Les lasers constituent un outil de fabrication unique, offrant des avantages que d’autres procédés ne peuvent tout simplement pas égaler. Les lasers industriels au CO₂ sont utilisés dans de nombreuses applications. Cependant, des interrogations subsistent quant aux avantages et aux limites de ces équipements. Et surtout : comment savoir si le traitement au laser est la solution adaptée à mes besoins ?
Quels sont les avantages des équipements laser ?
Le marquage et le codage au laser se sont étendus à tous les secteurs d’activité cherchant à réaliser des caractéristiques similaires, non seulement en raison de leurs performances, mais aussi pour leurs avantages supplémentaires. Les principaux avantages des lasers CO₂ pour la fabrication sont les suivants :
• Des procédés uniques : les lasers CO₂ permettent d’obtenir des effets et des applications uniques. Cela s’explique par les lois physiques régissant les interactions entre le laser et les matériaux. Cela inclut la conception de nouvelles pièces innovantes intégrant des détails fins que d’autres équipements ne peuvent pas reproduire, ou des procédés entièrement nouveaux comme la fabrication additive. Le traitement au laser est sans contact. Ces lasers peuvent traiter des matériaux extrêmement délicats ou devant rester stériles.
• Processus multiples : un seul laser est capable d’effectuer plusieurs opérations sur un matériau, notamment : la découpe, le marquage, le perçage, la gravure, le rainurage, la perforation et bien d’autres encore, grâce à une combinaison de réglages laser et de modes de projection du faisceau. La possibilité de confier à un seul équipement plusieurs étapes d’un processus de fabrication permet de réaliser des économies et de gagner un espace au sol précieux dans les environnements de production.
• Traitement numérique : les lasers et les équipements de guidage du faisceau sont contrôlés par logiciel. Les conceptions sont donc créées ou mises à jour à la volée. Cela rend les changements de production rapides et sans difficulté, et permet même à chaque pièce fabriquée d’être entièrement unique si on le souhaite.
• Grande fiabilité : les lasers CO₂ sont conçus pour être des équipements industriels robustes ; beaucoup fonctionnent pendant plus de 5 ans sans nécessiter d’entretien. Cette fiabilité, associée à l’absence de consommables ou de pièces mécaniques de rechange, garantit que les temps d’arrêt sont réduits au minimum.
• Modifications en fin de processus : les lasers peuvent être associés à d’autres équipements pour permettre une personnalisation à un stade avancé du processus de fabrication, ce qui se traduit par une efficacité accrue et des économies. Par exemple, de nombreux constructeurs automobiles produisent des pare-chocs adaptés à plusieurs modèles de voitures. Les lasers sont utilisés pour découper des trous destinés au montage de capteurs dans ces pare-chocs fabriqués en série, ce qui permet de les adapter spécifiquement à chaque modèle de voiture.
• Courbe d’apprentissage rapide : la nature numérique du traitement laser permet une courbe d’apprentissage rapide : les paramètres laser et les fichiers de conception peuvent être enregistrés comme référence pour de futurs projets ou matériaux. Des ingénieurs d’application sont également disponibles pour tester de nouveaux matériaux et fournir des paramètres de processus. Pour la mise en place initiale d’un équipement laser, des systèmes laser (ensembles combinant laser et tête de balayage) peuvent être utilisés afin de réduire au minimum le travail de conception d’intégration et de permettre aux utilisateurs d’être opérationnels en quelques minutes.
• Coûts d’exploitation réduits : les avantages ci-dessus se combinent pour générer des économies tout au long de la durée de vie du laser. La nature numérique du procédé, la capacité à réaliser plusieurs opérations avec un seul équipement et la réduction des temps d’arrêt liés aux changements de série et aux réparations jouent un rôle particulièrement important. Cela permet une fabrication rentable, notamment pour le prototypage, les petites séries et même les pièces uniques.
• Flexibilité accrue et efficacité améliorée : les lasers CO₂ ont fait leurs preuves dans une grande variété d’applications industrielles, remplaçant les technologies traditionnelles par une précision et un contrôle numériques. Les utilisateurs de systèmes de traitement au laser CO₂ gardent une longueur d’avance sur leurs concurrents en offrant à leurs clients davantage de flexibilité et une plus grande efficacité, afin de s’adapter aux tendances du marché en constante évolution.
