L’histoire de la découpe au laser est relativement récente. Elle provient de l’invention du prix Nobel de physique Charles H. Townes, inventeur du maser en 1954 et plus tard du laser. La découpe au laser est utilisée pour la première fois en 1965 comme outil de forage. Elle servait alors à faire des petits trous sur des matrices de diamant, utilisées dans la confection de câbles électriques. Depuis, la découpe au laser couvre un grand nombre de domaines.
Définition de la découpe au laser
La découpe au laser offre la possibilité de découper et de graver de la matière grâce à un laser. Le rayon laser permet de découper, grâce à une augmentation de la température, qui permet une fusion ou une vaporisation de la matière.
Cette technique de fabrication soustractive numérique permet de découper un grand nombre de matériaux La découpe laser est utilisée sur un large panel de surfaces, telles que l'acier, le plastique, le bois, le carton, les pierres précieuses, le verre... La découpe se réalise à l'aide d'un ordinateur. Différents fichiers sources peuvent être utilisés dans ce cas, comme des fichiers DXF, un fichier de données enregistré dans un format développé par Autodesk et utilisé pour les fichiers d'images vectorielles CAO, des fichiers DWG, le format de référence des données de conception, ou des fichiers Adobe illustrator.
La découpe au laser se réalise à travers différentes étapes. Le faisceau est créé. Il se focalise sur un endroit précis. Il chauffe la matière. Celle-ci entre en fusion ou se vaporise. Elle est ensuite enlevée. Le faisceau suit le mouvement du schéma donné.
Les différents types de découpe au laser
Il existe plusieurs sortes de découpe au laser. On trouve les lasers au CO2 et les lasers à l'état solide.
Le laser CO2 utilise, comme son nom l'indique, un mélange de dioxyde de carbone. Il permet de découper des matériaux comme le caoutchouc, le cuir ou le bois, et de façon générale, des matériaux non métalliques et organiques. Le laser au CO2 permet la découpe, le perçage, le soudage et la gravure.
Le laser YAG (pour grenat d'yttrium et d'aluminium) est un laser à cristaux. Il se sert d'une large gamme de milieux cristallins qui offrent la possibilité d'une découpe laser à haute puissance. Le laser YAG permet la découpe, le soudage et le marquage sur métal et céramique.
Le laser à fibre quant à lui désigne une solution plus économique et durable que le laser à cristal. Il crée un faisceau grâce à une série de diodes laser qui sont transmises par des fibres optiques, amplifiées et focalisées sur la pièce afin d'effectuer les coupes nécessaires.
Les trois types de lasers se distinguent par la longueur d'onde du faisceau qu'ils émettent. Le laser au CO2 envoie généralement une longueur d'onde de 10,6 micromètres. Cela permet de travailler sur différents matériaux. Les lasers YAG et à fibre ont la plupart du temps des longueurs d’onde de 1,06 micromètre. Ils servent davantage à l'usinage de métaux comme le marquage ou la gravure.
Intérêts de la découpe au laser
La découpe au laser offre de nombreux avantages. Elle permet de réaliser des tâches rapidement, avec précision, sans outil de découpe, sans corrosion et salissure des outils. Elle est très intéressante pour la découpe en moyenne série et pour le prototypage, qui consiste à réaliser un prototype.
Elle est très appréciée pour sa finesse de découpe et la répétabilité de la précision de découpe. Notons qu’il vaut mieux effectuer des tests avant de commencer la découpe car certaines matières ne sont pas appropriées.
Le fait que la découpe au laser n'amène pas de contact direct avec la matière permet de baisser le risque de contamination des matériaux, de perte et de dommage.
La découpe au laser permet aussi des coupes et des arêtes de très bonne qualité, qui ne nécessitent pas forcément de nettoyage et de traitement de finition. Le procédé est également plus économique, en plus d'être davantage écologique. Il permet en effet de travailler avec un outillage qui reste le même pendant un long moment. Cela permet de travailler plus vite, sans avoir à effectuer des changements de matériel, et également de baisser le coût des équipements. Même les machines de remplacement coûtent généralement moins cher que celles utilisées pour les autres types de découpe.
Également, la créativité est moins bridée avec la découpe au jet, par rapport aux autres types de découpe. Elle permet en effet une certaine liberté d'utilisation. La procédure est calme et plus sécurisée, celle-ci ayant lieu à distance. De même, les matériaux utilisés subissent très peu de déformation lors du passage du faisceau laser.
Utilisation pratique de la découpe au laser
Dans l’industrie, la découpe au laser est utilisée dans l'automobile pour les isolants diélectriques et les étiquettes de traçabilité en polyimide. En aéronautique, elle sert à la découpe précise de silicone souple, d’adhésif pour fixation de capteurs (détecteur de fumée...) et d’adhésif pour fixation d'écrans dans le cockpit.
En électronique, elle est utilisée comme adhésif de fixation de composants sur circuits imprimés pour les conducteurs thermiques de transistor et comme isolant diélectrique de cartes électroniques
Dans le domaine militaire, elle permet la découpe de mires pour la visée laser, le marquage indélébile de supports d'étiquettes et sert d’adhésifs pour la fixation de composants pour la navigation maritime.
Dans le secteur de la PLV, elle est utilisée comme adhésif de décor pour les présentoirs ou d’adhésif pour la fixation de cosmétiques sur la PLV.
Indiquons que la découpe au laser permet de découper les matériaux avec une profondeur de 10 mm d'épaisseur. Elle sert à découper par exemple le plexiglas. Notons que certains matériaux ayant des propriétés métalliques, du chlore ou du fluor et dégageant des exhalaisons néfastes peuvent être interdits d'utilisation pour la découpe au laser.
