À quoi servent les machines de découpe laser ? Favoriser l'innovation

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Date de publication : 23 mai 2024

I.Introduction

Les machines de découpe au laser remontent à 1965, lorsque le Western Electric Engineering Research Center en a utilisé une pour la première fois afin de percer des trous dans des moules en diamant. Plus tard, en 1967, le Royaume-Uni a inventé une méthode de découpe des métaux par jet d'oxygène assisté par laser. Dans les années 1970, la technologie de découpe au laser a été largement utilisée dans le domaine de l'aérospatiale pour découper le titane.

Technologie de base de la fabrication moderne, les machines de découpe laser jouent un rôle essentiel dans de nombreux secteurs. Grâce à leurs avantages en termes de précision, d'efficacité et de flexibilité, elles offrent des possibilités sans précédent pour le traitement des matériaux.

machine de découpe laser

Cet article aborde les connaissances relatives aux machines de découpe laser, notamment leurs principes de fonctionnement, leur type, leurs applications et les tendances de leur développement futur, afin de fournir un guide complet aux lecteurs et aux utilisateurs.

Dans l'industrie moderne, les machines de découpe laser, avec leurs avantages uniques, sont devenues des joyaux éblouissants dans le domaine de l'usinage. Elles peuvent non seulement découper avec précision divers matériaux, mais aussi répondre aux besoins de traitement de formes complexes, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la production et la qualité des produits.

L'article s'articule autour des connaissances de base sur les machines de découpe laser, notamment leur principe de fonctionnement, leurs types, leurs applications dans divers secteurs et les tendances futures. Sur la base de cette discussion, les utilisateurs de découpeurs laser peuvent acquérir une connaissance plus approfondie des machines de découpe laser.

II. Comprendre la technologie de la découpe laser

1) Qu'est-ce que la découpe laser ?

La machine de découpe laser est une technologie qui utilise une densité de puissance élevée pour faire fondre, brûler ou évaporer des matériaux afin de terminer la découpe au laser. Les machines de découpe au laser utilisent le système optique et le système de contrôle CNC pour concentrer les faisceaux laser sur la surface du matériau et former ainsi des arêtes de coupe de haute qualité.

La technologie de découpe au laser a été appliquée pour la première fois au forage de moules au diamant en 1965, puis en 1967, le Royaume-Uni a adopté une méthode de découpe des métaux par jet d'oxygène assistée par laser.

Les procédures de découpe au laser peuvent être divisées en trois étapes :

Étape 1 : Générer le fichier de code G

Avant d'effectuer toute découpe, il est nécessaire de générer un code G pour le travail de découpe. Le code G est un ensemble d'instructions lisibles par la machine qui indiquent à la machine la position de la tête de découpe laser.

Étape 2 : Génération d'un faisceau laser

source laser

Les faisceaux laser sont générés par des générateurs laser, et différents lasers utilisent différents supports laser. Cependant, leurs principes physiques sont similaires.

Étape 3 : Processus de coupe

Les faisceaux laser sont focalisés sur la zone de travail par des lentilles de haute qualité, formant un très petit point focal. En fonction de l'épaisseur du matériau, la largeur des fentes de coupe peut être aussi faible que 0,1 mm.

Pendant la découpe, des gaz d'assistance, tels que l'oxygène et l'azote, sont pulvérisés sur les zones de découpe pour aider à nettoyer et à souffler les matériaux fondus et à maintenir la propreté de la découpe.

D'une manière générale, la technologie de découpe laser, axée sur la précision, l'efficacité et la flexibilité, est largement utilisée dans la fabrication industrielle, les écoles, les petites entreprises et la construction, etc,

Regardons une courte vidéo pour découvrir le processus de travail des machines de découpe au laser.

2. les types de machines de découpe laser

En fonction des différences entre les lasers, les machines de découpe laser peuvent être divisées en trois types : les découpeurs laser CO2, les découpeurs laser à fibre et les découpeurs laser YAG. Chaque type a ses propres secteurs d'application et ses propres caractéristiques.

(1)Découpeurs laser CO2

  • Les machines de découpe au laser CO2 utilisent des gaz CO2 comme fluide laser. Elles conviennent aux matériaux non métalliques, tels que le bois, le plastique et le tissu. Elles peuvent également découper des matériaux métalliques fins.
  • Un laser CO2 génère un faisceau de lumière en faisant passer un courant électrique dans un tube rempli de gaz de dioxyde de carbone, d'azote et d'hélium.
  • Avec une longueur d'onde de 10,6 micromètres, les machines de découpe laser CO2 conviennent à la découpe et à la gravure de matériaux non métalliques.

