« Matériaux pour la découpe et la gravure laser » : différence entre les versions

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(Correction orthographique, suppression de la mention du Depron (PS) comme matériau (première raison de départ de feu sur Laser), ajout d'un tableau des matériaux dangereux (travail e.c.).)
 
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== Introduction ==
{{tutoriel
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== Matériaux à prohiber ==


Une machine laser CO2 peut découper ou graver une grande variété de matériaux (par exemple certains plastiques, le bois, le carton, les textiles, le liège, etc.). Cependant, il convient de ne '''jamais''' couper les matériaux suivants :  
Une machine laser CO2 peut découper ou graver une grande variété de matériaux (par exemple certains plastiques, le bois, le carton, les textiles, le liège, etc.). Cependant, toutes les précautions doivent être prises, afin d'éviter des dommages irrémédiables (lire l'introduction de [http://fab.cba.mit.edu/content/tools/universal_laser/ Universal Laser Cutter Tutorial] (MIT)).
 
Il convient notamment de ne '''jamais''' découper les matériaux suivants :  


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
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! DANGER !  
! DANGER !  
! Cause
! Cause
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|MDF
|Panneau de fibres à densité moyenne (medium-density fibreboard)
|Produit des émanations cancérogènes
|La résine employée dans le MDF est composée à hauteur de ~10% de colle urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue). En 2004, l'International Agency for Research on Cancer (IARC), a passé le MDF de "probablement cancérogène" à "cancérogène reconnu" associé au cancer du sinus, du nasopharynx, et éventuellement de la leucémie.
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|PVC
|PVC
|Polychlorure de Vynil
|Polychlorure de Vynil
|Emet un gaz chloré
|Emet un gaz chloré
|Les émanations endommage gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
|Les émanations endommagent gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
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|Cuir synthétique
|Cuir synthétique
|Emet un gaz chloré
|Emet un gaz chloré
|Les émanations endommage gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
|Les émanations endommagent gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
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|GFRP
|Fibre de verre (glass-fiber reinforced plastic)
|Emet des dégagements nocifs
|C'est un matériau composé de deux matériaux non découpable, le verre (gravage uniquement avec poussière nocive) et la résine époxy (dégagement de fumées).
|-
|CF
|Fibre de carbone (carbon fibers)
|Emet des dégagements nocifs
|Ce matériau seul - sans résine - peut être découpé avec un certain effilochage de la fibre et dégagement de particules particulièrement nocives. Une fois recouvert de résine époxy la découpe n'est plus possible.
|-
|PTFE
|Polytétrafluoroéthylène  (Teflon)
|Emet des dégagements nocifs
|Lorsque le PTFE est chauffé au-delà de 450°C, la pyrolyse peut causer des dégâts aux poumons (sensation de contraction thoracique), mais surtout un état assimilé à de la fièvre. Celle-ci apparait en règle générale 4 à 8 heures après exposition à la pyrolyse du PTFE.
|-
|PSE
|Polystyrène expansé
|Prend feu
|Il prend feu sous la forme expansée, seules les plaques de faible épaisseur sont découpables. Ce matériau est la première cause de départ de feu dans les machines laser !!! En plus, il est légèrement toxique.
|-
|PPE
|Polypropylène expansé
|Prend feu
|Tout comme le PSE, il prend feu sous la forme expansée.
|-
|PE-HD
|Polyéthylène Haute Densité (bouteilles de lait)
|Fond et prend feu
|Il fond, tout simplement à éviter.
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|-
|PC
|PC
|Polycarbonate (Lexan)
|Polycarbonate (Lexan)
|Ep.>1mm se découpe très mal, prend feu
|Ep.>1mm se découpe très mal, prend feu
|Les vitres de protection des machine Laser sont souvent réalisées en PC, car ce dernier absorbe particulièrement bien l'infrarouge (spectre Laser CO2). Fréquence à laquelle le laser découpe les matériaux, il est donc particulièrement inefficace dans le découpage du polycarbonate.
|Les vitres de protection des machines Laser sont souvent réalisées en PC, car ce dernier absorbe particulièrement bien l'infrarouge (spectre Laser CO2). Fréquence à laquelle le laser découpe les matériaux, il est donc particulièrement inefficace dans le découpage du polycarbonate.
|-
|ABS
|Acrylonitrile Butadiène Styrène
|Fond
|L'ABS ne se coupe pas très bien dans une découpeuse laser. En effet, ce dernier aura plutôt tendance à fondre plutôt qu'à se vaporiser, ce qui fait qu'il aura tendance à prendre feu tout en laissant un dépôt de matière fondue au passage du faisceau.
|}
|}


quoi que ce soit qui contient '''du chlore (PVC)''' ou du '''Teflon (PTFE)'''. Les émanations peuvent gravement endommager vos poumons ainsi que la machine. Sans ventilation cela peut même être fatal. D'autres matériaux comme l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) ou le PEHD (polyéthylène haute densité) peuvent prendre feu et/ou fondre.
Source :
*[http://atxhackerspace.org/wiki/Laser_Cutter_Materials Laser Cutter Materials] (Hackerspace)


Pour en savoir plus :
== Polyoxyméthylène (POM) ==
*[http://atxhackerspace.org/wiki/Laser_Cutter_Materials Laser Cutter Materials] (Hackerspace)
 
*[http://fab.cba.mit.edu/content/tools/universal_laser/ Univeral Laser Cutter Tutorial] (MIT) Lisez seulement l'introduction.
Surtout connu sous le nom commercial "Delrin" ou "Acetal", le POM est un thermoplastique technique. Il est reconnu pour ses qualités mécaniques : il est particulièrement résistant, et possède une excellente stabilité géométrique. Il s'agit d'un des plastiques les plus solides et il est assez facile à graver. La coupe peut nécessiter quelques finitions.


