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Quelle est la différence entre un laser CO2 et un laser à fibre ?

Le monde de la découpe laser n’est pas en reste. Avec l’émergence du laser à fibre comme option de découpe laser à faible coût, de nombreux tôliers se demandent s’ils doivent passer à cette nouvelle technique.

Il existe actuellement sur le marché 3 types de machines de découpe laser à usage industriel. Le laser CO2, le laser Nd:YAG et le laser à fibre, ce dernier pouvant être considéré comme le successeur du laser Nd:YAG. La différence entre ces trois options réside principalement dans la source laser qu’elles utilisent. Lequel est le meilleur choix pour vous ? La nouvelle technologie du laser à fibre est-elle à prendre en considération ?

Le laser à fibre présente des avantages par rapport à la technologie de découpe au laser CO2. Une vitesse de coupe élevée et une faible consommation d’énergie en font une option intéressante à considérer. Mais dans la pratique, il semble que l’obtention d’un meilleur résultat dépende de l’application.

Il y a également de nombreux autres aspects à prendre en compte. Coûts, entretien, consommation, etc…

Dans cet article, nous expliquerons donc la différence entre un laser à fibre et un laser CO2 et les applications pour lesquelles ils sont les mieux adaptés. Nous espérons vous aider à trouver la machine qui correspond à vos besoins.

Opération

Le CO2 et la technologie des fibres fonctionnent de manière différente, fondamentalement différente. La technologie est évidemment très complexe, mais sans entrer dans des considérations trop techniques, nous pouvons vous donner les différences de fonctionnement.

Laser CO2

Un laser CO2 peut en fait être comparé à un tube fluorescent. L’électricité est envoyée dans un tube contenant un mélange gazeux de dioxyde de carbone, d’azote, d’hydrogène et d’hélium. Cela stimule les molécules d’azote et augmente leur énergie. En d’autres termes, ils vibrent. Cela stimule alors également les molécules de dioxyde de carbone dans le mélange.

Pour produire de la lumière, ces molécules doivent libérer leur énergie. Cela se produit lorsqu’ils entrent en contact avec les atomes d’hélium.

Ce tube est entouré de miroirs qui font en sorte que la lumière produite augmente en intensité au fur et à mesure qu’elle se réfléchit dans le tube. À l’extrémité du tube se trouve un miroir qui ne réfléchit que partiellement. Lorsque l’intensité de la lumière est suffisamment élevée pour passer à travers, vous avez produit un faisceau laser.

Outre l’azote, il est également possible d’utiliser un mélange gazeux à base de tuf acide. Avec l’oxygène, il est possible de couper des épaisseurs plus importantes, mais une peau d’oxyde se forme sur la surface de coupe et peut se détacher. L’azote produit une surface de coupe propre, mais elle est moins lisse et peut provoquer des bavures.

Les machines laser CO2 les plus puissantes au monde ont des puissances supérieures à 1000W. Ceux qui sont utilisés pour les applications de coupe ont généralement une puissance comprise entre 25 et 100W.

Laser à fibre

Les machines laser à fibre produisent de la lumière grâce à des diodes laser et utilisent un câble à fibre optique pour produire un laser. La fibre de verre (également appelée fibre optique) donne son nom à ce type de laser.

Une diode laser est constituée de deux semi-conducteurs qui sont chargés différemment. Le premier est chargé positivement, il a besoin d’un électron supplémentaire. Le second est chargé négativement, ce qui signifie qu’il a un électron en trop. Lorsque les charges positives et négatives se rencontrent, cet électron libre est libéré sous forme de photon et envoyé dans un câble en fibre de verre.

Le câble à fibres optiques est composé de deux éléments, à savoir une âme de fibre et une gaine. La lumière est transportée par l’âme de la fibre, mais comme elle est légère, elle veut naturellement aller dans toutes les directions. Cependant, la gaine est réfléchissante et garde la lumière dans le cœur de la fibre.

Cette lumière est ensuite amplifiée dans une cavité laser et un faisceau laser est formé.

Format

Le matériel de base des machines laser à fibres est plus petit que celui des lasers CO2. La lumière est produite par des composants électroniques et transmise par un câble à fibres optiques. Il y a donc moins de grands composants qu’avec une machine où nous devons travailler avec des mélanges de gaz.