(2) Découpeurs laser à fibre

machine de découpe laser
  • La machine de découpe laser à fibre utilise des fibres optiques dopées avec des éléments de terre rare comme support laser, ce qui lui confère une puissance et une efficacité élevées, ainsi qu'une maintenance réduite.
  • Ils conviennent à la découpe des matériaux métalliques, en particulier des matériaux métalliques réfléchissants.
  • Avec une longueur d'onde de 1,064 micro-ondes, les découpeurs laser à fibre peuvent générer un point focal de faible diamètre, adapté à la découpe de haute précision.

(3)Découpeurs de lasers YAG

  • La découpeuse laser YAG utilise des cristaux de grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG) comme support laser, répondant ainsi aux exigences de haute précision et de découpe de haute qualité.
  • Avec une longueur d'onde de 1,06 micromètre, ils conviennent aux métaux et à certains matériaux non métalliques.

(4) Comparaison des avantages et des inconvénients

Comparaison des avantages et des inconvénients de trois types de machines de découpe laser

Un tableau résume pour les utilisateurs les principaux avantages et inconvénients de chaque type de découpeur laser, vous aidant à comprendre les scénarios applicables et les limites.

Type de découpe laserAvantagesInconvénients
Découpeur laser CO2- Peut couper divers matériaux minces - Rendement énergétique élevé - Coût relativement faible- Ne convient pas pour couper des matériaux métalliques épais - Nécessite un entretien régulier et le remplacement du gaz
Découpeur laser à fibre- Taux de conversion photoélectrique élevé - Faible consommation d'énergie - Convient à la découpe de matériaux métalliques - Faible coût de maintenance, longue durée de vie- Prix élevé - Ne convient pas à la coupe de matériaux non métalliques
Découpeur laser YAG- Bonne qualité de faisceau - Vitesse de coupe rapide - Convient aux traitements de haute précision- Faible efficacité de la conversion photoélectrique - Coût de maintenance élevé

Grâce à une compréhension globale des machines de découpe laser, nous pouvons mieux utiliser la technologie dans divers secteurs, de manière à soutenir le développement de tous les secteurs. Au fur et à mesure que la technologie de découpe laser se développe, elle continuera à promouvoir le développement et l'innovation dans l'industrie manufacturière.

III. Applications des machines de découpe laser

La machine de découpe laser, une sorte de machine avancée, utilise des faisceaux laser à haute densité de puissance pour découper des matériaux et est largement utilisée dans de nombreux secteurs. Cet article présente en détail leurs applications dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, des soins médicaux, de l'électronique, de la construction et de la bijouterie.

technologie de découpe au laser

1.l'industrie automobile

(1) Découpage de précision de pièces automobiles

La technologie de découpe laser a joué un rôle essentiel dans la construction automobile. Elle permet une découpe précise et complexe des composants des véhicules, tels que les pièces de carrosserie, les cadres de portes, les coffres et les couvertures de toit.

Les machines de découpe laser émettent des faisceaux laser qui irradient la surface des matériaux, les font fondre ou les évaporent afin d'obtenir une découpe très précise. Cette technologie a permis non seulement d'améliorer la précision des composants automobiles, mais aussi de réduire les cycles et les coûts de production.

Découpage de précision de pièces automobiles

(2) Fabrication de systèmes d'échappement

Les machines de découpe laser sont essentielles à la fabrication des systèmes d'échappement automobiles. Fabriqués en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium, les systèmes d'échappement permettent une grande efficacité et une découpe précise des matériaux afin de garantir la qualité et les performances des systèmes d'échappement.

En outre, la technologie de découpe au laser permet de réduire les déchets de matériaux et d'améliorer ainsi l'efficacité des produits.

2. l'industrie aérospatiale

(1) Découpage de composants d'aéronefs

La technologie de découpe laser est largement appliquée dans l'industrie aérospatiale pour produire des composants d'avions. Les machines de découpe laser peuvent découper les pièces de carrosserie, les ailes et d'autres composants clés des avions afin de s'assurer qu'ils répondent aux exigences strictes des normes de qualité et de sécurité.

L'adoption de ce type de technologie peut non seulement améliorer l'efficacité des produits, mais aussi réduire les déchets de matériaux et les coûts des produits.