== Acetal homopolymer ==
Sa forme naturelle est une sorte de blanc. Attention aux mélanges avec d'autres plastiques et certaines peintures.


Surtout connu sous le nom commercial "Delrin", ce matériel robuste et un légèrement souple est utilisé pour créer des parts de machines ou encore des tampons. Il s'agit un des plastics les plus solides et il est assez facile à graver. La coupe peut nécessiter quelques finitions.
== Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ==


Sa forme naturelle est un sorte de blanc. Attention aux mélanges avec d'autres plastics et certaines peintures.
Le PMMA se trouve sous plusieurs formes sur le marché. On notera notamment plusieurs variations dans la transmission de la lumière : du transparent - en remplacement du verre - à l'opaque. Le plastique à base d'acrylique se découpe relativement facilement.  


== Acrylique ==
=== Panneaux opaques ===


Du plastic acrylique se découpe très facilement. Les variante bicolores sont très appropriés pour créer toutes sorte de cartes, panneaux à visser sur les murs, etc.  
Les variantes bicolores sont très appropriés pour créer toutes sorte de cartes, panneaux à visser sur les murs, etc.  


Chez Trotec, ils sont vendus sous le nom "TroLaser"
Chez Trotec, ils sont vendus sous le nom "TroLase"


== Verre acrylique (Plexi) ==
=== Verre acrylique (Plexiglas) ===


Le verre acrylique, mieux connu sous le nom de Plexiglas ou encore Plexi ou Perspex est probablement le matériau le plus facile à découper. Il est préférable de placer la plaque sur quelques morceaux de bois plutôt que directement sur la grille (il y aura moins de réflexion pouvant un petit peu endommager le plexi).
Le verre acrylique, mieux connu sous le nom de Plexiglas ou encore Plexi ou Perspex est vendu chez Trotec sous le nom "TroGlass". Il est préférable de placer la plaque sur quelques morceaux de bois plutôt que directement sur la grille (il y aura moins de réflexion pouvant endommager le plexi).
*nom chimique : Polyméthacrylate de méthyle (souvent abrégé en PMMA, pour ''polymethyl methacrylate''.


Il existe deux types de Plexiglas - moulé et extrudé. Le Plexiglas moulé semble convenir le mieux.  
Il existe deux types de Plexiglas - moulé ou extrudé. Le Plexiglas moulé semble convenir le mieux.  


=== Verre acrylique moulé ===
==== Verre acrylique moulé ====
(Plexiglas GS)
(Plexiglas GS)


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*devient blanc ou mat (opaque) après gravure, ce qui donne un meilleur contraste
*devient blanc ou mat (opaque) après gravure, ce qui donne un meilleur contraste


=== Verre acrylique extrudé===
==== Verre acrylique extrudé====
(Plexiglas XT)
(Plexiglas XT)


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*ne se découpe pas aussi bien, parfois même mal.
*ne se découpe pas aussi bien, parfois même mal.


En d'autres termes, le Plexiglas extrudé est moins cher, mais les résultats (de découpe comme de gravure) ne sont pas très bons.  
En d'autres termes, le Plexiglas extrudé est moins cher, mais les résultats (de découpe comme de gravure) ne sont pas très bons.


== Carton, papier cartonné et papier ==
== Carton, papier cartonné et papier ==
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=== Carton ondulé ===
=== Carton ondulé ===


Le carton ondulé est un très bon matériel de prototype, puisque c'est gratuit (il est toujours possible de trouver des boîtes d'expédition que vous pouvez découper) et qu'il a une épaisseur similaire à celle du plexi ou du contreplaqué (environ 3mm). Assurez-vous d'utiliser une moindre puissance pour découper et un seul passage pour graver, sinon il y aurait un risque que ça prenne feu. Dans tous les cas, la ventilation devrait être en marche.
Le carton ondulé est un très bon matériel de prototypage, puisque qu'il est facilement disponible (boîtes d'expédition, cartons de pizza, etc.). On le trouve en différents formats :
* Simple cannelure : ~3mm (épaisseur similaire à celle du plexi ou du contreplaqué)
* Double cannelures : ~7mm (idéal pour la réalisation de meubles en carton
* Triple cannelures : ~16mm (pour de lourdes charges ~500kg)
 
Il est important de d'utiliser une puissance adaptée pour découper et graver en un seul passage. En effet, il y a un risque important de départ de feu dans la machine. Dans tous les cas, une bonne ventilation est nécessaire.


=== Papier épais ===
=== Papier épais ===


Le papier épais pouvant être utilisé avec une imprimante laser ou à jet d'encre, peut être gravé et découpé. La puissance de découpage devrait être basse et la puissance de gravure plutôt haute.
Le papier épais pouvant être utilisé avec une imprimante laser ou jet d'encre, peut être gravé et découpé.


== Bois ==
== Bois ==


Nous avons eu de très bonnes expériences avec du bois de caisses à vin (7mm). C'est facile à découper avec deux passages, ça sent beaucoup moins mauvais qu'avec du MDF ou du contreplaqué (voir point suivant) et ça produit très peu de cendre, comparé à ces deux derniers.  
=== Bois massif ===
Le bois de sapin (e.g. caisses à vin (ep. 7mm)) se découpe particulièrement bien. Non seulement, il est facile à découper en deux passages, mais il a aussi l'avantage de sentir bien moins mauvais que du MDF ou du contreplaqué (voir points suivants). De plus, celui-ci produit très peu de déchets de coupe, comparé aux deux autres.  


