Qu'est-ce que la découpe laser ?

La découpe laser est une technologie de traitement thermique qui utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie comme « outil de découpe ».

Un faisceau laser focalisé peut chauffer rapidement un matériau métallique ou non métallique jusqu'à sa fusion, sa vaporisation ou son point d'inflammation. Un jet de gaz à haute pression (oxygène, azote, air, etc.) évacue ensuite le matériau fondu, créant une fente.

En résumé : la découpe laser = faisceau laser + lentille de focalisation + gaz d’assistance + système CNC. Elle se caractérise par une vitesse élevée, une faible largeur de coupe et une grande précision.

Quels sont les différents types de technologies de découpe laser ?

Les méthodes de découpe laser courantes, selon la méthode d'enlèvement de matière, comprennent :

1. Découpe au laser CO2

En découpe laser CO2, l'amplification du faisceau est assurée par les émissions de gaz CO2. Les lasers CO2 comptent parmi les types de lasers les plus anciens et les plus répandus.

Les émissions de gaz ne se limitent pas au CO2. Elles peuvent également inclure du CO2, de l'azote, de l'hydrogène, du xénon et de l'hélium.

La découpe laser CO2 offre deux options : l’utilisation d’oxygène ou d’azote. L’oxygène est privilégié pour la découpe laser de matériaux épais, tandis que l’azote est préféré pour la découpe laser de tôles fines.

La découpe au laser CO2 forme une couche d'oxyde sur la surface de coupe. Pour éviter cela, un prétraitement de la pièce, tel que le sablage, est nécessaire.

2. Découpe au laser à fibre

La découpe laser à fibre utilise des fibres optiques pour amplifier la lumière, contrairement à la technique traditionnelle de décharge gazeuse. La lumière émise par un tube laser semi-conducteur traverse la fibre. Le faisceau ainsi obtenu est suffisamment puissant pour faire fondre de l'acier inoxydable jusqu'à 1 cm d'épaisseur.

Le faisceau est souvent accompagné d'un puissant système de ventilation. Le flux d'air repousse le matériau en fusion, ce qui permet une découpe nette. Les fibres optiques de ces lasers utilisent divers éléments, tels que l'ytterbium, le néodyme, l'erbium et le dysprosium.

3. Découpe au laser Nd:YAG

Le laser Nd:YAG (néodyme:grenat d'yttrium et d'aluminium) est un laser à l'état solide dont le matériau actif est un cristal de grenat d'yttrium et d'aluminium (cristal YAG) dopé avec une petite quantité de néodyme (Nd).

Ce laser peut être pulsé ou continu, émettant une lumière infrarouge à une longueur d'onde spécifique, généralement 1064 nm.

La source laser est focalisée en un point de quelques dixièmes de millimètre par une lentille située dans la tête de découpe, ce qui fait fondre le matériau, généralement du métal. Un flux de gaz coaxial projette le métal en fusion vers le bas, créant ainsi la découpe.

4. Découpe au laser excimère

Les lasers excimères permettent de découper des matériaux avec précision. Le faisceau laser est piloté par ordinateur ; l’énergie des photons laser est utilisée pour rompre les liaisons chimiques des molécules tissulaires, vaporisant ainsi le tissu et permettant la découpe.

5. Découpe laser directe à diode

Ce laser repose sur le phénomène d'émission stimulée de rayonnement dans les matériaux semi-conducteurs. Dans ces matériaux, lorsque les électrons passent d'un niveau d'énergie élevé à un niveau d'énergie bas, ils libèrent de l'énergie.

qui est émis sous forme de photons

Les tubes laser à semi-conducteurs utilisent une conception structurelle et un processus de dopage spécifiques pour amplifier et renforcer de manière répétée ces photons au sein du semi-conducteur, formant ainsi un faisceau brillant et hautement cohérent.

Matériaux découpables

Métaux :Acier au carbone, acier inoxydable, aluminium, cuivre, alliage de titane, etc.

Non-métaux :Plastiques, bois, céramique, verre, plexiglas, tissu, caoutchouc

Composites : Matériaux sandwich, métaux revêtus

Note: Les matériaux hautement réfléchissants (comme le cuivre pur, l'or et l'argent) sont sensibles aux lasers et nécessitent des lasers spécialisés (comme les lasers à fibre) ou des méthodes auxiliaires.

Quels sont les avantages de la découpe laser ?

Comparées aux méthodes de découpe mécaniques traditionnelles, les machines de découpe laser présentent les avantages suivants :

1. Vitesse de coupe rapide :Les machines de découpe laser utilisent un faisceau laser à haute densité de puissance, ce qui leur permet de découper des matériaux extrêmement fins et épais en un temps très court, comparé au temps beaucoup plus long requis par les méthodes de découpe mécaniques traditionnelles.

2. Haute précision de coupe : Les machines de découpe laser offrent une précision exceptionnelle, permettant d'obtenir des dimensions de coupe et une qualité de bord très précises. Les méthodes de découpe mécaniques traditionnelles sont moins précises et peuvent entraîner des écarts de coupe et des bavures.

3. Large gamme de matériaux de coupe : Les machines de découpe laser peuvent découper une vaste gamme de matériaux métalliques et non métalliques, notamment l'acier au carbone, l'acier inoxydable, les alliages d'aluminium et les plastiques. Les méthodes de découpe mécaniques traditionnelles ne peuvent découper que certains matériaux plus durs, comme l'acier et la fonte.

4. Respectueux de l'environnement et économe en énergie : Les machines de découpe laser consomment peu d'énergie et ne produisent ni fumée ni gaz nocifs, ce qui en fait une méthode de découpe écologique et économe en énergie. En revanche, les méthodes de découpe mécaniques traditionnelles consomment beaucoup d'énergie et produisent une grande quantité de fumée et de gaz nocifs.

5. Capacité à découper des formes complexes :Les machines de découpe laser peuvent réaliser des formes complexes variées, comme des pièces tridimensionnelles et des pièces de formes spéciales. Les méthodes de découpe mécaniques traditionnelles ne permettent de découper que des objets de formes classiques.

À quoi sert le traitement laser ?

1. Perçage : Les lasers peuvent être utilisés pour créer des trous précis et de petite taille dans les matériaux, tels que des trous à l'échelle du micron dans les circuits imprimés.

2. Marquage et découpe : Les lasers peuvent être utilisés pour diverses méthodes de traitement, notamment le marquage et la découpe, et conviennent au traitement de précision d'une large gamme de matériaux.

3. Ablation linéaire (enlèvement de revêtement) : Les lasers peuvent être utilisés pour enlever avec précision les revêtements sans endommager ou en endommageant le moins possible le substrat.

4. Les lasers peuvent modifier les propriétés physiques de la surface d'un matériau, par exemple en créant une surface hydrophobe ou hydrophile.

5. Gravure : Les lasers peuvent être utilisés pour des méthodes de traitement tridimensionnelles, telles que la gravure, et sont adaptés à la création de produits aux formes complexes.