Toutefois, cela ne signifie pas que la machine prend moins de place dans votre bâtiment. La taille de la machine est bien sûr également déterminée par la taille des matériaux que vous souhaitez traiter. Un système laser à fibre n’a pas de limite de portée car la longueur du câble à fibre optique n’a pas une grande incidence sur le système. Il n’y a donc pas de limite à la taille de la table de découpe.

Avec les lasers CO2, le faisceau lumineux est dirigé par des miroirs, il y a donc une limite à la distance à laquelle un miroir doit être placé. La taille de la table de coupe est donc limitée.

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Pour quelle application le laser doit-il être utilisé ?

Il existe de nombreuses façons d’utiliser les machines laser et de nombreux produits qui sont fabriqués avec elles. Du marquage et de la découpe des matériaux aux applications optiques et médicales. Dans l’industrie, en revanche, il s’agit principalement de la transformation des matériaux.

Les types de matériaux qui peuvent être découpés avec un laser sont très divers. Et tous les types de laser ne conviennent pas à tous les matériaux. Chaque laser a une longueur d’onde à laquelle il fonctionne. Avec un laser à fibre, cette valeur est d’environ 1 micromètre. Avec les lasers CO2, la longueur d’onde est 10 fois plus grande. Ainsi, le coefficient d’absorption des deux dispositifs est très différent.

Et c’est bien de ce coefficient d’absorption qu’il s’agit lorsque l’on parle d’adéquation à certains matériaux. Un laser peut être vu comme un faisceau de lumière concentré. Tout comme pour la lumière visible ordinaire, certains matériaux sont plus translucides que d’autres. Si le matériau absorbe peu de lumière à une certaine longueur d’onde, il y aura peu d’interaction entre le faisceau et le matériau.

Un faisceau laser CO2 envoyé à travers du verre sera presque entièrement absorbé par le verre. Alors qu’un faisceau laser en fibre passe sans encombre. Ainsi, un laser CO2 peut graver le verre, mais pas un laser à fibre. Pour les matériaux organiques tels que le cuir, le tissu, l’acrylique, le bois, la pierre, etc., la machine laser CO2 est donc toujours la meilleure option. Le laser à fibre ne convient pas pour cela.

Les métaux, en revanche, sont très réfléchissants. La plupart des longueurs d’onde ont peu d’abs. Cependant, la longueur d’onde d’un laser à fibre se situe dans le domaine de l’infrarouge. L’absorption est donc plus importante qu’avec un laser CO2.

Dans les deux cas, la découpe de métaux tels que l’acier inoxydable, l’aluminium, le laiton ou l’acier nécessite un rendement très élevé. Ici aussi, le laser à fibre a l’avantage. Pour les tôles fines, un laser à fibre n’est pas seulement plus rapide, mais son efficacité électrique est plusieurs fois supérieure.

Ces dernières années, les travaux de tôlerie plus épaisse étaient encore principalement réalisés avec le laser CO2. Cela a toujours donné le meilleur résultat. Ils ont un temps de perçage plus rapide et une surface de coupe plus lisse pour les matériaux plus épais. Mais là aussi, le laser à fibre a le vent en poupe. La technologie s’est énormément améliorée en peu de temps. A présent, vous pouvez couper jusqu’à 80 mm d’épaisseur avec une puissance de 20 kW. Alors que la même application peut utiliser jusqu’à 120 kW avec un laser CO2.

Les lasers CO2, en revanche, sont idéaux pour les matières plastiques. Si vous souhaitez marquer des tuyaux en PVC, des composants électroniques ou des matériaux de construction, ils conviennent parfaitement. Pour le marquage permanent, comme les numéros de série ou les codes à barres, les lasers à fibres sont plus adaptés. Le diamètre focal est beaucoup plus petit avec les lasers à fibre. Cela permet une gravure au laser d’une grande netteté.

Il existe également un marché croissant pour l’élimination de la peinture, de la rouille et d’autres contaminants, pour lequel les lasers à fibre sont de plus en plus utilisés. Et un laser à fibre est également recommandé pour la découpe des feuilles. En raison des temps d’impulsion plus rapides, le film n’a pas le temps de se déformer, ce qui se produirait avec des lasers plus puissants.

Il s’agit donc de trouver le bon outil pour le bon travail. Vous êtes curieux de savoir ce qui convient le mieux à votre application ? Bodor se fera un plaisir de vous conseiller !

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Vos résultats financiers

Outre la technologie et les nombreuses possibilités des deux types, il y a bien sûr autre chose qui compte dans votre choix. A savoir, qu’est-ce que tout cela va signifier pour mes résultats financiers.