Chez Troctec on peut acheter du bois au format 300x100x5mm: erable, chêne, aulne, cerisier, noix.  
Pour ce qui est des fournisseurs, on en trouve chez Troctec au format 300x100x5mm, dans les essences telles que : érable, chêne, aulne, cerisier, noix. D'autres grossistes tels que Hornbach, Bauhaus, mais aussi les magasins de bricolages en proposent sous différents formats avec des bois provenant parfois même de la région.


Le bois se découpe et se grave facilement. Par contre, on n'a pas trouvé des plaques larges de 5-7mm d'épaisseur.
=== Bois d'ingénierie (composite) ===


== Bois d'ingénierie (composite) ==
Plusieurs variantes de bois composites sont populaires, puisque ceux-ci sont bon marché et stables. Cependant, ils contiennent de la colle et d'autres composants qui rendent leur découpe plus difficile que du bois massif (non résineux). De plus, les composés de colle peuvent représenter un risque pour la santé comme mentionné dans le cadre du MDF.


Diverses variantes de "bois d'ingénierie" sont des matériaux populaires dans le domaine de l'enseignement, puisqu'ils sont bon marché et stables. Cependant, ils contiennent de la colle et d'autres composants qui peuvent ne pas se découper aussi bien que du bois massif (non résineux). De plus, ces composants, suivant lesquels, peuvent représenter un risque pour la santé.
==== Panneau de fibres à densité moyenne (MDF) ====
 
=== Panneau de fibres à densité moyenne (MDF) ===


Selon [https://en.wikipedia.org/wiki/Medium-density_fibreboard Wikepedia (en)] (octobre 2016), "Le panneau de fibres à densité moyenne (ou MDF pour ''medium-density fibreboard'') est un produit de bois d'ingénierie, réalisé en broyant des résidus de bois dur ou tendre dans des fibres de bois, souvent dans un défibreur, puis en le combinant avec de la cire et un liant de résine, et enfin en formant des panneaux en y appliquant une température et une pression élevées. Le MDF est généralement plus dense que le contreplaqué".
Selon [https://en.wikipedia.org/wiki/Medium-density_fibreboard Wikepedia (en)] (octobre 2016), "Le panneau de fibres à densité moyenne (ou MDF pour ''medium-density fibreboard'') est un produit de bois d'ingénierie, réalisé en broyant des résidus de bois dur ou tendre dans des fibres de bois, souvent dans un défibreur, puis en le combinant avec de la cire et un liant de résine, et enfin en formant des panneaux en y appliquant une température et une pression élevées. Le MDF est généralement plus dense que le contreplaqué".
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Il en existe plusieurs variantes. Toujours selon Wikipedia, le MDF est typiquement composé de 82% de fibres, 9%  de colle de résine urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue), 8% d'eau et 1% de paraffine. Sa densité est typiquement entre 500 kg/m³ et 1'000 kg/m³.
Il en existe plusieurs variantes. Toujours selon Wikipedia, le MDF est typiquement composé de 82% de fibres, 9%  de colle de résine urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue), 8% d'eau et 1% de paraffine. Sa densité est typiquement entre 500 kg/m³ et 1'000 kg/m³.


Les fumés sont plutôt nocifs. MDF était le matériel le plus populaire dans les fablabs, car stable, solide et pas cher.
Les fumés sont nocives, car cancérogènes. Le MDF était le matériel le plus populaire dans les Fab Labs, car stable, solide et pas cher. Cependant, plusieurs Fab Labs décident maintenant de s'orienter vers de nouvelles solutions. Il existe cependant une solution de MDF sans adjonction de formaldéhyde, autrement appelé NAF pour No-Added Formaldehyde. C’est actuellement la norme la plus élevé d’émission en formaldéhyde. Les marques déposées Topan®, Innovus®, Agepan® de l'entreprise TAFIBRA Suisse SA en sont un exemple. La [https://www.gravurmaterialien.at/index.php/downloads/dl/file/id/425/product/0/mdf_sicherheits_622414.pdf fiche Trotec] déclare leur MDF comme assez innocent.


=== Panneau de fibres à haute densité (HDF) ===
==== Panneau de fibres à haute densité (HDF) ====


Le panneau de fibres à haute densité (ou HDF pour ''high-density fiberboard''), également appelé "panneau de fibres dur" est, selon [https://en.wikipedia.org/wiki/Hardboard Wikipedia (en)] (octobre 2016), similaire au panneau de particules ou au MDF, mais est plus dense et beaucoup plus résistant et dur car fabriqué de fibres de bois (exploded wood fibers) qui ont été hautement compressées. En conséquence, la densité du panneau en fibres dur est d'au moins 500kg/m³, mais est généralement entre 800-1040 kg/m³. Il est beaucoup utilisé dans l'industrie d'ameublement et de construction. Le HDF fonctionne bien avec les découpeuses laser.
Le panneau de fibres à haute densité (ou HDF pour ''high-density fiberboard''), également appelé "panneau de fibres dur" est, selon [https://en.wikipedia.org/wiki/Hardboard Wikipedia (en)] (octobre 2016), similaire au panneau de particules ou au MDF, mais est plus dense et beaucoup plus résistant et dur car fabriqué de fibres de bois (exploded wood fibers) qui ont été hautement compressées. En conséquence, la densité du panneau en fibres dur est d'au moins 500kg/m³, mais est généralement entre 800-1040 kg/m³. Il est beaucoup utilisé dans l'industrie d'ameublement et de construction. Le HDF conserve les principales problématiques du MDF, même s'il se découpe sans trop de difficultés à la laser.


