Fiber Lasersnijder verkoop & Service

Qu’est-ce que la découpe au laser et comment fonctionne-t-elle ?

La découpe laser a connu une énorme popularité au cours des dernières décennies. Il s’agit donc d’une technologie extrêmement polyvalente qui semble presque sans limites. Les lasers découpent le silicium des micropuces, sont utilisés pour la chirurgie oculaire et découpent des matériaux fururiques pour les voyages spatiaux, pour ne citer que quelques exemples.

Cependant, il y a encore beaucoup de choses que les gens ne savent pas sur la découpe laser. Dans cet article, nous allons vous apprendre les bases.

Qu’est-ce que la découpe au laser ?

LASER signifie « Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation » (amplification de la lumière par émission stimulée de radiations). Il existe différentes méthodes pour créer un laser, mais l’essence est toujours la même. Une source de lumière est utilisée pour créer un flux de photons. Ce flux est amplifié par des effets de réflexion et de lentille pour former un faisceau laser focalisé. Un faisceau parallèle est émis. Ce faisceau de lumière est utilisé pour faire fondre, brûler ou vaporiser des matériaux et offre diverses applications pour le traitement des matériaux.

Vous avez déjà expérimenté cet effet dans la vie quotidienne. Imaginez que vous allumez un feu avec une loupe. Un faisceau de lumière est réuni par la loupe en un seul point. Là, il a une intensité très élevée. Un laser fonctionne sur le même principe. Cela lui permet de couper différents matériaux.

Lasersnijder graveren

Qu’arrive-t-il au matériau pendant la découpe au laser ?

Le laser peut effectuer une découpe de différentes manières. Tout dépend du matériau à découper et des réglages de la machine de découpe laser.

Vaporisation

Le mot évaporation est principalement utilisé lorsqu’un liquide se transforme en gaz. Un matériau fond puis s’évapore. En revanche, dans le cas de la découpe laser, l’évaporation signifie que la phase liquide est sautée. Le matériau passe ainsi directement de l’état solide à l’état gazeux.

Lorsque le matériau absorbe l’énergie créée par le contact avec la source laser, il n’a pas le temps de fondre avant. Une coupe est faite en premier. Sur la surface de coupe, l’absorption est si importante que le matériau s’évapore encore plus vite, érodant l’arête de coupe alors que le matériau est sous forme de gaz.

L’évaporation est particulièrement applicable lorsque nous découpons des plastiques, du bois, du papier ou des textiles, car une faible quantité d’énergie entraîne rapidement un changement de phase du matériau.

Fondre

Lors de la fusion de matériaux, en revanche, la phase liquide du matériau n’est pas sautée. Nous allons transformer un matériau solide en liquide et ainsi réaliser un processus de coupe. La fonte nécessite beaucoup moins d’énergie. Il faut jusqu’à dix fois moins de puissance laser pour faire fondre une pièce que pour la vaporiser. La fonte est donc bien adaptée aux découpeurs laser de faible puissance.

Le matériau fondu est ensuite retiré en le soufflant hors de la coupe à l’aide d’un jet de gaz. Différents gaz sont utilisés à cet effet. Ils sont tous non réactifs, comme l’hélium, l’argon ou l’azote.

En raison de sa faible intensité, elle est particulièrement adaptée aux matériaux non oxydants tels que l’acier inoxydable, l’aluminium, le titane et divers métaux et alliages métalliques.

Découpe laser réactive

Comme mentionné ci-dessus, lors de la fusion, le matériau fondu est éliminé par un jet de gaz non réactif. Cependant, il existe également des procédés qui utilisent un gaz réactif pour assister le processus de coupe.

Tout d’abord, un faisceau laser fait fondre le matériau. Lorsqu’elle fond, un gaz réactif est soufflé dans la coupe (généralement de l’oxygène). Le matériau réagit alors avec ce gaz. Une réaction exothermique se produit, ce qui signifie qu’encore plus de chaleur est libérée. Cela favorise la poursuite de la fonte. Elle est très adaptée et est principalement utilisée pour la découpe des métaux.

Le métal nécessite généralement une puissance élevée pour être coupé. Cependant, dans ce cas, 60 % de l’énergie totale de coupe est produite par la réaction entre le métal et le gaz réactif. Une économie sérieuse. En outre, comme dans le processus de fusion normal, le métal en fusion est simultanément soufflé hors de la coupe.

