Usinage Laser (LBM) : Principes, Équipements, Applications, Avantages et Inconvénients
Usinage par Faisceau Laser (LBM - Laser Beam Machining)
Procédé thermique sans outil. Laser = lumière amplifiée par émission stimulée (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Enlèvement par fusion/vaporisation. Métaux et non-métaux. Coupe/dressage/perçage.
Principe Physique
Atome absorbe énergie → électron niveau supérieur (instable) → émission photon retour état initial. Atome déjà excité + énergie → émission double (amplification). Lumière cohérente : même fréquence, longueur d'onde, phase. Matériau laser saturé → émission continue amplifiée.
Équipements
Alimentation Électrique
Énergie excitation électrons → lampes flash xénon → lumière → matériau laser.
Tube de Décharge Laser
Contient matériau laser. Face semi-transparente (sortie laser), face 100% réfléchissante. Entre lampes flash.
Matériaux Laser
- CO₂ (continu/pulsé) : infrarouge, jusqu'à 25 kW continu.
- Nd:YAG (solide) : fibre optique possible, 50 kW pulsé / 1 kW continu.
Lentille de Focalisation
Convexe → foyer sur pièce.
Fonctionnement (6 Étapes)
- Chargement CO₂/Nd:YAG dans tube.
- Alimentation ON → lampes flash → lumière excitation.
- Atomes absorbent → électrons sautent niveau supérieur.
- Saturation → émission continue cohérente amplifiée.
- Lentille collecte + dirige vers pièce.
- Impact : fusion/vaporisation surface.
Applications
- Micro-trous Ø 0,005 mm (réfractaires, céramiques).
- Perçage/découpe métaux/non-métaux.
- Électronique, automobile (larges séries).
- Aérospatial (alliages complexes).
- Profils complexes impossibles à l'outil mécanique.
Avantages
- Coupe TOUS matériaux (dont diamant).
- Zéro outillage (pas coût outil, pas usure).
- Finition excellente.
- Micro-trous précis.
- Formes complexes (laser programmable trajectoire).
- Automatisation aisée + flexible.
- Haute précision.
Inconvénients
- Non économique grande série formes identiques (vs estampage).
- Investissement/maintenance coûteux.
- Pas de trous borgnes (aveugles).
- Risques sécurité laser (yeux, peau).
Processus de fabrication
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