=== Contreplaqué ===
==== Contreplaqué ====


Le contreplaqué comprend au moins trois couches de bois tournées. Les planches de contreplaqué sont moins chères à produire que le bois et gardent leur forme. Cependant, contrairement au bois, il est difficile de poncer du contreplaqué pour le rendre beau à nouveau, une fois qu'il a commencé à s'user. Selon [https://en.wikipedia.org/wiki/Plywood Wikipedia (en)] (octobre 2016), le contreplaqué est un matériau de feuilles (sheet material) produit à partir de fines couches, ou "plis" de bois qui sont collées ensemble, les couches adjacentes ayant les fils croisés à 90°.
Le contreplaqué comprend au moins trois couches de bois tournées. Les planches de contreplaqué peuvent être moins chères à produire que le bois mais seront dans ce cas plus sensibles aux variations de l'environnement. Le contreplaqué est un matériau obtenu à partir de fines couches de bois ou "plis" qui sont collés ensemble. Les couches sont successivement tournées de 90°, afin de garantir que les veines soient aussi bien dans le sens horizontal que vertical. Cette manière de construire le contreplaqué peut lui conférer des caractéristiques mécaniques supérieures aux composites (e.g. bois de coffrage).


Il en existe beaucoup de types différents, par exemple :
Il existe un ensemble de variétés de contreplaqué, en voici les principales [http://www.bois.com/construire/bois-materiau/contreplaque ''(cf. aussi bois.com)'']:
*le contreplaqué de bois tendre, utilisé pour la construction ;
*le contreplaqué de bois tendre, utilisé pour mobilier cintré, moulage, modelage, bricolage, etc. ;
*le contreplaqué de bois dur, fait de bois provenant d'angiospermes et utilisé pour des utilisations finales exigeantes. Le contreplaqué de bois dur se caractérise par son excellente résistance, sa rigidité et sa résistance au fluage (déformation irréversible) [https://en.wikipedia.org/wiki/Plywood Wikipedia (en)] ;
*le contreplaqué de bois dur, utilisé pour des utilisations finales exigeantes. Le contreplaqué de bois dur se caractérise par son excellente résistance, sa rigidité et sa résistance au fluage (déformation irréversible) [https://en.wikipedia.org/wiki/Plywood Wikipedia (en)] ;
*le contreplaqué d'avion (ou de haute résistance), habituellement fait d'acajou et/ou de bouleau.
*le contreplaqué d'aviation (ou grande légèreté), habituellement utilisé pour la fabrication d'ULM, modélisme, instruments de musique.


Pour la découpe au laser il y a trois défis :
Pour la découpe au laser il y a trois défis :
*éviter les défauts (par exemple, les nœuds) des couches intérieures ;
*éviter les défauts (par exemple, les nœuds) des couches intérieures ;
*découper des planches plus larges en un seul passage (les petits lasers comme le nôtre ne peuvent pas faire ça) et éviter que ça "brûle" trop. Le contreplaqué de bonne qualité (par exemple, de bouleau) semble être difficile à découper (c'est beaucoup plus difficile que pour le bois de caisse à vin ou le MDF) ;
*puissance de découpe. Le contreplaqué de bonne qualité (par exemple, marine okourné ou bouleau) sont plus difficile à découper que les composites ;
*gérer la question des colles (parfois) assez toxiques.
*gérer la question des colles.


En général, plus il y a de couches plus grande est la qualité. Selon le [http://n-e-r-v-o-u-s.com/blog/?p=6042 nervous system blog], de multiples couches peuvent impliquer plus de risques qu'il y ait des "mauvais endroits" (nœuds, etc.) et contenir plus de colle, et donc ne sont pas mieux adaptées pour la découpe au laser. Par conséquent, ils ont décidé de faire fabriquer leur propre version à trois couche, à base de bois de haute qualité.  
En général, plus il y a de couches plus grande est la qualité, car les nervures se recoupent et diminuent l'influence des noeuds. Comme l'indique le [http://n-e-r-v-o-u-s.com/blog/?p=6042 nervous system blog], de multiples couches impliquent une augmentation du risque de nœuds, de la quantité de colle, etc. D'autant plus que certains fabricants ajoutent des paillettes de métal dans la colle afin d'identifier leur production, ce qui rend ces contreplaqués totalement inadaptés à la découpe au laser CO2. Il existe des compagnies qui vendent du contreplaqué conçu spécifiquement pour l'utilisation d'un laser CO2.


Il existe des compagnies qui vendent du contreplaqué conçu spécifiquement pour l'utilisation avec un laser.
== Élastomères (polymères souples) et polymères expansés ==


Notre expérience à TECFA se limite à:
Divers polymères souples et/ou expansés peuvent être découpés, mais ils ont tendance à fondre, voire à dégazer. Des précautions particulières doivent être prises (e.g. ventilation en marche et nettoyage des lentilles après chaque utilisation). Il faut également strictement éviter tout ce qui contient du chlore (voir chapitre des matériaux à prohiber).  
* bouleau 4mm (très solide, cher, difficile à couper sans bcp de brûlé) et 6mm (très difficile à couper). A la Migros une plaque de 600x300x4mm coûte environ 16CHF + le prix du découpage en deux.
* peuplier 3, 4 et 5mm (pas très solide, pas cher, facile à couper). Chez Trotec, le contreplaqué de peuplier 300x300x3mm coûte 2.30CHF.
 
