La découpe laser est un procédé de séparation sans contact pour les matériaux métalliques et non métalliques. Qu’il s’agisse de métal, de plastique, de verre, de céramique, de bois ou de papier, le laser permet de découper une grande variété de matériaux. Même les matériaux complexes en forme de plaque ou tridimensionnels peuvent être découpés sans effort et avec des tolérances précises.
Qu'est-ce que la découpe laser ?
Le laser est devenu depuis longtemps un outil high-tech indispensable dans l’industrie manufacturière actuelle. La découpe laser, en particulier, est difficile à surpasser en termes de précision. Il permet d’usiner sans contact presque tous les groupes de matériaux – les tâches de découpe les plus diverses peuvent être réalisées au plus haut niveau de qualité. Qu’il s’agisse de matériaux en forme de plaques ou de géométries tridimensionnelles, le laser découpe au centième de tolérance dans différents matériaux comme le métal, le plastique, le papier ou la pierre. La découpe laser est particulièrement rentable dans le domaine de la tôlerie fine : elle permet de réaliser les contours les plus divers et d’atteindre des vitesses de coupe élevées.
Comment fonctionne la découpe laser ?
Le laser peut couper, souder, percer ou marquer. L’outil de découpe est un faisceau laser concentré, produit par un gaz ou un cristal. Grâce à un système de lentilles, une sorte de verre focal, le faisceau lumineux est amplifié et concentré avec précision sur une toute petite surface de la pièce à usiner – il en résulte une densité d’énergie élevée. Là où le faisceau lumineux frappe, le matériau fond ou s’évapore, le processus de découpe commence. Le matériau enlevé est soufflé hors du trait de coupe par un jet de gaz qui sort de la buse en même temps que le faisceau laser. La puissance du laser et la vitesse de coupe peuvent être adaptées de manière flexible au matériau à traiter ainsi qu’à l’épaisseur actuelle du matériau.
Comment un laser est-il conçu ?
Les machines de découpe laser modernes sont très performantes et permettent d’usiner presque tous les formats de tôle et toutes les épaisseurs de matériau, dans les matériaux les plus divers. Les lasers sont des sources de rayonnement avec des rayons extrêmement focalisés. Les principaux composants de l’installation sont, premièrement, la source laser, deuxièmement, le guidage du faisceau laser et, troisièmement, l’optique de focalisation avec la buse de coupe. On distingue les lasers en fonction de la forme du signal (laser continu ou pulsé) et du type de milieu laser (gaz, colorant, solide ou FEL). Cependant, le fonctionnement des différents types de laser est toujours similaire : l’amplification de la lumière est obtenue par absorption et émission d’énergie. La cavité concentre le faisceau lumineux et génère ainsi une densité de puissance très élevée. La plupart des systèmes laser sont modulaires et peuvent être mis à niveau rapidement et facilement à tout moment avec des modules supplémentaires.
Quels sont les différents types de découpeurs laser ?
Selon le matériau, l’application et le mode d’action du laser, la découpe laser peut être divisée en différents procédés :
- Découpe par fusion au laser Dans ce procédé, le matériau est fondu par le faisceau laser le long du contour à découper. La matière fondue résultant du processus de découpe est évacuée par un jet de gaz sous haute pression. L'énergie du faisceau laser est fournie avec précision, la qualité de la coupe dépendant alors de facteurs tels que la position du foyer, la vitesse de coupe, la répartition de l'intensité et la pression du gaz.
- Oxycoupage par faisceau laser L'oxycoupage fonctionne de manière similaire à la découpe par fusion et est principalement utilisé pour découper des matériaux de grande épaisseur. Le matériau est chauffé à la température d'inflammation par un faisceau laser à haute énergie et les oxydes brûlés sont expulsés du trait de coupe par un jet d'oxygène. Les lasers guidés par jet d'eau permettent de réduire considérablement l'influence de la chaleur sur les bords.
- Découpe laser 2D L'usinage laser 2D est particulièrement utilisé pour les matériaux en forme de plaques. Il est possible de les usiner rapidement et à moindre coût, quel que soit le groupe de matériaux. Même les pièces découpées présentant des structures et des géométries complexes peuvent être découpées, quelle que soit l'épaisseur du matériau, tout en garantissant une qualité de bord et une précision dimensionnelle optimales. Même les plus petites quantités de pièces de haute qualité peuvent être produites à un prix économique.
- Découpe laser 3D La découpe laser 3D offre des possibilités quasiment illimitées et est utilisée là où des géométries 3D complexes doivent être produites avec une précision dimensionnelle absolue. Plusieurs opérations telles que le poinçonnage, le fendage, le rognage ou l'insertion de contours de toutes sortes sont réalisées en un seul serrage. Ainsi, même les pièces embouties les plus complexes, les boîtiers, les tubes, les profilés ou les corps creux peuvent être fabriqués de manière économique et avec une grande précision.
- Découpe par sublimation par faisceau laser Lors de la sublimation, le matériau s'évapore avec un très fort dégagement de chaleur, les vapeurs produites sont immédiatement évacuées lors du processus de découpe - le jet de gaz n'est pas utilisé ici pour souffler le trait de coupe, mais pour protéger les lentilles et les miroirs sensibles. Cela permet également d'éviter la formation de matière en fusion. De cette manière, les matériaux organiques et inorganiques peuvent être découpés avec précision et en toute sécurité. De plus, les découpes laser réalisées sont toujours exemptes de bavures, ce qui évite tout traitement mécanique ultérieur.