Cette technique présente un avantage supplémentaire. Non seulement vous pouvez faire plus avec des machines de découpe laser de plus faible puissance, mais la vitesse de découpe est également nettement supérieure. L’inconvénient, cependant, est que le processus est basé sur une réaction chimique. Ceci, combiné à la vitesse de coupe plus élevée, réduit considérablement la qualité de coupe par rapport à l’utilisation d’un gaz non réactif.

La découpe laser réactive est principalement utilisée pour couper des aciers riches en carbone ou en titane et d’autres métaux qui s’oxydent facilement.

Lasersnijder aan het werk

Fracture due à une contrainte thermique

Dans une fracture due à une contrainte thermique, la machine de découpe laser est utilisée pour chauffer le matériau afin de créer des contraintes internes locales. Après le passage du laser, le matériau se refroidit à nouveau, ce qui provoque des forces internes dans le matériau. Dans certaines machines, des liquides de refroidissement sont utilisés pour augmenter encore ces contraintes.

Lorsque ces forces internes sont suffisamment importantes, une fissure apparaît et sépare le matériau à cet endroit. Le mouvement du faisceau laser contrôle cette coupe.

Cette méthode utilise beaucoup moins d’énergie que l’évaporation ou la fusion à une vitesse de coupe plus élevée. Il est principalement utilisé pour la découpe du verre ou de la céramique.

Avantages de la découpe au laser

Le faisceau laser est contrôlé numériquement par une commande numérique par ordinateur (CNC). Ce procédé convient donc parfaitement à la découpe de formes complexes, car le contrôleur peut suivre n’importe quel modèle sans avoir à le configurer manuellement. La forme souhaitée est ainsi dessinée dans un logiciel. Le laser suit automatiquement ce modèle. C’est un grand avantage par rapport, par exemple, à des formes de traitement plus traditionnelles comme le tournage ou le fraisage. Là, la trajectoire de la machine doit encore souvent être réglée manuellement (bien que les applications CNC soient également en augmentation).

Avec la machine de découpe au laser, les pièces à découper ne bougent pas. Par conséquent, il n’est généralement pas nécessaire de serrer le matériau. La quantité de matière enlevée est également relativement faible. Un laser coupe sur une ligne relativement fine. Par rapport au sciage, au tournage ou au fraisage, la découpeuse laser présente ici aussi un avantage.

Avec la découpe laser, aucune contrainte interne n’est exercée sur le matériau, ce qui permet aux machines de découper des matériaux fragiles ou cassants. Dans la plupart des cas, aucun post-traitement n’est nécessaire non plus.

La machine n’est pas en contact avec le matériau lui-même. Il n’y a donc pas non plus d’usure des outils de coupe comme dans d’autres applications comportant de nombreuses pièces fragiles.

La découpe de différents matériaux rend la machine de découpe laser très polyvalente. La découpe de métaux de différentes épaisseurs, de plastiques et de textiles est possible. La gravure ou la gravure au laser est également possible. Tout dépend des réglages de votre machine laser. Ici aussi, un système laser présente un avantage par rapport aux techniques de découpe plus traditionnelles, où pour différents matériaux, il faut installer différents outils de découpe.

En d’autres termes, cette technologie est très polyvalente, rapide, bon marché et nécessite peu d’entretien.

Lasersnijder snijd complexe vorm uit metaal

Tous les matériaux peuvent-ils être découpés au laser ?

Tous les matériaux ne se prêtent pas à la découpe au laser. La plupart des matériaux sont sans danger, mais il est toujours possible que des gaz nocifs pour la santé soient libérés lorsque le matériau est chauffé. Il faut être très prudent, surtout avec les matériaux non métalliques.

D’autres matériaux ne donnent pas de bons résultats lorsqu’ils sont découpés par une machine de découpe laser. Vous trouverez ci-dessous une liste générale de ce qui convient et de ce qui ne convient pas.

Matériaux que vous pouvez découper au laser

La découpe laser fonctionne sur un large éventail de matériaux, métalliques ou non. Vous trouverez ci-dessous une liste générale qui vous donnera une bonne idée de ce qui est possible.

Métal

Les découpeurs laser peuvent découper toutes sortes de métaux, de l’acier inoxydable à l’aluminium en passant par tous les types d’alliages. Il est principalement utilisé pour les tôles d’acier et autres tôles et tubes métalliques. Les tôles minces sont très populaires, mais les tôles plus épaisses peuvent également être traitées.

