Découpe et gravure laser

Introduction

Selon Wikipédia, la découpe laser est un procédé de fabrication qui consiste à découper la matière grâce à une grande quantité d’énergie générée par un laser et concentrée sur une très faible surface. Cette technologie est majoritairement destinée aux chaînes de production industrielles, mais peut également convenir aux boutiques, aux établissements professionnels et aux tiers-lieux de fabrication.

LASER signifie amplification de la lumière par émission stimulée de radiation:

L Light

A Amplification

S by Stimulated

E Emission

R of Radiation

Schéma explicatif

Concrètement, le faisceau laser est généré dans la source laser puis est dirigé vers un miroir (miroir de renvoi) situé dans la tête de découpe de la machine. Ce faisceau est concentré à très forte puissance sur un petit diamètre au moyen d'une lentille (lentille de focalisation) qui le dirige vers le matériau à découper. Quand le faisceau laser entre en contact avec le matériau, il fait fondre la matière (pour graver ou pour découper).

Pour procéder à la gravure découpe laser, le faisceau se déplace dans deux directions : à l'horizontale (axe X) et à la verticale (axe Y). Le déplacement se fait simultanément : de manière rapide en suivant l'axe X et de manière plus lente sur l'axe Y.

Il existe trois principaux types de lasers :

• les lasers CO2 (majorité des lasers sur le marché). Le laser CO2 utilise un mélange gazeux pour produire le faisceau laser (cf. image ci-dessus),
• les lasers YAG (ou Grenat d'Yttrium et d'Aluminium). Le faisceau laser est produit par l'excitation d'un cristal de synthèse par un courant électrique ou une source lumineuse,
• les lasers à fibres optiques (développement le plus récent en matière de découpe laser). Le faisceau laser est généré dans une fibre active et acheminé au moyen d’une fibre de transport vers la tête de découpe de la machine.

A TECFA, on utilise une machine laser CO2, la Trotec Speedy 100R

Pour la découpe et la gravure laser, plusieurs types de matériaux peuvent être utilisés. Les plus couramment utilisés sont le contreplaqué, l'acrylique, le carton, le MDF, le plexi. Pour la Speedy 100R, les réglages pour ces différents matériaux sont accessibles sous Trotec Speedy 100 R - 7.4-Material settings table. Cependant, pour la machine de TECFA, certains de ces règlages ont été effectués par les enseignants (à voir avec eux).

A noter que la coupe laissera une trace de suie pour la grande majorité des matériaux comme le bois et le carton (mais pas l’acrylique).

Mise en garde

Une découpeuse laser peut-être dangereuse:

Les vapeurs toxiques peuvent vous rendre malade (et pire),

Les faisceaux laser (qui sont invisibles) peuvent vous rendre aveugle. Les tubes laser cassés peuvent donc être extrêmement dangereux.

Précautions

La machine doit :

Etre pourvue de protections,

Etre doté d'un système de filtrage d'air,

Etre conforme aux règlements pour les faisceaux laser.

Le matériau utilisé pour la découpe / gravure :

Ne doit pas être toxique. Par exemple, éviter strictement tout ce qui inclut le chlore, PVC. Éviter également d'inhaler les fumées du bois composite, comme le MDF.

Plans de maintenance

Une découpeuse laser doit être régulièrement maintenue. Il faut notamment veiller à nettoyer la lentille de focalisation ainsi que le dernier miroir de renvoi car ils sont exposés à la poussière.

Tableau de maintenance (machine Trotec)

	Tous les jours	Toutes les semaines	Tous les mois	Tous les ans
Laser
Lentilles, Miroirs	Vérifier le nettoyage si nécessaire
Table de gravure et règles	A nettoyer
Couvercle du tube laser et du boîtier			A nettoyer
Zone de travail complète			A nettoyer
Système d'échappement
Sac de filtration	Nettoyer selon les instructions du manuel technique de la machine
Lit de filtration
Filtres à particules
Filtre à charbon actif

La découpe laser

Principe de la découpe laser

Le principe du laser (i.e de la création du faisceau laser) est de concentrer une quantité importante d'énergie sur une très faible surface (au moyen d'une lentille) permettant la découpe de matière. Le faisceau entre en contact avec la matière (bois, plastique...) et la fait fondre.

ATTENTION : comme nous l'avons dit précédemment, le laser peut découper plusieurs types de matériaux; il est donc essentiel que les paramètres (puissance du laser...) de la machine laser soient adaptés au type de matériaux utilisé (voir : Trotec 100 R Material settings table) car la mauvaise utilisation de la machine peut être potentiellement dangereuse.

Schéma d'une tête de découpe laser CO₂

Illustration en vidéo

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"Configuration des matériaux" et choisir le matériau approprié. Cliquer sur OK;

3.6_En bas à gauche, vous pourrez mettre à jour l’estimation du temps de découpe > cliquer sur "mettre à jour";

3.7_Cliquer sur l’icône de l’œil pour un aperçu de la tâche: vous verrez apparaître vos lignes de découpe, et gravure de la couleur appropriée.

Etape 4 : Lancement de la gravure/découpe et surveillance

4.1_Lancer l'impression en cliquant sur "Play"; la machine commence par la gravure et termine par la découpe

4.2_Surveiller la gravure / découpe tout au long du travail de la machine (Attention, ceci est différent pour la gravure car le laser peut abîmer vos yeux !)

Ressources

• Tutoriels Sculpteo (en Anglais)
• Tutoriels réglages et job control sur Trotec(débutant)
• Manuel pour la Gravure et la découpe Laser Trotec

par Lydie BOUFFLERS