LE LASER

1. LE LASER • Applications industrielles • Découpage • Soudage • Marquage • Usinage de précision • Usinage assisté par laser • Décapage

2. Découpage Les vingt dernières années ont été fertiles en avènements techniques dans le domaine de la découpe laser. Les caractéristiques et les puissances des sources laser se sont considérablement améliorées, offrant ainsi un très large potentiel d’applications et de possibilités. Ce principe s'est ainsi imposé comme la référence parmi les autres technologies de découpe de métaux en feuille. Retour sommaire

3. faisceau lentille buse gaz d’assistance matériaux principe Un faisceau laser focalisé par une lentille procure des densités d'énergie permettant d'obtenir la fusion ou la vaporisation quasi instantanée de presque tous les matériaux. L'éjection par un gaz d'assistance de la matière fondue ou vaporisée combinée à un déplacement donne une ligne de coupe. La découpe laser peut être effectuée au moyen d'un laser CO2 ou d'un laser YAG. Retour sommaire

4. caractéristiques Laser YAG • Transport possible par fibre optique • Précision + ou - 0.02 mm pour les lasers pulsés • Parfait contrôle de l'énergie déposée • Réservée presque exclusivement aux matériaux métalliques • Epaisseur de découpe limitée • La découpe par laser YAG continu permet d'obtenir des performances et des résultats comparables aux lasers CO2 pour les matériaux métalliques jusqu'à 3 ou 4 mm d'épaisseur. • Laser CO2 • Découpe une large gamme de matériaux : bois, plastique, papier, acier, aluminium, … • Vitesse élevée • Grande souplesse d'utilisation • Précision + ou - 0.1 mm Retour sommaire

5. applications industrielles Découpe par laser CO2 • Découpe d'airbag • Découpe de costume sur mesure • Découpe d'habillage de poussette • Découpe de présentoir à lunettes en plexiglass • Découpe de mobilier • Découpe de bois par les formistes • Découpe de bois pour la marquetterie • Découpe de nombreuses pièces pour l'industrie en différentes matières métalliques: titane pour l'aéronautique, aluminium pour l'aéronautique, acier, acier fortement et faiblement allié, acier revêtu, acier inox. • Découpe par laser YAG • Découpe de pièces en acier, inox, aluminium, cuivre, et autres matériaux métalliques ainsi que céramique, silicium, pour l'électronique, l'horlogerie, l'aéronautique Retour sommaire

6. faisceau laser pièces à assembler sens du soudage bain de fusion amont zone affectée thermiquement bain de fusion aval capillaire métal fondu resolidifié Soudage Le principe Un système optique concentre l'énergie du faisceau laser et génère un faisceau capillaire rempli de vapeurs métalliques dont les parois sont tapissées de métal liquide en fusion. Le bain de fusion ainsi créé est déplacé et le métal liquide se resolidifie après le passage du faisceau assurant la continuité métallurgique entre les pièces. Retour sommaire

7. exemples Raboutage de tôle en aluminiumpar laser CO2avec fil d'apport Soudage par laser YAG de pot d'échappement Retour sommaire

8. Soudage par laser CO2 Soudage de réparation de carters de turboréacteur Soudage d'échangeurs thermiques en inox Soudage de pignonnerie (boîte de vitesse automobile) Soudage de boules de pétanque Soudage d'éléments de carrosseries automobile Soudage de scies diamantées Soudage par laser YAG Soudage par points de lames de rasoirs Soudage de plaques de tôle pour rotor et stator Soudage d'éléments de carrosserie en aluminium Soudage de boîtiers de filtres à essence en aluminium Soudage de maillons de chaîne de bijouterie en or Soudage étanche de pacemakers en titane applications industrielles Retour sommaire

9. Marquage De nombreuses techniques permettent la réalisation de marquages. • Le gravage mécanique ou l'estampage à chaud sont principalement adaptés à des matériaux métalliques. • Le jet d'encre, la tampographie, la sérigraphie sont issus des techniques d'impression couramment exploitées dans tous les secteurs industriels pour leurs faibles coûts et leur grande vitesse de marquage. Ces technologies sont de plus en plus concurrencées par le marquage laser qui combine souplesse et indélébilité, le principe étant basé sur la mise en œuvre d'un faisceau laser qui vient agir sur la surface du matériau. Retour sommaire

10. masque miroir lentille marquage par transfert d'image Cette technique consiste à éclairer la surface de la pièce à marquer au travers d'un masque, véritable négatif à imprimer, placé sur le trajet du faisceau laser. On utilise en général des lasers CO2 pulsés qui délivrent des impulsions de haute énergie. Chaque impulsion permet le marquage d'une pièce. Retour sommaire