(2) Fabrication d'aubes de turbine

Fabrication d'aubes de turbine

Les aubes de turbines, en tant que composants essentiels d'un moteur d'avion, sont soumises à des exigences élevées en matière de qualité et d'efficacité de fabrication.

Les machines de découpe laser permettent de découper avec une grande précision les motifs complexes des pales de turbine, garantissant ainsi leur performance et leur durabilité à des températures et des pressions élevées.

En outre, la technologie de découpe au laser peut réduire le cycle et les coûts de production des pales de turbines.

3. l'industrie médicale

(1) Production d'instruments chirurgicaux

La technologie de découpe laser est également utilisée pour produire des instruments chirurgicaux. Elle permet de découper avec précision des couteaux chirurgicaux, des pinces et d'autres instruments chirurgicaux et de garantir leur tranchant et leur durabilité.

La technologie de découpe au laser a donc permis d'améliorer la qualité des instruments chirurgicaux et de réduire les coûts des produits et des délais.

machine de découpe laser

(2) Fabrication d'implants médicaux

Les machines de découpe laser sont désormais largement utilisées dans la fabrication d'implants médicaux, tels que les prothèses articulaires et les implants dentaires. Les machines de découpe laser peuvent découper des matériaux métalliques et plastiques avec une grande précision afin de garantir que la taille et la forme des implants répondent aux exigences des patients.

En outre, la technologie de découpe au laser peut également réduire les délais de fabrication des implants.

4.Industrie électronique

(1) Couper les circuits imprimés

Découpage des circuits imprimés

Nous savons tous que les machines de découpe laser peuvent être utilisées pour découper des circuits imprimés. Les circuits imprimés sont les composants les plus importants des produits électroniques. La précision et la qualité de leur fabrication déterminent directement les performances et la durée de vie des produits électroniques.

Les découpeurs laser permettent une découpe très précise et efficace des circuits imprimés, ce qui favorise la qualité et la précision de la fabrication.

(2) Découpage de précision de composants électroniques

Les machines de découpe laser peuvent également découper avec précision toutes sortes de composants électroniques, tels que des résistances, des condensateurs, des transistors, etc.

Cette technologie permet non seulement d'améliorer la précision et la qualité des composants, mais aussi d'effectuer des traitements fins, tels que le poinçonnage et le rainurage, ce qui renforce encore la précision et la qualité de la fabrication des composants.

5. l'industrie de la construction

(1) Fabrication d'éléments structurels

Composants structurels

Les machines de découpe laser sont généralement utilisées pour fabriquer des éléments de structure. Elles peuvent découper avec précision des matériaux en acier, en aluminium et d'autres matériaux de construction afin de garantir que les dimensions et les formes des composants de la structure répondent aux exigences de la conception.

La technologie a non seulement amélioré l'efficacité de la construction, mais elle a également permis de minimiser les déchets de matériaux et les coûts des produits.

(2) Éléments architecturaux de coupe

Les machines de découpe laser peuvent également être utilisées pour découper des éléments architecturaux, tels que des plaques métalliques décoratives, du verre et de la pierre. La technologie de découpe laser permet de découper avec précision des éléments architecturaux complexes afin de garantir leur esthétique et leur fonctionnalité.

En outre, la technologie de découpe au laser permet de réduire le temps et le coût de fabrication des éléments architecturaux.

6.L'industrie de la bijouterie

Industrie de la bijouterie

(1) Découpe de précision de modèles de bijoux

Les machines de l'industrie sont largement utilisées pour la découpe précise de bijoux. La technologie de découpe laser permet de découper avec précision l'or, l'argent, le platine et d'autres métaux précieux afin de garantir l'exquisité et la complexité.

Les machines de découpe au laser peuvent améliorer l'exquise beauté des bijoux tout en réduisant les déchets de matériaux et les coûts de production.

(2) Gravure et marquage

Les machines de découpe laser peuvent également être utilisées pour graver et marquer des bijoux. Les machines de découpe laser permettent de découper avec précision des motifs et des mots complexes afin de garantir l'unicité et l'esthétique des bijoux.

En outre, la technologie de découpe au laser peut également réduire les coûts des produits de bijouterie et les délais.