== Mousses ==
 
Diverses mousses peuvent être découpées, mais elles ont tendance à fondre et à produire des gaz un peu toxiques. Des précautions particulières doivent être prises (ventilation en marche) et les lentilles doivent être nettoyées après chaque tâche. Il faut également strictement éviter tout ce qui contient du PVC (voir plus bas).  


Selon [https://www.troteclaser.com/en/applications-laser/mousse-filtres/ Trotec] (octobre 2016), les mousses à base de polyester (PES), polyéthylène (PE) ou polyuréthane (PUR) ou Neopren® conviennent bien pour la découpe laser, la gravure au laser et le marquage au laser.  
Selon [https://www.troteclaser.com/en/applications-laser/mousse-filtres/ Trotec] (octobre 2016), les mousses à base de polyester (PES), polyéthylène (PE) ou polyuréthane (PUR) ou Neopren® conviennent bien pour la découpe laser, la gravure au laser et le marquage au laser.  


'''Polyester''' Le polyester est principalement utilisé pour les vêtements, mais un type de mousse semble aussi exister...
'''Polyester''' Le polyester est principalement utilisé pour les vêtements.


'''Polyuréthane''' (PU) C'est le genre de mousse qu'on peut trouver dans des emballages ou des matelas.  Voici quelques noms de marques : PUR, PU, Cellasto®, Elastocoat®, Elastoflex®, Elastofoam®, Elastolit®, Elastopal®, Elastopan®, Elastopor®, Lupranol®, Baydur®, Bayfill®, Bayflex®, Baylit®, Baymer®, Baytherm®, Desmodur® (selon [https://www.eurolaser.com/fr/materiaux/polyurethane-pur/ Eurolaser])
'''Polyuréthane''' (PU) C'est le genre de mousse qu'on peut trouver dans des emballages ou des matelas.  Voici quelques noms de marques : PUR, PU, Cellasto®, Elastocoat®, Elastoflex®, Elastofoam®, Elastolit®, Elastopal®, Elastopan®, Elastopor®, Lupranol®, Baydur®, Bayfill®, Bayflex®, Baylit®, Baymer®, Baytherm®, Desmodur® (selon [https://www.eurolaser.com/fr/materiaux/polyurethane-pur/ Eurolaser])


Il existe différentes densités (mesurées en kg/m³ et le matériel est plutôt bon marché. Plus le matériel est dense, plus il coûte cher.
Il existe différentes densités (mesurées en kg/m³ et le matériel est plutôt bon marché.   
 
'''Polystyrène''' (PS) Les mousses à base de polystyrène sont pour la plupart semi-rigides (utilisées dans les maquettes architecturales ou la publicité). Elles semblent être très '''inflammable'''Voici quelques noms de marques : PS, Hostyren®, Vestyron®, Styropor®, Hostapor®, Vestypor®, SMART-X®, Elmer's. À titre d'exemple, les produit Elmer's sont vendus dans des boutiques de bricolage/artisanat en ligne ([https://www.amazon.fr/Elmers-Colored-Inches-16-Inch-Single/dp/B0141O1L6M/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1474039684&sr=8-1&keywords=Elmer%27s+Colored+Foam+Boards comme ici]). Les mousses Elmer's sont probablement convenables à utiliser si vous avez un bon système de ventilation. Elles ne contiennent pas de chlore (voir la [http://cdn.dickblick.com/msds/DBH_132020000.pdf MSDS (Material Safety Data Sheet)]).
 
'''Polyéthylène''' Semble beaucoup fondre.


('''À classer''') Adams DTFB
Comme dit dans la section des matériaux à prohiber, le '''Polystyrène expansé''' (PSE) - connu sous les noms de marques : PS, Hostyren®, Vestyron®, Styropor®, Hostapor®, Vestypor®, SMART-X®, Elmer's - et le '''Polyéthylène''', sont très '''inflammables''', à éviter donc, ou tout au plus ne pas découper de fortes épaisseurs. Ce type de produit pourrait, dans ce cas, faire l'affaire : [https://www.dollartree.com/Readi-Board-Foam-Boards/p16450/index.pro DTFB Dollar Tree Foam Board (3/16" polystyrene foam core)].


== Textiles ==
== Textiles ==


Les fibres les plus "naturelles" comme le feutre, le chanvre ou le coton se découpent bien. Il y a une petit effet soudure qui va "seller" les bords.
Les fibres dites « naturelles » comme le feutre, le chanvre ou le coton se découpent bien. Il y a un effet soudure qui va arrêter les bords.  
 
'''Attention''' : Il y a un risque que la tête d'impression attrape un morceau de textile flottant et déplace le tout (souvenez-vous de l'impression 3D). Afin d'éviter cela, assurez-vous que le tissu soit très très lisse. Vous pouvez par exemple l'envelopper autour  d'une plaque en métal ou, encore mieux, le maintenir en place avec du scotch double-face.


Certaines fibres synthétiques donnent également de bons résultats, mais soyez très prudents (en particulier, n'utilisez ''jamais'' du PVC/vinyle, dangereux).
'''Attention''' : Il y a un risque que la tête d'impression accroche le textile flottant et déplace le tout. Afin d'éviter cela, il faut s'assurer que le tissu soit parfaitement lisse. Il est par exemple possible de l'envelopper autour d'une plaque de métal ou, encore mieux, de le maintenir en place avec du scotch double-face.


