Dans cet article nous vous expliquons tout ce qu’il faut savoir sur le decoupe laser et son fonctionnement. Suivez le guide avec attention.
Histoire de la découpe au laser
Laser est un acronyme – Amplification de la lumière par émission stimulée de radiations. La forme abrégée est une nécessité en raison de sa présence grand public. La découpe du métal est l’un des cas d’utilisation qui a gagné beaucoup de terrain. Bien que beaucoup la considèrent comme une nouvelle technologie, l’histoire de la découpe laser remonte à une centaine d’années.
Bien sûr, c’est le génie Albert Einstein, qui est à l’origine de l’idée qui rend la production plus rapide. En 1917, il a posé les bases théoriques pour rendre le laser possible dans son article Sur la théorie quantique du rayonnement.
D’autres scientifiques ont encore innové sur les idées d’Einstein. Différentes avancées dans la première moitié du siècle ont rendu possible la technologie contemporaine. Au milieu du siècle, le développement s’est accéléré.
Le premier prototype de laser pulsé date de 1960. Peu après est apparu le premier laser à gaz capable de fonctionner en continu. Dans les années 60, la découpe laser était considérée comme une solution. Il manquait encore le problème correspondant à la solution. Il n’a pas fallu longtemps pour que les gens réalisent les applications potentielles dans différentes industries.
Ce qui a conduit à la création des premières machines de découpe laser de production en 1965. Western Electric, la société responsable de la fabrication de ces machines, les utilisait pour découper des trous dans des matrices en diamant.
50 ans après l’article d’Einstein, en 1967, des machines de découpe laser à jet de gaz étaient utilisées pour découper des tôles de 1 mm d’épaisseur. Les capacités démontrées ont fait lever la tête à beaucoup.
Parmi les têtes levées, il y avait l’industrie aérospatiale. Ils ont commencé à utiliser des lasers industriels pour découper des matériaux, notamment le titane et la céramique, dans les années 70. C’était un grand pas vers le cas d’utilisation contemporain, car les lasers auparavant étaient principalement capables de couper des non-métaux.
Comment une découpeuse laser coupe-t-elle ?
Les avantages de la découpe laser en ont fait la technologie dominante pour la découpe des métaux. Certains des principaux aspects derrière ce succès sont la vitesse, l’efficacité, la précision et plusieurs cas d’utilisation, à savoir la découpe, la gravure au laser, le marquage, etc.
Il existe 2 principaux types de machines laser – le dioxyde de carbone et la fibre. Les principes de fonctionnement des deux diffèrent l’un de l’autre, apportant des différences distinguables. Par exemple, les lasers CO2 sont moins chers tandis que les lasers à fibre les battent en efficacité, étant une innovation plus récente.
La préférence, cependant, se résume aux matériaux qui doivent être découpés.
Principe de fonctionnement du laser CO2
Au début du processus de découpe laser, le dispositif laser crée un faisceau de lumière et le dirige vers la sortie via des miroirs. Les miroirs forment un résonateur qui accumule l’énergie lumineuse dans le faisceau.
En chemin, il passe par une lentille de focalisation qui concentre le faisceau. La tête de coupe comporte une buse qui canalise le faisceau sur la pièce à travailler. Le faisceau laser concentré fait fondre le métal.
Pendant le processus de découpe, du gaz est émis. Lors de la découpe de l’acier doux, de l’oxygène pur est libéré pour amorcer un processus de combustion. Dans le cas de l’acier inoxydable ou de la découpe laser de l’aluminium, le faisceau laser se contente de faire fondre le métal. Le gaz de coupe est alors de l’azote, pour souffler le métal fondu et garder les coupes propres.
Pour que les lasers fonctionnent, le matériau doit absorber la chaleur émise. Avec les métaux, une grande partie de la lumière est réfléchie. Il faut donc un laser puissant pour générer la chaleur nécessaire à la découpe malgré la réflexion.
La lumière qui rebondit peut endommager la machine. Certains types de métaux, comme les alliages de cuivre et certaines qualités d’aluminium sont trop réfléchissants pour les lasers CO2. C’est une limitation qui entrave différents cas d’utilisation.
Principe de fonctionnement du laser à fibre
Les premiers lasers à fibre ont été présentés en 2008 à EuroBlech. Les différentes méthodes de transport du faisceau laser permettaient de découper des métaux très réfléchissants. Désormais, des métaux comme l’aluminium, le laiton, le cuivre et l’acier galvanisé sont disponibles pour la découpe laser.
Les lasers à fibres sont plus simples et plus durables. La lumière laser est d’abord créée par des banques de diodes. Elle est ensuite canalisée par des câbles optiques, où elle est amplifiée.
Les câbles sont dopés avec des éléments de terres rares comme l’erbium, le thulium et autres. Ces éléments sont utilisés pour amplifier la lumière. Enfin, la lentille concentre la lumière pour former un faisceau laser prêt à être découpé. Le nouveau système ne nécessite ni gaz, ni réalignement des miroirs, ni réchauffement.
Un grand avantage des lasers à fibre est son taux de conversion énergétique élevé. Environ 75% de la puissance reçue est convertie en faisceau laser. Le rendement du laser CO2 est d’environ 20 %.
La différence significative provient principalement des faibles pertes liées à la production de chaleur. Les lasers à fibres de 2 kW sont ainsi comparables à leurs homologues CO2 de plus forte puissance.
Ces améliorations majeures incitent les ingénieurs à poursuivre le développement de cette technologie révolutionnaire. C’est une indication pour l’avenir.