Qu'est-ce que la découpe laser ? Un guide utile
De nombreux composants sont fabriqués pour de nombreuses industries à l'aide de différents processus de fabrication. La découpe laser est également l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour produire des composants, les feuilles de métal étant découpées par ce procédé.
Si vous souhaitez utiliser la découpe laser dans votre prochain projet, et si vous voulez savoir ce qu'est la découpe laser et comment elle fonctionne, lisez le guide ci-dessous.
Qu'est-ce que la découpe laser ?
La découpe laser est un procédé d'usinage qui utilise un faisceau laser élevé pour découper des matériaux. Laser est l'abréviation de Light Amplification Stimulated Emission of Radiation. Il s'agit d'un procédé de découpe très courant, utilisé aussi bien par les industries manufacturières à grand volume que par les petits ateliers.
Comment fonctionne la découpe laser ?
Le processus de découpe au laser fonctionne à l'aide d'un faisceau laser, et la méthode complète comporte plusieurs étapes, chacune ayant son importance. Le processus de travail étape par étape de la découpe au laser est le suivant :
- Le processus de découpe dépend du fichier G-code, qui contient les instructions permettant à la machine d'effectuer la découpe. Le code G est un ensemble d'instructions qui peuvent être lues par la machine. Si la forme est plus complexe, un logiciel de FAO est nécessaire.
- Le faisceau laser est ensuite généré, et chaque type de technologie laser utilise différents supports de génération de laser. Un photon stimule l'électron et absorbe l'énergie afin de le dynamiser. L'électron se désintègre en orbite basse et provoque l'émission d'un photon, qui crée le faisceau laser.
- Les photons partent dans différentes directions et créent des ondes lumineuses de différentes longueurs d'onde.
- Après amplification, le faisceau laser quitte le support laser et passe par un câble à fibre optique. Le faisceau est alors dirigé vers la tôle à une intensité élevée.
- Lorsque le faisceau focalisé atteint le matériau, celui-ci s'évapore et fond. Le matériau est coupé après avoir été fondu.
Types de découpe laser
Il existe différents types de procédés de découpe au laser, qui sont décrits dans la section ci-dessous.
Découpe laser CO2
Un laser CO2 est un tube laser contenant des gaz tels que le dioxyde de carbone, l'hélium et l'azote. L'azote stocke l'énergie, qui est ensuite transmise au dioxyde de carbone et à l'hélium, qui contribuent à libérer l'énergie restante après l'émission des photons.
Le champ électrique excite les molécules de dioxyde de carbone et crée des photons qui rebondissent entre deux miroirs, l'un entièrement réfléchissant et l'autre partiellement. Le tube doit également conserver son efficacité en se refroidissant et en utilisant un liquide ou un gaz de refroidissement. Les lasers CO2 sont très efficaces pour la découpe des métaux, mais ils ne sont pas aussi efficaces sur les matériaux réfléchissants et thermiquement absorbants.
Découpe laser à fibre
La découpe au laser à fibre consiste à utiliser une fibre optique à des fins d'amplification de la lumière et ne comporte pas de décharge de gaz. Il s'agit d'émettre de la lumière à travers des diodes laser, qui passent ensuite dans une fibre optique. Il crée un faisceau lumineux très puissant qui peut faire fondre de l'acier inoxydable d'une épaisseur de 1 cm. Il dispose d'un système de flux d'air puissant et crée des coupes nettes.
Découpe laser Nd : YAG
Le laser Nd : YAG utilise des cristaux de grenat d'yttrium aluminium dopé au néodyme dans le laser pour créer un faisceau laser. Ils peuvent créer des faisceaux laser pulsés et continus.
Découpe au laser Excimer
La découpe au laser Excimer utilise un faisceau ultraviolet. Il convient aux processus de découpe qui se déroulent dans le cadre d'une production à petite échelle. Il est utilisé pour la découpe semi-conducteursL'Europe est en train de se transformer en un monde de plus en plus complexe, en créant de la microélectronique et en pratiquant la chirurgie oculaire.
Découpe laser à diode directe
La découpe laser à diode directe utilise le faisceau laser provenant directement des diodes. Il n'y a pas de moyen d'amplification et crée un faisceau laser très puissant. Il est extrêmement efficace pour découper les composants.
