Découpe et gravure laser
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En principe, le ou les auteurs en question devraient bientôt présenter une meilleure version.
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
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)
| 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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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
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
Procédure pour la gravure laser : http://media.wix.com/ugd/0913b1_be61314f521c4e83a18e7508e2d4d4cb.pdf
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)