- Découpe de précision au laser Pour l'usinage de tôles, de tubes et de pièces 3D d'une épaisseur maximale de 2 mm, la découpe à commande numérique est utilisée avec des précisions dimensionnelles de l'ordre du centième. De cette manière, les plus petites pièces pour l'industrie horlogère et la bijouterie, la construction d'appareils ou la technique médicale sont fabriquées de manière extrêmement flexible et hautement dynamique.
- Laser pour tubes Cette procédure est réalisée sur des machines de découpe laser qui combinent plusieurs méthodes de traitement des tubes et des profils en une seule étape. Il est ainsi possible d'usiner aux dimensions exactes non seulement des tubes ronds, mais aussi des tubes carrés, rectangulaires ou ovales, et de réaliser des contours au cours de la même étape.
Avantages et applications de la découpe laser
La découpe laser permet un usinage précis et sans contact de tous les matériaux fusibles jusqu’à 50 mm d’épaisseur dans une grande variété de formes. L’effort technique varie en fonction du groupe de matériaux. Différents systèmes laser sont également utilisés pour découper le métal, le plastique, le papier, le bois, le cuir, etc. dans des qualités de coupe parfaites, sans bavures et sans autre traitement mécanique.
La découpe au laser exige des mesures de sécurité strictes et implique des coûts d’équipement et d’énergie élevés. Malgré cela, elle occupe une place importante dans l’industrie manufacturière actuelle, y compris chez Retero GmbH, car presque tous les matériaux peuvent être découpés à un niveau de qualité très élevé et à des vitesses de coupe élevées. Nos clients bénéficient ainsi d’une longue expérience et d’un grand savoir-faire. Comme il est possible de réaliser plusieurs étapes de travail en un seul passage, il est possible d’obtenir une flexibilité maximale ainsi qu’un rapport qualité-prix convaincant. Si vous nous contactez via info@retero.ch, nous vous dirons ce qui est techniquement possible.
Quelles sont les largeurs de coupe possibles pour la découpe laser ?
Des largeurs de coupe étroites de 1,0 mm et des précisions de +/- 0,1 mm/m peuvent être facilement obtenues avec la découpe laser. Dans le micro-usinage, on utilise des lasers à l’état solide qui permettent même des coupes fines d’une largeur allant jusqu’à 20 µm. Le matériau, la géométrie de la pièce ainsi que le procédé utilisé sont des facteurs importants pour les tolérances réalisables.
Qu'est-ce qu'une découpe laser ?
La découpe laser désigne le découpage de matériaux par chauffage de la matière au moyen d’un faisceau laser pulsé ou continu. La puissance totale du laser est focalisée sur un point et le matériau est fondu/vaporisé avec précision en raison de la chaleur élevée générée.
Découpe laser avec un laser à fibre, un autre laser à solide ou un laser CO2 ?
Chacun des systèmes laser a ses propres points forts et différents avantages d’application. Le CO2 est une technologie plutôt ancienne, tandis que les lasers à fibre gagnent en influence au fur et à mesure du développement technique. Les avantages des lasers à fibre sont notamment : Vitesse, coûts d’exploitation réduits, peu ou pas de coûts de maintenance, longue durée de vie et un débit trois à quatre fois plus élevé. La longueur d’onde fait la différence entre les types de matériaux qui peuvent être traités par tel ou tel laser.
Les lasers à l’état solide sont des lasers dont le milieu actif est constitué d’un solide en verre ou en cristal (matériau hôte). Les lasers à l’état solide émettent un rayonnement laser à haute puissance de sortie, combiné à une fréquence et une durée d’impulsion optimales. Ils produisent un faisceau laser avec un très petit diamètre de focalisation, ce qui en fait le choix idéal pour les marquages permanents sous forme de numéros de série, de codes à barres et de codes matriciels de données sur les métaux. Un laser à l’état solide permet également de générer des impulsions femtosecondes ultracourtes.
Si les matériaux à découper sont plutôt épais, les lasers CO2 sont préférables. Les lasers CO2 offrent des temps de pénétration initiaux plus rapides, une découpe longitudinale plus rapide et une qualité de surface plus lisse lors de la découpe de matériaux de plus de 5 mm. Pour les applications nécessitant la découpe laser de métaux ou le traitement de matériaux en acier inoxydable, un laser à fibre puissant est nécessaire. Pour d’autres matériaux tels que le plastique et le caoutchouc, les deux types de laser peuvent être utilisés pour le traitement des matériaux.
Dans l’industrie, les lasers à fibre sont actuellement un complément aux lasers CO2. Grâce à leurs propriétés spéciales, ces lasers à solide sont prédestinés au secteur des tôles fines. Ils permettent des vitesses d’usinage élevées et une découpe en filigrane grâce à des diamètres de focalisation réduits. L’épaisseur de tôle pouvant être découpée et la vitesse de découpe augmentent également avec la puissance des lasers. Dans la technologie des microsystèmes et dans la technologie médicale, leur utilisation permet les applications les plus innovantes.
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