coupe avant d'atteindre sa pleine vitesse. L'accélération et la décélération doivent être prises en compte lors de l'examen de l'efficacité de la découpe laser.

Concevez les pièces pour les aligner sur les exigences du processus de découpe laser

C'est une erreur courante de supposer que la largeur du trait de scie est si étroite qu'elle est insignifiante. Les lasers créent des coupes incroyablement fines - généralement entre 30 et 300 microns, selon la puissance du laser, la configuration et le processus - mais ces largeurs de coupe doivent toujours être prises en compte dans la conception de coupe afin que la pièce résultante reste adaptée à son application prévue. /P>

Une autre considération de conception cruciale est la tabulation, ou l'utilisation de micro-joints pour supporter de petites pièces. Le gaz hautement pressurisé utilisé dans la coupe par fusion nécessite que les pièces soient capables de supporter leur propre poids, qui se résume souvent à l'épaisseur de la pièce. En règle générale, des épaisseurs de pièce de 2 à 3 mm ou plus conviendront sans tabulation, mais si l'épaisseur de la pièce est inférieure à 2 mm, les concepteurs peuvent avoir besoin d'ajouter des micro-joints pour stabiliser la pièce pendant le processus de coupe et empêcher le gaz sous pression de la déplacer. Cela peut également empêcher la perte et faciliter le retrait de petites pièces de la machine. Ces onglets peuvent être facilement supprimés lors du post-traitement.

Se conformer aux exigences de sécurité critiques

La sécurité est de la plus haute importance dans la fabrication. Seuls les professionnels formés doivent utiliser un équipement de découpe laser. Selon le matériau utilisé, le processus peut également émettre des gaz nocifs et toxiques, il est donc crucial d'utiliser un équipement de contrôle de la pollution de l'air conforme à la réglementation.

Découpe laser :chaque détail est synonyme d'efficacité

Lorsqu'elles sont utilisées correctement, les machines de découpe laser pour métaux promettent exactitude, précision et efficacité. Alors que les considérations complexes de matériaux et de conception en jeu signifient que les équipes de produits et les ingénieurs doivent prendre un peu plus de temps pour s'assurer que les conceptions sont optimisées pour la fabrication, la qualité des pièces résultantes parle généralement d'elle-même. Pour vous assurer que les pièces sont fabriquées avec une qualité et une rapidité optimales, envisagez de vous associer à un fabricant expert à la demande.

Fast Radius fournit des services de fabrication numérique à la demande de qualité supérieure, allant de la découpe au laser et du moulage d'uréthane au moulage par injection et à l'impression 3D. Travaillant en étroite collaboration avec les clients à chaque étape de la production, notre équipe de concepteurs et d'ingénieurs expérimentés fournit une assistance de bout en bout. De la conception au post-traitement et à l'exécution, nous avons organisé notre flux de travail pour créer les pièces de haute qualité dont les clients ont besoin, quand ils en ont besoin. Prêt à commencer? Contactez-nous dès aujourd'hui.