Méthodes et techniques de découpe au laser
Les différentes méthodes et techniques de découpe au laser sont présentées dans la section ci-dessous.
Coupe par fusion
La découpe par fusion est une méthode de découpe au laser qui utilise la technique de fusion et de soufflage. Le faisceau laser, lorsqu'il traverse le matériau, le fait fondre, puis la soufflerie retire le matériau fondu du composant. Cette méthode convient aux matériaux épais et utilise des gaz inertes.
Coupe à la flamme
La découpe à la flamme utilise de l'oxygène pour découper le matériau et provoque une réaction d'oxydation exothermique, ce qui réduit la nécessité d'utiliser l'énergie du laser. L'oxygène souffle le matériau de la coupe qui a fondu.
Coupe à distance
La découpe à distance est également connue sous le nom de découpe par vaporisation ou sublimation et convient aux matériaux fins et sensibles. Le processus de découpe à distance n'utilise pas de gaz. Il vaporise le matériau et convient aux matériaux fins, offrant une coupe rapide.
Rupture sous contrainte thermique
La découpe par rupture sous contrainte thermique est une méthode utilisée pour découper un matériau en exerçant une contrainte sur la pièce. Un faisceau laser est utilisé pour faire fondre une fine couche de matériau, provoquant une contrainte après refroidissement pour créer une coupe.
Découpage furtif
La découpe furtive est une méthode de découpe dans laquelle le point focal du laser est placé à l'intérieur du matériau. Il crée une plaquette qui est élargie par une membrane flexible qui crée des fissures. Ces fissures conduisent ensuite à la découpe interne du matériau.
Découpage vectoriel
La découpe vectorielle est un procédé de découpe au laser qui permet d'obtenir une ligne de coupe très nette. Ce procédé consiste à découper à travers le laser sous la forme de coupes droites.
Traçage laser
Le tramage laser est une méthode qui permet de créer une découpe gravée dans le matériau. Le découpeur laser grave l'image comme indiqué dans le jeu d'instructions, et l'image gravée est créée.
Utilisations courantes de la découpe laser
Le processus de découpe au laser a différentes utilisations, dont certaines sont décrites ci-dessous :
Découpe de tôle
La découpe laser permet de découper des tôles avec rapidité et précision. Il est possible de créer des motifs complexes et des dessins complexes pour des industries telles que l'aérospatiale, la construction et l'automobile.
Gravure
Les lasers CO2 sont utilisés pour graver des matériaux tels que le verre, le bois, l'acrylique et même certains métaux. Ils permettent de créer des motifs pour la signalisation ou les objets décoratifs.
Soudage au laser
Le soudage au laser permet d'assembler des pièces métalliques. Ces soudures sont très propres et sont couramment utilisées dans les secteurs de l'industrie manufacturière et de l'automobile.
Coupe de tubes
La découpe laser permet de découper des tubes et des tuyaux de dimensions précises. De nombreuses industries ont besoin de ces tubes et tuyaux pour des applications structurelles.
Avantages et inconvénients de la découpe au laser
La découpe au laser a ses avantages et ses inconvénients, qui sont abordés dans la section ci-dessous :
Pour
- La découpe laser permet d'obtenir des coupes très précises et exactes par rapport à d'autres types de procédés de découpe.
- Les matériaux les plus fins peuvent être découpés au laser à une vitesse très rapide.
- Il s'agit d'une méthode polyvalente qui peut être utilisée pour de nombreuses applications et qui permet de découper une large gamme de matériaux.
- Il ne crée pas de poussière dans le composant et laisse des coupes nettes sans résidus.
- La découpe au laser est une méthode de précision qui enlève une très petite quantité de matériau de la pièce, réduisant ainsi les pertes.
Cons
- La découpe au laser est coûteuse en raison de la maintenance élevée et du coût initial.
- L'opérateur de la découpeuse laser doit avoir reçu une formation à la sécurité pour utiliser les lasers.
- Certains matériaux ne sont pas sûrs pour la découpe au laser et doivent être évités pour ne pas endommager la machine.
- La découpe laser est adaptée aux matériaux minces, comme les feuilles de métal, et non aux blocs épais.
