La découpe laser transperce la matière sans additif et sans contact. Ce processus permet de réduire les risques de contamination des matériaux, de pertes et de dommages comparés à d’autres procédés de découpe classiques comme la découpe mécanique ou par jet d’eau.
Cependant, bien que la découpe laser présente de nombreux avantages par rapport aux procédés de découpe plus conventionnels, certaines applications de fabrication peuvent être problématiques telles que la découpe de matériaux réfléchissants ou nécessitant des travaux d’usinage et de finition secondaires.
Nous allons décrire dans cet article, les différents processus de découpe laser ainsi que les composants et le matériel nécessaire.
La machine de découpe laser et son fonctionnement
La découpe au laser est un procédé de fabrication sans contact, à base thermique et qui convient à la plupart des métaux et matériaux non métalliques. Pour que le processus de découpe au laser fonctionne correctement et soit optimale, plusieurs facteurs sont à prendre en compte, comme la configuration et les réglages de la machine de découpe au laser, le matériau à découper et ses propriétés, ainsi que le type de laser et de gaz utilisés.
La mécanique et les différents composants de la machine laser
Contrairement à la découpe mécanique (qui utilise des outils de coupe et des équipements à moteur), et la découpe au jet d'eau (qui utilise de l'eau sous pression et un matériau abrasif), la découpe au laser utilise une machine de découpe au laser pour produire des découpes, des gravures et des marquages.
Le processus de découpe au laser de base comprend les étapes suivantes :
- génération d’un faisceau
- focalisation du faisceau
- chauffage et fusion localisés
- retrait de la matière
- mouvement du faisceau pour suivre le schéma donné
Chaque étape fait partie intégrante du processus de découpe au laser et, lorsqu'elle est correctement exécutée, cette dernière permet d'obtenir une découpe précise.
Les différents types de machines de découpe laser
Il existe plusieurs types de machines de découpe laser disponibles classées en lasers à gaz, à liquide et à solide.
Les deux principaux types de lasers utilisés sont les lasers au CO2 et les lasers à état solide.
Le laser CO2
L'un des lasers à gaz les plus couramment utilisés est le laser CO2 qui utilise un mélange de dioxyde de carbone. Les lasers à CO2 servent généralement à couper des matériaux non métalliques, car les premiers modèles n'étaient pas assez puissants pour couper les métaux.
La technologie laser a depuis évolué pour permettre aux lasers à CO2 de couper des métaux. Mais malgré cela, ils conviennent toujours mieux pour la coupe de matériaux non métalliques et organiques (tels que le plexiglas , le caoutchouc, le cuir ou le bois) et pour la gravure sur métaux ou autres matériaux durs.
Le laser YAG
Il existe plusieurs types de lasers à état solide : les lasers à cristaux et ceux à fibres. Les lasers à cristaux utilisent une variété de milieux cristallins qui permettent une découpe laser à haute puissance.
Bien que polyvalents sur les différents matériaux à découper, les lasers à cristaux sont généralement plus chers et ont une durée de vie plus courte que les autres types de lasers.
Les lasers à fibre offrent une alternative moins chère et plus durable aux lasers à cristal. Ce type de laser génère d'abord un faisceau via une série de diodes laser qui est ensuite transmise par des fibres optiques, amplifiée et focalisée sur la pièce pour effectuer les coupes nécessaires.
Les avantages de la découpe laser
Par rapport aux autres types de découpes, le découpage laser offre plusieurs avantages :
- Plus grande précision de coupe
- Bords de qualité supérieure
- Largeurs de trait plus étroites
- Moins de déformation matérielle
- Moins de contamination matérielle et moins de chutes
- Frais d'entretien et de réparation réduits
Les machines de découpe laser sont capables de découper une large variété de matériaux avec un degré de précision et d'exactitude supérieur à celui des machines de découpe plus classiques.
Elles peuvent produire de manière répétée et précise des pièces complexes. La découpe au laser produit également des coupes et des arêtes de haute qualité qui ne nécessitent généralement pas de nettoyage, de traitement ou de finition, ce qui réduit le besoin de processus de finition supplémentaires.
Le faisceau focalisé permet des largeurs de trait de scie plus étroites. Le trait de scie plus petit minimise la quantité de matière retirée et le faible apport thermique minimise les zones affectées thermiquement, ce qui diminue l'ampleur de la déformation thermique.
La nature sans contact du processus de découpe au laser diminue également le risque de déformation mécanique, en particulier pour les matériaux flexibles ou minces, ainsi que le risque de contamination du matériau.
Alors que le budget de départ pour des machines de découpe laser sont généralement plus élevés qu'avec d'autres procédés de découpe, les coûts de fonctionnement et de maintenance sont eux bien plus faibles. Les machines de découpe au laser sont capables d'exécuter de multiples opérations et applications sans avoir besoin d'acheter ou de modifier un outillage séparé. Cette caractéristique de la découpe laser diminue à la fois les coûts d’équipement et le délai entre différents processus et applications.
De plus, la découpe laser étant un processus sans contact, les composants laser subissent moins de fatigue, et par conséquent, durent plus longtemps, que les composants utilisés dans les processus de découpe par contact, comme la découpe mécanique ou la découpe rotative.
A noter aussi que les coûts de remplacement des différentes pièces d’une machine à découpe laser sont moins élevés que pour des machines plus classiques.
La découpe laser présente donc de nombreux avantages. Vous en voyez d’autres ?
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