Coût d’achat

Lors de l’achat d’un système laser à fibre, beaucoup dépend de l’application et de la puissance de la machine. Le prix d’achat commence à 40 000 euros, mais peut atteindre 1 000 000 d’euros.

Le coût des lasers CO2 est généralement inférieur à celui des lasers à fibres. Il se situe généralement entre 35 000 et 80 000 euros. Ici aussi, la puissance (généralement entre 20 et 150 W) a une influence majeure.

Toutefois, le prix d’achat n’est pas le seul facteur de coût de ces systèmes. Les coûts d’exploitation sont très différents.

Frais d’exploitation

En ce qui concerne la consommation d’énergie, les lasers à fibres sont nettement plus économiques que les lasers CO2. Les lasers CO2 nécessitent une puissance beaucoup plus élevée. Il est difficile de faire une comparaison détaillée. Cela dépend en grande partie de la taille du système et de l’application pour laquelle vous allez l’utiliser.

Ce que nous pouvons vous dire, c’est qu’un laser à fibre utilisera beaucoup moins d’énergie pour obtenir les mêmes résultats. Par exemple, disons que nous allons couper un matériau d’une épaisseur allant jusqu’à 5 mm à la même vitesse avec une machine de découpe laser à fibre de 1,5 KW. Pour faire le même travail à la même vitesse, il faut une machine de découpe laser CO2 de 3KW.

Les coûts d’exploitation d’un laser à fibre sont donc nettement inférieurs.

Vitesse

Le laser à fibre est un appareil plus rapide. Mais il est important de ne pas s’y laisser prendre ! La vitesse de coupe n’est qu’une partie de l’histoire. Il existe également des facteurs tels que le freinage et l’accélération de la machine qui influencent la vitesse de production. Il existe également des différences de qualité.

Avant toute chose, vous devez vous demander quelle est la complexité des pièces que vous souhaitez usiner. Si vous découpez beaucoup de lignes droites et de contours simples, le laser à fibre est nettement plus rapide. Cependant, plus la pièce est complexe, plus les différences s’amenuisent. La vitesse de production est alors déterminée non seulement par la vitesse de coupe, mais aussi par l’accélération de la coupe. Pour les pièces très complexes, un laser CO2 peut gagner la course.

Pour la découpe de matériaux plus épais, la qualité devient également un facteur de plus en plus important. Avec un laser à fibre, la surface de coupe devient plus rugueuse à mesure que l’épaisseur augmente. Les lasers CO2 sont également beaucoup plus rapides pour réaliser le trou de départ pour des épaisseurs de matériau plus importantes.

Il est donc important d’examiner votre application et de vous informer de manière adéquate et spécifique pour votre opération.

Maintenance

Les frais d’entretien sont difficiles à trouver. Un laser à fibre ne nécessite pratiquement aucune maintenance. Les machines de découpe laser au CO2 ont besoin d’un mélange de gaz pour fonctionner. Cela entraîne une certaine contamination du système, qui doit donc être nettoyé régulièrement.

En outre, il n’y a pas de miroirs ou de lentilles qui doivent non seulement être nettoyés, mais aussi alignés. Un laser à fibre n’a pas besoin d’être calibré.

Par conséquent, un laser à fibre a également une durée de vie beaucoup plus longue. Si vous choisissez une machine à CO2, vous devrez prendre ce coût au sérieux ! Les lasers à fibre ont un sérieux point pour cela.

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La différence entre le laser CO2 et le laser à fibre, la conclusion

En résumé, on peut dire ce qui suit :

Si votre application est adaptée à un laser à fibre, c’est l’option recommandée. En particulier pour les pièces plus simples, le système est plus rapide et la production est donc plus élevée. Les coûts de maintenance sont pratiquement éliminés, les coûts d’exploitation sont nettement inférieurs et le cycle de vie est plus long. Par conséquent, un laser à fibre offre de sérieux avantages financiers à long terme.

Si vous produisez des pièces très complexes, si beaucoup de détails en dépendent ou si vous faites du prototypage, le laser CO2 est plus intéressant en raison de ses faibles coûts de démarrage.

Les lasers à fibre sont encore relativement nouveaux et ne feront que s’améliorer dans les années à venir. Donc, si un laser à fibre ne répond pas encore à vos besoins. Gardez un œil sur ce marché pour l’avenir !