La gravure est un peu plus compliquée. Graver des vestes polaires ou en feutrées fonctionne probablement le mieux. Pour celles-ci, essayez 100% (de puissance) et 100% de vitesse. Utiliser d'autres matériaux sans trop couper trop est difficile. On pourrait peut-être utiliser deux passages avec une puissance modérée ?
Certaines fibres synthétiques donnent également de bons résultats, mais il faut être extrêmement vigilent (en particulier, encore une fois, ne ''jamais'' utiliser de PVC, vynil ou simili-cuir - voir chapitre matériaux à prohiber). On sera donc prudents avec les textiles sans étiquette.  


Quoi qu'il en soit, découper et graver des textiles est amusant, mais faites toujours un essai avec un même ou très similaire matériel avant de passer à vos tout nouveaux jeans...
La gravure est un plus compliquée mais tout à fait possible. Graver des matériaux polaires fonctionne le mieux. Les réglages doivent être ajustés, mais le rendu final est très intéressant et surtout pérenne dans le temps.


== Polychlorure de vinyle (PVC) ==
== Liens ==


Selon [https://en.wikipedia.org/wiki/PVC_clothing Wikipedia (en)], les termes "PVC" (polyvinyl chloride), "vinyle" et "PU" peuvent être interchangeable chez les détaillants pour les vêtements à base de textiles avec un revêtement plastique brillant. Ces tissus sont habituellement constitués d'une base tissée à partir de fibres de polyester avec un revêtement de surface en plastique brillant. La couche de plastique elle-même est typiquement un mélange de PVC et de polyuréthane (PU), où 100% de PVC produit un tissu rigide avec une brillance "luisante" et 100% de PU produit un tissu élastique avec une brillance soyeuse. L'étiquette du fabriquant pourrait dire, par exemple, 67% polyester, 33% polyuréthane pour un tissu ne contenant pas de PVC ; ou 80% polychlorure de vinyle, 20% polyuréthane, en omettant la mention de la base en polyester. Pour ajouter à la confusion, la couche de plastique est souvent texturisée pour ressembler à du cuir ("simili-cuir"), au lieu d'être lisse et luisant.
* [https://www.gravurmaterialien.ch/ Trotec online shop] (Trotec Suisse)


*'''Très dangereux !''' Cela endommagera à la fois le laser (les lentilles) et vos poumons. Vous devrez être particulièrement prudents avec les textiles sans étiquette. N'utilisez jamais des feuilles de vinyle faites pour le [[:en:Cutting plotter|traceur de découpe]].
* [https://www.matieres-a-graver.fr/ Matières à graver] (online shop, Trotec France)


[[Catégorie:Découpe laser]]
[[Catégorie:Découpe laser]]

Dernière version du 16 février 2021 à 09:42

Guide découpe et gravure laser
◀▬▬▶
finalisé débutant
2021/02/16

Matériaux à prohiber

Une machine laser CO2 peut découper ou graver une grande variété de matériaux (par exemple certains plastiques, le bois, le carton, les textiles, le liège, etc.). Cependant, toutes les précautions doivent être prises, afin d'éviter des dommages irrémédiables (lire l'introduction de Universal Laser Cutter Tutorial (MIT)).

Il convient notamment de ne jamais découper les matériaux suivants :

Matériau Désignation DANGER ! Cause
MDF Panneau de fibres à densité moyenne (medium-density fibreboard) Produit des émanations cancérogènes La résine employée dans le MDF est composée à hauteur de ~10% de colle urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue). En 2004, l'International Agency for Research on Cancer (IARC), a passé le MDF de "probablement cancérogène" à "cancérogène reconnu" associé au cancer du sinus, du nasopharynx, et éventuellement de la leucémie.
PVC Polychlorure de Vynil Emet un gaz chloré Les émanations endommagent gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
Cuir synthétique Emet un gaz chloré Les émanations endommagent gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
GFRP Fibre de verre (glass-fiber reinforced plastic) Emet des dégagements nocifs C'est un matériau composé de deux matériaux non découpable, le verre (gravage uniquement avec poussière nocive) et la résine époxy (dégagement de fumées).
CF Fibre de carbone (carbon fibers) Emet des dégagements nocifs Ce matériau seul - sans résine - peut être découpé avec un certain effilochage de la fibre et dégagement de particules particulièrement nocives. Une fois recouvert de résine époxy la découpe n'est plus possible.
PTFE Polytétrafluoroéthylène (Teflon) Emet des dégagements nocifs Lorsque le PTFE est chauffé au-delà de 450°C, la pyrolyse peut causer des dégâts aux poumons (sensation de contraction thoracique), mais surtout un état assimilé à de la fièvre. Celle-ci apparait en règle générale 4 à 8 heures après exposition à la pyrolyse du PTFE.
PSE Polystyrène expansé Prend feu Il prend feu sous la forme expansée, seules les plaques de faible épaisseur sont découpables. Ce matériau est la première cause de départ de feu dans les machines laser !!! En plus, il est légèrement toxique.
PPE Polypropylène expansé Prend feu Tout comme le PSE, il prend feu sous la forme expansée.
PE-HD Polyéthylène Haute Densité (bouteilles de lait) Fond et prend feu Il fond, tout simplement à éviter.
PC Polycarbonate (Lexan) Ep.>1mm se découpe très mal, prend feu Les vitres de protection des machines Laser sont souvent réalisées en PC, car ce dernier absorbe particulièrement bien l'infrarouge (spectre Laser CO2). Fréquence à laquelle le laser découpe les matériaux, il est donc particulièrement inefficace dans le découpage du polycarbonate.
ABS Acrylonitrile Butadiène Styrène Fond L'ABS ne se coupe pas très bien dans une découpeuse laser. En effet, ce dernier aura plutôt tendance à fondre plutôt qu'à se vaporiser, ce qui fait qu'il aura tendance à prendre feu tout en laissant un dépôt de matière fondue au passage du faisceau.

