Découpe et gravure laser

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En principe, le ou les auteurs en question devraient bientôt présenter une meilleure version.

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par Lydie BOUFFLERS

Introduction

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 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 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) en se déplaçant dans deux directions (sur les axes X et 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-contre),
• 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 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

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 d'inhaler les fumées du bois composite, comme le MDF.

Plan de maintenance (machine Trotec)

Tableau de maintenance

	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.

Ci-dessous, un schéma d'une tête de découpe laser CO₂

Fonctionnement de la machine de découpe laser

Une machine de découpe laser permet de graver et/ou découper tous les matériaux (cf. Trotec Speedy 100R, section material settings table et notes on materials).

Comment cela fonctionne t'il concrètement "dans" la machine ?

Le parcours du faisceau "dans la machine"

Voici une illustration du parcours du faisceau dans la machine :

Le faisceau parcours 5 segments :

• Le laser se dirige vers le miroir arrière (# 1)
• Puis, du miroir arrière (# 1) vers un 2e miroir (# 2) (le miroir portique) NOM A VERIFIER
• Puis du 2e miroir (# 2) vers le miroir de tête (# 3)
• Puis du miroir de tête (# 3) à la lentille de focalisation
• Enfin, de la lentille de focalisation au matériau à découper.

Le processus de découpe

Il s'agit d'une découpe vectorielle :

Les chemins de découpe sont des lignes vectorielles ou des arcs de cercle; la tête du laser se déplace le long de ces lignes par un mouvement lent des axes "X" et "Y".

Résultats sur le matériau

Ainsi, lors de la focalisation du laser sur le matériau, il peut :

• Fondre
• Brûler
• Se vaporiser

Pour ces 3 opérations, il convient de régler les paramètres de la machine, notamment :

• la puissance (en%)
• la vitesse

Pour les réglages, se référer à l'article Trotec Speedy 100R ou au manuel d'instruction de la machine Speedy 100R manual.

Cependant, retenez que : plus la puissance est faible, plus la découpe sera nette mais plus le temps de découpe sera long... tout est une question de compromis !

Procédure pour la découpe laser

http://media.wix.com/ugd/0913b1_be61314f521c4e83a18e7508e2d4d4cb.pdf

Illustration

VOIR : https://www.mediawiki.org/wiki/Extension:EmbedVideo

{{#ev:youtube|tBG8asUFFoE}}

Possibilité 1: {{#ev:youtube|tBG8asUFFoE|500|right}}

2 (si on utilise evt il faut nommer tous les parametres au aucun) Possibilité 1: {{#evt:service=youtube|id=tBG8asUFFoE|dimensions=100x80|alignment=left}}

3 <embedvideo service="youtube">https://www.youtube.com/watch?v=tBG8asUFFoE</embedvideo>

La gravure laser

Principes de la gravure laser

Fonctionnement de machine de gravure laser Manuel Trotec p.6

Applications d'une machine de gravure laser

Avantages et inconvénients de la gravure laser

Règles de conception de la gravure laser

Mise en application

Préparation du fichier

Etapes de découpe et de gravure

Machine Trotec

Ressources

• Tutoriels Sculpteo (en Anglais)