Découpage laser

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Le découpage laser est un procédé de fabrication qui utilise un laser pour découper la matière (métal, bois) grâce à la grande quantité d'énergie concentrée sur une très faible surface.

Le laser peut être pulsé (source de type YAG) ou continu (source CO2)ou azote. Actuellement, les lasers à source CO2 sont largement majoritaires en France. Ils permettent en effet de découper beaucoup plus de matériaux et à une vitesse plus élevée que les lasers pulsés.

Le principe[modifier | modifier le code]

La focalisation d'un rayon laser permet de chauffer jusqu'à vaporisation une zone réduite de matière. Les lasers utilisés couramment ont une puissance de 4000 watts mais les sources peuvent varier de quelques watts à plus de 7 kW. La puissance est adaptée en fonction du matériau et de l'épaisseur à découper. À titre de comparaison, un laser de classe II potentiellement dangereux a une puissance de moins de 1 mW.

Ce procédé permet une découpe précise, nette et rapide de nombreux matériaux jusqu'à 25 mm. La découpe se fait sans effort sur la pièce et la zone affectée thermiquement (ZAT) est assez faible (de l'ordre de 0,5 mm sur les métaux) ce qui permet d'avoir des pièces très peu déformées. La réalisation de trou est facile mais leur diamètre doit être au moins égal à l'épaisseur de la tôle quand cette tôle est supérieure à 10 mm. Par exemple, maintenant dans du 8 acier, il est possible de faire un trou utilisable de 5 mm. Dans tous les cas, il est nécessaire d'utiliser un gaz additionnel dans la zone de découpage pour en améliorer l'efficacité (argon, azote, O2). Souvent, il est aussi possible de graver (texte, etc.) avec la même machine.

La découpe s'effectue sur des plaques de matière ce qui donne généralement des objets plat une fois découpés.

Certains matériaux, comme l'argent, ou le cuivre, sont toutefois plus difficiles à découper au laser à cause de leur fort pouvoir réfléchissant, dans ce cas, mieux vaut utiliser la découpe par jet d'eau haute pression.

Applications[modifier | modifier le code]

Horloge murale originale réalisée avec la technologie de la Découpe Laser

Le découpage laser a été utilisée dans l'industrie à partir des années 1980. Depuis il s'est répandu et banalisé. Dans le secteur de la transformation des métaux, il est complémentaire d'autres procédés comme le découpage par jet d'eau ou poinçonnage. Alors que ce dernier est tributaire de la forme de l'outil utilisé, le découpage laser permet de faire varier à volonté la forme découpée. À cette fin, les machines de découpe laser sont programmables.

Les performances de la découpe laser sont en constante évolution : diversification des matériaux métalliques (aciers, puis alliages d'aluminium…) et augmentation de l'épaisseur de la tôle découpable, jusqu'à plusieurs centimètres. Ces évolutions sont liées notamment aux progrès réalisés en matière de sources laser.

En 2007, les techniques ont énormément évolué, la puissance des lasers de découpe CO2 dépasse les 6kW.
Les diamètres minimums de perçage sont maintenant de 0,4 x l'épaisseur de la tôle.

Nouveaux usages, dont collaboratifs[modifier | modifier le code]

La récente (2008-2009) réduction du prix des machines de découpe laser CO2 rendent cette technologie accessible pour les artistes et bricoleurs. Asservie à un ordinateur, elles peuvent par exemple être utilisées dans un Fab-lab, associée à une imprimante 3D (RepRap éventuellement) ou à d'autres outils pour produire une grande variété de pièces ou d'objets.

Services de découpe laser[modifier | modifier le code]

De nombreuses entreprise offrent des services de découpes laser. Les plus populaires sont les services de découpe laser CO2 pour matériaux organiques (bois, plexiglass, cuir...), offrant les prix les plus bas. Ces services sont généralement pour de faibles épaisseurs (1-6 mm). En Europe il est possible de trouver des services de découpe en ligne.

Aspect économique[modifier | modifier le code]

Les coûts d'utilisation sont devenus très faibles grâce à la forte augmentation de productivité des machines. Les constructeurs principaux sont européens et plus particulièrement allemands. Le parc français de machines de découpe laser CO2 installées approche les 2000 unités avec environ 200 nouvelles machines par an.

Ces machines sont majoritairement utilisées par des PME spécialisées dans la sous-traitance en tôlerie. Le coût d'un équipement varie de 200 000 euros pour une machine d'occasion reconstruite à plus d'1 million d'euros pour les plus puissantes, les plus performantes et les plus automatisées avec robot de déchargement et triage de pièces.

Les sous-traitants facturent généralement leurs prestations au temps réel passé à découper les pièces. Le taux horaire varie de 50 € à plusieurs centaines d'euros suivant le procédé de découpe utilisé (basse ou haute pression azote, suivant la matière et/ou le souhait de ne pas avoir d'oxydation sur la tranche de la découpe).

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]