Source :

Polyoxyméthylène (POM)

Surtout connu sous le nom commercial "Delrin" ou "Acetal", le POM est un thermoplastique technique. Il est reconnu pour ses qualités mécaniques : il est particulièrement résistant, et possède une excellente stabilité géométrique. Il s'agit d'un des plastiques les plus solides et il est assez facile à graver. La coupe peut nécessiter quelques finitions.

Sa forme naturelle est une sorte de blanc. Attention aux mélanges avec d'autres plastiques et certaines peintures.

Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)

Le PMMA se trouve sous plusieurs formes sur le marché. On notera notamment plusieurs variations dans la transmission de la lumière : du transparent - en remplacement du verre - à l'opaque. Le plastique à base d'acrylique se découpe relativement facilement.

Panneaux opaques

Les variantes bicolores sont très appropriés pour créer toutes sorte de cartes, panneaux à visser sur les murs, etc.

Chez Trotec, ils sont vendus sous le nom "TroLase"

Verre acrylique (Plexiglas)

Le verre acrylique, mieux connu sous le nom de Plexiglas ou encore Plexi ou Perspex est vendu chez Trotec sous le nom "TroGlass". Il est préférable de placer la plaque sur quelques morceaux de bois plutôt que directement sur la grille (il y aura moins de réflexion pouvant endommager le plexi).

Il existe deux types de Plexiglas - moulé ou extrudé. Le Plexiglas moulé semble convenir le mieux.

Verre acrylique moulé

(Plexiglas GS)

  • présente une meilleure surface
  • permet une découpe plus précise
  • devient blanc ou mat (opaque) après gravure, ce qui donne un meilleur contraste

Verre acrylique extrudé

(Plexiglas XT)

  • est moins cher
  • reste transparent
  • ne se découpe pas aussi bien, parfois même mal.

En d'autres termes, le Plexiglas extrudé est moins cher, mais les résultats (de découpe comme de gravure) ne sont pas très bons.

Carton, papier cartonné et papier

Tous ces matériaux se découpent bien et se gravent plutôt bien.

Carton ondulé

Le carton ondulé est un très bon matériel de prototypage, puisque qu'il est facilement disponible (boîtes d'expédition, cartons de pizza, etc.). On le trouve en différents formats :

  • Simple cannelure : ~3mm (épaisseur similaire à celle du plexi ou du contreplaqué)
  • Double cannelures : ~7mm (idéal pour la réalisation de meubles en carton
  • Triple cannelures : ~16mm (pour de lourdes charges ~500kg)

Il est important de d'utiliser une puissance adaptée pour découper et graver en un seul passage. En effet, il y a un risque important de départ de feu dans la machine. Dans tous les cas, une bonne ventilation est nécessaire.

Papier épais

Le papier épais pouvant être utilisé avec une imprimante laser ou jet d'encre, peut être gravé et découpé.

Bois

Bois massif

Le bois de sapin (e.g. caisses à vin (ep. 7mm)) se découpe particulièrement bien. Non seulement, il est facile à découper en deux passages, mais il a aussi l'avantage de sentir bien moins mauvais que du MDF ou du contreplaqué (voir points suivants). De plus, celui-ci produit très peu de déchets de coupe, comparé aux deux autres.

Pour ce qui est des fournisseurs, on en trouve chez Troctec au format 300x100x5mm, dans les essences telles que : érable, chêne, aulne, cerisier, noix. D'autres grossistes tels que Hornbach, Bauhaus, mais aussi les magasins de bricolages en proposent sous différents formats avec des bois provenant parfois même de la région.

Bois d'ingénierie (composite)

Plusieurs variantes de bois composites sont populaires, puisque ceux-ci sont bon marché et stables. Cependant, ils contiennent de la colle et d'autres composants qui rendent leur découpe plus difficile que du bois massif (non résineux). De plus, les composés de colle peuvent représenter un risque pour la santé comme mentionné dans le cadre du MDF.

Panneau de fibres à densité moyenne (MDF)

Selon Wikepedia (en) (octobre 2016), "Le panneau de fibres à densité moyenne (ou MDF pour medium-density fibreboard) est un produit de bois d'ingénierie, réalisé en broyant des résidus de bois dur ou tendre dans des fibres de bois, souvent dans un défibreur, puis en le combinant avec de la cire et un liant de résine, et enfin en formant des panneaux en y appliquant une température et une pression élevées. Le MDF est généralement plus dense que le contreplaqué".

Il en existe plusieurs variantes. Toujours selon Wikipedia, le MDF est typiquement composé de 82% de fibres, 9% de colle de résine urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue), 8% d'eau et 1% de paraffine. Sa densité est typiquement entre 500 kg/m³ et 1'000 kg/m³.

Les fumés sont nocives, car cancérogènes. Le MDF était le matériel le plus populaire dans les Fab Labs, car stable, solide et pas cher. Cependant, plusieurs Fab Labs décident maintenant de s'orienter vers de nouvelles solutions. Il existe cependant une solution de MDF sans adjonction de formaldéhyde, autrement appelé NAF pour No-Added Formaldehyde. C’est actuellement la norme la plus élevé d’émission en formaldéhyde. Les marques déposées Topan®, Innovus®, Agepan® de l'entreprise TAFIBRA Suisse SA en sont un exemple. La fiche Trotec déclare leur MDF comme assez innocent.