Quels sont les compromis à accepter ?
• Sécurité : comme tout équipement de fabrication industrielle, un entretien adéquat est nécessaire pour garantir un fonctionnement sûr. Cela peut inclure : des circuits d’arrêt d’urgence, des verrouillages électriques, une enceinte de sécurité autour de la zone de traitement, un système d’extraction des fumées et une signalisation appropriée. Avec une formation adéquate et des mesures de sécurité appropriées, les lasers ne présentent pas plus de risques pour la sécurité que les équipements mécaniques traditionnels.
• Longueur d’onde du laser : les matériaux absorbent les différentes longueurs d’onde du laser à des degrés divers. En associant le matériau cible à une longueur d’onde laser qu’il absorbe efficacement, le résultat du traitement sera de meilleure qualité et le rendement supérieur. Collaborez avec un ingénieur d’application pour déterminer la longueur d’onde adaptée à vos besoins de traitement.
• Puissance du laser : la puissance moyenne et la puissance de crête d’un laser peuvent influencer la vitesse du processus, l’épaisseur du matériau pouvant être traité et la qualité des bords obtenue. En règle générale, les lasers dotés d’une puissance moyenne plus élevée permettent de traiter les matériaux plus rapidement. Là encore, il est préférable de collaborer avec un ingénieur d’application pour vous assurer que vos exigences de processus sont satisfaites.
• Guidage du faisceau : il existe diverses méthodes pour diriger le faisceau laser vers le matériau cible, notamment les têtes de balayage à galvanomètre, les portiques XY et les configurations à foyer fixe. Le choix du système de guidage du faisceau peut influer sur la vitesse de traitement, la taille de la zone de traitement et le niveau de détail ou de qualité pouvant être atteint.
• Équipements auxiliaires : tous les lasers nécessitent quelques équipements supplémentaires pour fonctionner correctement, notamment : des alimentations électriques, un système d’extraction des fumées, un système de guidage du faisceau et un système de refroidissement (il peut s’agir soit d’un refroidissement par eau, qui nécessite un refroidisseur, soit d’un refroidissement par air, qui nécessite des ventilateurs). Les procédés peuvent également bénéficier d’options supplémentaires telles que l’assistance par gaz.
• Environnement : il convient de veiller à protéger les optiques du laser et du système de guidage du faisceau. Cela signifie que les environnements chauds et très humides (susceptibles de provoquer la formation de condensation sur les optiques) ou poussiéreux (provoquant une contamination des optiques) peuvent entraîner une défaillance des optiques. Protéger les trains optiques de la pénétration de poussière et empêcher la formation de condensation garantira une longue durée de vie tant aux optiques qu’aux lasers.
Quels sont les compromis à prendre en compte ?
Les lasers offrent de nombreux avantages que d’autres méthodes de fabrication ne peuvent égaler. Le traitement au laser doit être envisagé si :
• Votre processus ne peut pas être réalisé par d’autres méthodes de fabrication, ou si ces solutions ne sont pas aussi rentables que le traitement au laser. Cela peut inclure des modifications de dernière minute sur des pièces standard, le prototypage, les petites séries, etc.
• Vous avez besoin d’un haut niveau de flexibilité dans votre production, ce qui peut inclure plusieurs procédés d’application (découpe, marquage, rainurage, etc.) pour une flexibilité d’une commande à l’autre, voire la production de pièces individuelles uniques. • Vous avez besoin d’un délai rapide entre la conception et la mise sur le marché.
• Vous souhaitez passer à un processus numérique ou intégrer l’Industrie 4.0 dans votre production.
• Vos clients exigent davantage de personnalisation, l’absence de quantité minimale de commande ou des délais d’exécution plus courts pour leurs projets.
Vous avez encore des questions ? Nos ingénieurs d’application ont les réponses. Ils sont à votre disposition pour vous conseiller sur de nouveaux projets ou matériaux et peuvent également réaliser gratuitement des tests d’application sur vos matériaux spécifiques.
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