Matériaux courants de découpe au laser
Il existe différents types de matériaux compatibles avec la découpe laser :
Métaux
La découpe laser est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour découper les métaux. De nombreux composants sont fabriqués à partir de métaux découpés au laser pour différentes applications. Les différents types de métaux compatibles avec la découpe laser sont l'acier, le cuivre, aluminiumnickel, tungstène et laiton.
Plastiques
Les plastiques dégagent des fumées toxiques lorsqu'ils sont chauffés et peuvent donc être difficiles à découper au laser. C'est pourquoi seuls certains types de plastiques sont compatibles : acryliques, POM, PMMA, polyester, polycarbonate, polyéthylène, mylar, Delrinet le polypropylène.
Bois
La découpe laser permet également de découper le bois, et c'est pourquoi la gravure laser est réalisée sur du bois. Il existe différents types de bois qui conviennent à la découpe laser, parmi lesquels le contreplaqué, les bois durs et les bois tendres.
En outre, différents types de produits en céramique, en mousse, en papier et en verre sont également fabriqués grâce à la découpe au laser.
Quels sont les matériaux qui ne peuvent pas être découpés au laser ?
Le laser est également incompatible avec certains types de matériaux :
Fibre de verre laminée : La fibre de verre stratifiée ne doit pas être découpée au laser, car les coupes sont de mauvaise qualité.
PEHD : Il a tendance à fondre lors de la découpe au laser plutôt qu'à se vaporiser.
Polystyrène et polypropylène : Les mousses de ces matériaux peuvent s'enflammer pendant le processus de découpe au laser.
ABS : Au lieu de se vaporiser, l'ABS fond lorsqu'il est soumis au faisceau laser et génère également un gaz toxique.
Polycarbonate : Les plaques de polycarbonate, dont l'épaisseur est supérieure à 1 mm, peuvent s'enflammer lors de la découpe au laser et même changer de couleur.
PVC : Soumis à un faisceau laser, le PVC endommage l'équipement.
Applications de la découpe laser
La découpe laser est utilisée dans de nombreuses industries, et certaines de ses applications sont les suivantes :
Automobile
Dans le secteur automobile, l'utilisation de la découpe laser permet de découper la tôle et de créer des composants tels que la suspension, les systèmes d'échappement et les châssis.
Aérospatiale
Le secteur aérospatial a besoin de précision dans chacun de ses composants. C'est pourquoi les découpeurs laser sont utilisés pour créer des coupes précises dans les pales de turbines et les cadres d'avions.
Électronique
Les découpeurs laser peuvent aider à fabriquer des composants pour les appareils électroniques avec cohérence, comme les tablettes, les smartphones, les ordinateurs portables, etc.
Applications de l'architecture
La découpe laser est utilisée pour créer des découpes et des gravures décoratives dans de nombreuses œuvres d'art et décorations.
Conclusion
La découpe au laser est utilisée dans de nombreuses applications. Le choix de la bonne méthode et du bon type de laser est très important pour obtenir des coupes précises et exactes. Si vous souhaitez également faire fabriquer vos composants à l'aide des meilleurs services de découpe au laser, nous, chez DEK peut s'occuper de vous.
FAQ
Quels sont les dangers de la découpe au laser ?
Les dangers associés à la découpe au laser sont le feu, les températures élevées et les brûlures.
Quelles sont les différences entre la découpe laser et la découpe CNC ?
Les machines de découpe CNC découpent le matériau par friction, tandis que la découpe au laser utilise des faisceaux laser.
La découpe laser est-elle rentable ?
La découpe au laser réduit les pertes et est un processus plus rapide ; elle est donc rentable pour les petits volumes de produits.
Quelle est la durée de vie des découpeurs laser ?
Les découpeurs laser ont une durée de vie d'environ 8000 à 10000 heures.
Quelles sont les alternatives à la technologie de découpe au laser ?
Les alternatives à la découpe au laser sont la découpe au plasma, l'usinage CNC et la découpe au jet d'eau.
Quelle est la profondeur de coupe d'une découpeuse laser ?
Une machine de découpe au laser peut créer une coupe d'une profondeur maximale de 20 mm.