Panneau de fibres à haute densité (HDF)

Le panneau de fibres à haute densité (ou HDF pour high-density fiberboard), également appelé "panneau de fibres dur" est, selon Wikipedia (en) (octobre 2016), similaire au panneau de particules ou au MDF, mais est plus dense et beaucoup plus résistant et dur car fabriqué de fibres de bois (exploded wood fibers) qui ont été hautement compressées. En conséquence, la densité du panneau en fibres dur est d'au moins 500kg/m³, mais est généralement entre 800-1040 kg/m³. Il est beaucoup utilisé dans l'industrie d'ameublement et de construction. Le HDF conserve les principales problématiques du MDF, même s'il se découpe sans trop de difficultés à la laser.

Contreplaqué

Le contreplaqué comprend au moins trois couches de bois tournées. Les planches de contreplaqué peuvent être moins chères à produire que le bois mais seront dans ce cas plus sensibles aux variations de l'environnement. Le contreplaqué est un matériau obtenu à partir de fines couches de bois ou "plis" qui sont collés ensemble. Les couches sont successivement tournées de 90°, afin de garantir que les veines soient aussi bien dans le sens horizontal que vertical. Cette manière de construire le contreplaqué peut lui conférer des caractéristiques mécaniques supérieures aux composites (e.g. bois de coffrage).

Il existe un ensemble de variétés de contreplaqué, en voici les principales (cf. aussi bois.com):

  • le contreplaqué de bois tendre, utilisé pour mobilier cintré, moulage, modelage, bricolage, etc. ;
  • le contreplaqué de bois dur, utilisé pour des utilisations finales exigeantes. Le contreplaqué de bois dur se caractérise par son excellente résistance, sa rigidité et sa résistance au fluage (déformation irréversible) Wikipedia (en) ;
  • le contreplaqué d'aviation (ou grande légèreté), habituellement utilisé pour la fabrication d'ULM, modélisme, instruments de musique.

Pour la découpe au laser il y a trois défis :

  • éviter les défauts (par exemple, les nœuds) des couches intérieures ;
  • puissance de découpe. Le contreplaqué de bonne qualité (par exemple, marine okourné ou bouleau) sont plus difficile à découper que les composites ;
  • gérer la question des colles.

En général, plus il y a de couches plus grande est la qualité, car les nervures se recoupent et diminuent l'influence des noeuds. Comme l'indique le nervous system blog, de multiples couches impliquent une augmentation du risque de nœuds, de la quantité de colle, etc. D'autant plus que certains fabricants ajoutent des paillettes de métal dans la colle afin d'identifier leur production, ce qui rend ces contreplaqués totalement inadaptés à la découpe au laser CO2. Il existe des compagnies qui vendent du contreplaqué conçu spécifiquement pour l'utilisation d'un laser CO2.

Élastomères (polymères souples) et polymères expansés

Divers polymères souples et/ou expansés peuvent être découpés, mais ils ont tendance à fondre, voire à dégazer. Des précautions particulières doivent être prises (e.g. ventilation en marche et nettoyage des lentilles après chaque utilisation). Il faut également strictement éviter tout ce qui contient du chlore (voir chapitre des matériaux à prohiber).

Selon Trotec (octobre 2016), les mousses à base de polyester (PES), polyéthylène (PE) ou polyuréthane (PUR) ou Neopren® conviennent bien pour la découpe laser, la gravure au laser et le marquage au laser.

Polyester Le polyester est principalement utilisé pour les vêtements.

Polyuréthane (PU) C'est le genre de mousse qu'on peut trouver dans des emballages ou des matelas. Voici quelques noms de marques : PUR, PU, Cellasto®, Elastocoat®, Elastoflex®, Elastofoam®, Elastolit®, Elastopal®, Elastopan®, Elastopor®, Lupranol®, Baydur®, Bayfill®, Bayflex®, Baylit®, Baymer®, Baytherm®, Desmodur® (selon Eurolaser)

Il existe différentes densités (mesurées en kg/m³ et le matériel est plutôt bon marché.

Comme dit dans la section des matériaux à prohiber, le Polystyrène expansé (PSE) - connu sous les noms de marques : PS, Hostyren®, Vestyron®, Styropor®, Hostapor®, Vestypor®, SMART-X®, Elmer's - et le Polyéthylène, sont très inflammables, à éviter donc, ou tout au plus ne pas découper de fortes épaisseurs. Ce type de produit pourrait, dans ce cas, faire l'affaire : DTFB Dollar Tree Foam Board (3/16" polystyrene foam core).

Textiles

Les fibres dites « naturelles » comme le feutre, le chanvre ou le coton se découpent bien. Il y a un effet soudure qui va arrêter les bords.

Attention : Il y a un risque que la tête d'impression accroche le textile flottant et déplace le tout. Afin d'éviter cela, il faut s'assurer que le tissu soit parfaitement lisse. Il est par exemple possible de l'envelopper autour d'une plaque de métal ou, encore mieux, de le maintenir en place avec du scotch double-face.

Certaines fibres synthétiques donnent également de bons résultats, mais il faut être extrêmement vigilent (en particulier, encore une fois, ne jamais utiliser de PVC, vynil ou simili-cuir - voir chapitre matériaux à prohiber). On sera donc prudents avec les textiles sans étiquette.

La gravure est un plus compliquée mais tout à fait possible. Graver des matériaux polaires fonctionne le mieux. Les réglages doivent être ajustés, mais le rendu final est très intéressant et surtout pérenne dans le temps.

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