L’aluminium et d’autres métaux hautement réfléchissants sont plus difficiles à découper. Dans ce cas, on utilise le laser à fibre.

L’épaisseur des métaux dépend beaucoup du matériau ainsi que du type et de la puissance de votre machine de découpe laser. L’expertise de l’utilisateur est également un facteur.

Quelles sont les propriétés du métal qui influencent le processus de découpe au laser ?

 

Bois

Le bois convient parfaitement à la découpe au laser. Souvent, le bois est traité à l’aide d’une machine de découpe laser pour fabriquer des articles d’assemblage ou pour la gravure. Plus le bois est fin, plus le processus de coupe est facile.

Méfiez-vous des huiles ou des résines. Non seulement ils s’évaporent, mais ils augmentent également le risque que votre pièce prenne feu.

Houten blokjes gegraveert met laser

Papier et carton

Le papier et le carton peuvent également être découpés au laser. C’est ainsi que l’on fabrique aujourd’hui des formes complexes à partir de papier. Toutefois, une certaine épaisseur de papier est recommandée.

Puzzelstukjes uit karton gegraveert met laser

Plastiques

Il y a beaucoup de plastique qui peut être découpé au laser. De nombreux plastiques s’y prêtent parfaitement et aucun post-traitement n’est nécessaire, car les bords sont fondus de manière à ce qu’ils paraissent polis.

Le POM est peut-être le plastique le plus utilisé dans l’industrie. Il peut avoir différentes fonctions. Il est utilisé pour les engrenages, les applications de guidage et de glissement, les instruments médicaux, les emballages alimentaires, etc… La possibilité de créer des formes complexes au laser à partir du POM est peut-être la raison la plus importante de sa polyvalence.

Plastic buizen

Verre

Comme décrit ci-dessus, la découpe laser utilisant la méthode de rupture sous contrainte thermique est très adaptée au verre. La découpe de formes complexes dans le verre serait très difficile sans l’utilisation de machines de découpe au laser.

Textiles et cuir

La découpe au laser de tissus et de cuir est récemment devenue extrêmement populaire. Elle est réalisée sur le principe de la broderie laser. Vous pouvez créer de nombreux motifs de broderie à partir de tissus en coton, nylon, polyester et autres.

Leren autozetels

Matériaux qui ne conviennent pas à la découpe au laser

Les machines de découpe laser ont également leurs limites. Vous trouverez ci-dessous certains matériaux qui ne doivent pas être découpés au laser.

Polycarbonate

Le polycarbonate se décolore lorsqu’on le découpe au laser. Le produit coupé n’est donc plus beau une fois que vous en avez fini avec lui. Il existe également un risque élevé d’incendie.

Acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS)

L’ABS est un type de plastique qui résiste aux chocs.. Il est ignifuge, solide, dur et fonctionne bien dans les applications électriques. Un type de plastique très pratique. Cependant, si vous commencez à les traiter au laser, ça devient un vrai bordel. La plupart des plastiques s’évaporent lorsqu’ils sont coupés. L’ABS ne le fait pas, il fond et devient liquide. Le résultat est une table de travail collante et une surface de coupe dont personne ne serait satisfait.

Chlorure de polyvinyle (PVC)

Le PVC ou est un plastique très polyvalent. Il est utilisé dans les tuyaux, les câbles, le cuir synthétique, etc… Cependant, il est très peu sûr pour la découpe laser. Le chlore contenu dans le produit est libéré lorsqu’il est chauffé. Ce dernier peut être extrêmement toxique pour l’utilisateur et également dangereux pour la machine elle-même, car il est extrêmement corrosif et peut donc endommager votre tête de coupe.

Plastic afvoerbuis

HDPE​

HDPE signifie polyéthylène haute densité. Il est surtout connu pour son utilisation dans les bouteilles. Cependant, il réagit un peu comme l’ABS lorsque vous le passez au laser.

Mousse de polystyrène et de polypropylène

Ces types de plastique présentent un risque élevé d’incendie.

Tout ce qui est collé

Le stratifié, le bois ou le plastique peuvent être très bien découpés, mais s’ils contiennent déjà de la colle, faites très attention. Les adhésifs brûlent fortement pendant la découpe, ce qui peut provoquer des situations dangereuses et endommager sérieusement votre tête de découpe.