11. miroir lentille marquage par déplacement du faisceau Une autre technique utilise la focalisation du faisceau d'un laser pulsé de moyenne énergie (Laser solide, YAG en général) sur la surface à marquer. Une combinaison de miroir de faible inertie oriente le faisceau. Retour sommaire

12. caractéristiques • Les lasers disponibles permettent de graver la plupart des matériaux (diamant, matériaux métalliques, plastiques, verres,...). • Les profondeurs de gravure s'échelonnent de quelques microns (marquage superficiel) à quelques dixièmes de millimètres (marquage profond). • Le marquage par masque autorise des cadences de quelques pièces par seconde alors que le marquage par déplacement du faisceau nécessite quelques secondes par pièces mais offre une meilleure flexibilité. Retour sommaire

13. applications industrielles Le marquage profond est utilisé essentiellement dans l'industrie automobile : pignon de boîte de vitesse, bloc-moteur, identification de carrosserie. Le marquage superficiel couvre tous les secteurs : • Emballage : inscription des codes barres ou date de péremption sur de nombreux emballages de produits de grande consommation. • Agro-alimentaire : marquage par masque de la croûte de fromage. • marquage de prothèses • composants électroniques, câble électrique • micro-gravure de moules de verres de lunettes par laser • plastiques, cadeaux d'affaires, médailles... Retour sommaire

14. Usinage de précision Dans les procédés d'élaboration de formes complexes en volume, l'électro-érosion est un procédé de très grande précision mais limité aux seuls matériaux conducteurs. Le laser, outre ses facultés a pouvoir usiner le métal, permet également d'usiner des formes en trois dimensions dans des matériaux non conducteurs comme les céramiques, les plastiques, les polymères ou le bois. Retour sommaire

15. principe La mise en forme du faisceau laser pour un usinage peut s'effectuer de deux façons : • par focalisation : un système optique permet de focaliser le faisceau laser en spot de dimension définie ce qui permettra par fusion puis vaporisation de la pièce d'obtenir différentes formes géométriques (trou circulaire dans le cadre du perçage par exemple). • par masque : cette technique utilise des propriétés de l'optique géométrique qui consiste à obtenir d'un objet, au travers d'un système optique, une image dont les dimensions seront parfaitement contrôlées. Dans ce cas précis on ne fusionne plus la matière mais on crée un phénomène de photo-ablation qui va créer une cassure dans les liaisons chimiques de la matière. Retour sommaire

16. types d’usinages • Le perçage : il fut la première application industrielle du laser. Actuellement il est devenu l'un des principaux procédés de perçage non traditionnels aux côtés de l'électro-érosion, des ultra-sons et du faisceau à électrons. • La mise en forme 3D : le laser peut être utilisé pour la réalisation de rainure de diverses dimensions et conicité. D'une manière générale, les avantages du laser sont : • dans le cas du perçage la possibilité de réaliser des trous dont l'axe marque un faible angle par rapport à la surface • la vitesse de perçage • de réaliser des formes évoluées dans des zones d'accès difficile • de réaliser ces formes dans des matériaux durs tels que le diamant, le tungstène, les céramiques et certains alliages base nickel • d'obtenir des précisions de l'ordre du micromètre Perçage de trous de 10 mmsur film en polymère Retour sommaire

17. Usinage assisté par laser Actuellement l'usage de matériaux à haute dureté est de plus en plus courant dans des domaines aussi pointus que l’aéronautique ou le biomédical. L'U.A.L. répond aux besoin de flexibilité, de rapidité et de coût en matière d'usinage de ces matériaux. Retour sommaire

18. principe et applications Lorsque l'on chauffe un matériau (métal, céramique), au delà d'un certain seuil (dépendant de sa composition), on abaisse son seuil de plasticité et également sa dureté. C'est ce principe qui est à la base de l’U.A.L. En effet on usine un matériau avec une machine-outil de façon conventionnelle mais avec un préchauffage laser localisé en amont de l'outil de coupe. L'U.A.L. trouve son utilité dans tous les secteurs faisant appel à des matériaux très durs aux caractéristiques diverses : résistance aux produits chimiques, isolation, propriétés biomédicales. Actuellement cette technique est en phase de développement notamment en ce qui concerne l'usinage des céramiques. Tournage assisté par laser de céramique Retour sommaire

19. Décapage Les procédés classiques de nettoyage, de décapage ou de préparation de surface, nécessitent souvent l'emploi de matières agressives (solvant, abrasif) nocives pour le matériau et pour l'environnement en général. Le laser permet de pallier les problèmes d'agressivité et de pollution, et donne une plus grande précision dans les différents domaines d'application liés aux préparation de surface. Décapage du visage d'une statue • Exemples d ’applications du décapage laser : • la restauration de monuments anciens • le nettoyage de moule d'injection • le nettoyage-dégraissage de tubes de grande longueur Décapage de moule d'injection Retour sommaire