Les prouesses technologiques du laser

Omniprésentes dans les installations de production, les solutions laser connaissent un essor remarquable. Et partent, grâce à des innovations permanentes, à la conquête de nouveau territoires d’application.

Capables d’effectuer aussi bien des usinages hors normes que des mesures ultraprécises, les sources laser s’imposent dans les applications microtechniques. La preuve ? Les nombreux développements présentés par les fabricants au salon Micronora et notamment ceux qui participent à chaque édition au stand commun du Club Laser et Procédés (CLP). Les machines laser font ainsi peau neuve pour allier polyvalence et précision grâce aux performances de sources à impulsions ultra-courtes. Exemple : la Hypostent de Lasea, une machine qui révolutionne la fabrication laser. Dotée d’une source femtoseconde (20 W, 40 W, 80 W au choix) avec énergie d’impulsion maximum de 200 µJ ainsi que modes bi-burst et nanoswitch, elle est un véritable couteau suisse. En effet, cet équipement ergonomique, destiné à la fabrication laser d’appareils médicaux, effectue aussi bien des opérations de marquage que de perçage, tournage, chanfreinage, découpe, texturisation ou gravure. Son secret ? Un scanner galvo refroidi par eau de haute précision conçu par ScanLab et une tête de coupe précise avec distance focale de 50 mm ou 80 mm. La machine dispose d’une caméra coaxiale (excelliscan14) avec objectif f-theta de 70 mm et met en œuvre jusqu’à 4 axes, y compris un étage rotatif dynamique. Pilotée grâce à une interface homme-machine intuitive avec écran tactile ergonomique 27″ et clavier en option, elle dispose d’un système d’extraction de poussière avec protection incendie, d’un boîtier sûr et stable avec trajet de faisceau protégé ainsi que d’un éditeur de tâches intégré adapté à Cagila. Logiciel de programmation CNC innovant et facile à utiliser, ce dernier a été spécialement développé par l’éditeur allemand CAM-Services pour la découpe laser. 

Polyvalence et rapidité de fabrication

L’utilisateur de la Hypostent dispose en option, d’une configuration laser double avec laser à fibre QCW 150 W, d’une caméra hors axe supplémentaire avec zoom motorisé pour un positionnement avancé, de fonctions de coupe humide et d’un alimentateur de barres. Dévoilée à Micronora 2024 en septembre dernier, la machine Laser S 500 (U) conçue par GFMS (GF Machining Solutions) s’inscrit dans la même démarche, grâce aux différentes sources laser nanoseconde ou femtoseconde. Polyvalente, précise et rapide, elle s’adapte à un large éventail de domaines industriels allant des composants électroniques aux technologies de l’information et de la communication (TIC) en passant par la technologie médicale et l’horlogerie. « La LASER S 500 (U) offre aux fabricants de pièces de précision la possibilité de s’affranchir des techniques d’usinage conventionnelles et d’expérimenter les nombreux avantages de la technologie laser, notamment en termes de performances et d’efficacité énergétique », assure Yohann Vaur, directeur commercial Ventes Machines de GFMS. Cette solution usine sans peine les matériaux durs et fragiles tels que le carbure de silicium (SiC), le nitrure de silicium, l’alumine et le carbure de tungstène. Les fabrications de moule et de matrice ainsi que la production de pièces telles que l’outillage microélectronique ou les mandrins à vide pour galettes de silicium, bénéficient des opérations de microgravure ou de micro-façonnage, de texturation de surface et de structuration de la machine. La LASER S 500 (U) s’adapte également à la production de pièces pour l’industrie médicale, telles que la texturation d’implants orthopédiques et d’instruments médicaux de haute technicité. Elle apporte également une valeur ajoutée à la production de pièces de précision dans l’horlogerie, en offrant aux utilisateurs un processus rapide et précis pour la décoration, le marquage, la coloration et la microgravure. La machine est disponible dans différentes configurations (trois ou cinq axes) et dispose d’une nouvelle interface homme-machine (IHM) intuitive.

Configurable, cette commande est capable de traiter avec succès les applications les plus complexes. Facteur de rapidité et de productivité, la dynamique élevée est fournie par des composants puissants et un scanner 3D à grande vitesse. La tête laser Canunda HP développée par Cailabs en collaboration avec l’Institut Maupertuis vise aussi la polyvalence. Destinée aux applications industrielles, elle s’adapte aux opérations de soudage, de fabrication additive et de micro-usinage laser. Dotée d’une source à disque de Trumpf ou à fibre de Coherent, elle met en œuvre une technologie de division du faisceau qui augmente le rendement du processus. Avec la division en plusieurs sous-faisceaux, il est possible d’effectuer un micro-usinage en parallèle, permettant des processus plus rapides : on atteint des taux d’ablation neuf fois plus vite grâce aux neuf sous-faisceaux. Dans la fabrication additive, la mise en forme du faisceau multiplie plus de trois fois la vitesse d’impression 3D des machines de fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion), en ouvrant la voie à la production de masse. Le procédé améliore également le fonctionnement des machines de fabrication additive par placement automatisé des fibres et par dépôt d’énergie direct par laser.

Usinage des matériaux transparents

Les sources femtoseconde font leurs preuves dans d’autres solutions de fabrication, comme le laser de marquage TruMicro Mark 1020 mis au point par Trumpf. Polyvalent, cet équipement peut non seulement marquer, mais aussi couper, percer ou structurer des matériaux tels que le métal, le verre, la céramique ou les plastiques. Cela est possible grâce aux puissances d’impulsion de crête très élevées du laser. La société américaine Coherent propose également un système de marquage original qui améliore la productivité et réduit les coûts de main d’œuvre. L’ExactMark 210 TL-R dispose d’un chargeur de plateaux modulaire et d’un microrobot à 6 axes. Compact, ce dispositif permet de marquer toutes les faces de petites pièces dans différentes applications et assure la fabrication des volumes importants. Son utilisation intuitive est assurée par le logiciel Laser FrameWork et il peut être équipé avec une variété de lasers ultracourts (1064/532/355 nm) et d’accessoires. Un lecteur de codes-barres et le système de vision industrielle PartVision utilisé pour l’inspection (recalage et relecture) simplifient les processus dans le cas des fabrications en grande série. 

L’usinage des matériaux transparents (verre, cristaux, céramique transparente) fait partie des exploits des lasers femtoseconde. Le centre technique Optique et Lasers ALPhANOV utilise les sources à impulsions courtes ou ultracourtes pour assurer des opérations de découpe, soudage, perçage et gravure… Avantage : une diminution sensible du stress mécanique. L’usinage dans la masse est réalisé ainsi grâce à une modification laser localisée et jusqu’à 15 MPa de tenue mécanique pour certains verres avec une précision micrométrique. La découpe sans ablation s’effectue rapidement, sans génération de poussière ni conicité. On peut découper avec des vitesses supérieures à 100 mm/s et jusqu’à 1 mm d’épaisseur en un seul passage. 

Les solutions industrielles du laser sont ainsi loin d’avoir épuisé tout leur potentiel…

www.coherent.com
www.trumpf.com
www.alphanov.com
www.cailabs.com
www.lasea.eu
www.gfms.com