En résumé, la technologie de découpe laser offre des perspectives d'application et des avantages prometteurs. Elles peuvent non seulement améliorer l'efficacité et la qualité des produits, mais aussi réduire les coûts des produits et des délais, ce qui favorise le développement dans toutes sortes de secteurs.

machine de découpe laser

IV. Avantages de l'utilisation des machines de découpe au laser

1. haute précision et exactitude

Les machines de découpe laser sont réputées pour leur grande précision et leur efficacité.

(1) Les diamètres des faisceaux laser peuvent être ajustés sur une plage extrêmement courte, normalement de l'ordre de 0,05 mm, ce qui permet d'obtenir une précision de coupe extrêmement élevée.

(2) La précision de leurs arêtes les rend très performants dans les projets de découpe complexes et précis, tels que les composants électroniques et les composants mécaniques de précision.

(3) En outre, les processus de découpe laser sont exempts de contact physique, de sorte qu'aucune pression mécanique n'est appliquée aux matériaux, ce qui évite de les déformer et de les endommager comme c'est le cas avec les méthodes de découpe traditionnelles.

machine de découpe laser

Pour montrer les avantages des machines de découpe laser, un tableau compare la précision de découpe du laser, du jet d'eau, du plasma et de l'oxycoupage à un niveau de puissance de 3 kW pour différentes épaisseurs de tôle.

Méthode de coupeNiveau de puissancePlaque mince (<3mm) PrécisionPlaque moyenne (3-10mm) PrécisionPlaque épaisse (>10mm) Précision
Découpe au jet d'eau3kW±0,1 mm±0,5 mm±0,8 mm
Découpe au laser3kW±0,05mm±0,08 mm±0,1 mm
Découpage plasma3kW±1,0 mmSans objetSans objet
Oxycoupage3kW±1,0 mmSans objetSans objet

Le tableau montre qu'avec une puissance laser de 3 kW, la découpe au jet d'eau et la découpe au laser sont beaucoup plus précises que la découpe au plasma et la découpe à l'oxygaz.

En général, si les tâches de découpe exigent une précision de coupe élevée et des arêtes de coupe lisses, la découpe au laser est le meilleur choix.

2. vitesse et efficacité

machine de découpe laser

Un autre avantage important des machines de découpe au laser est leur vitesse élevée et leur efficacité.

(1) Par rapport aux méthodes traditionnelles de découpe mécanique, la vitesse de la découpe laser peut être augmentée de 8 à 20 fois, tout en économisant 15% à 30% de matériaux.

(2) Cette capacité de coupe efficace confère aux machines de découpe laser un avantage certain dans la production à grande échelle et le prototypage rapide.

(3) Comparaison de la vitesse de découpe laser pour l'acier inoxydable

厚度 (mm)功率 (W)CO2激光速度 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG激光速度 (m/min)
120003.51412
220001.676
320001.04.23.6
620000.52.11.8
820000.31.41.2

(4) Tableau de comparaison de la vitesse de découpe laser de l'acrylique

厚度 (mm)功率 (W)CO2激光速度 (m/min)光纤激光速度 (m/min)YAG激光速度 (m/min)
1303.02.52.0
2601.51.21.0
3901.00.80.6
51500.60.50.4
103000.30.250.2

Sur la base de ces deux graphiques, nous pouvons constater que la découpe laser à fibre présente de grands avantages par rapport à la découpe laser CO2 et YAG. Si nous recherchons une précision et une efficacité élevées, les découpeurs laser à fibre constituent un meilleur choix ; si nous voulons découper des matériaux non métalliques, les découpeurs laser CO2 peuvent constituer une meilleure sélection.

En outre, les statistiques changent si la vitesse de coupe et d'autres paramètres sont pris en considération.

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3. polyvalence dans la coupe des matériaux

La polyvalence des machines de découpe laser se manifeste également dans leur capacité à découper différents matériaux, notamment le métal, le plastique, le bois, le papier et le tissu.

(1) Les machines de découpe laser à CO2 sont normalement utilisées pour découper les matériaux non métalliques, tandis que les machines de découpe laser à fibre sont utilisées pour découper les matériaux métalliques.

(2) Les machines de découpe laser peuvent traiter des matériaux réfléchissants de différentes épaisseurs et faire en sorte que ces matériaux remplissent leur rôle dans les applications industrielles.

La polyvalence de la machine en matière de découpe des matériaux lui confère donc un rôle essentiel dans la fabrication.

Matériaux utilisables pour la découpe au laser :

découpe du bois au laser
découpe au laser de l'acrylique
découpe laser des métaux
papier pour découpe laser

4. le rapport coût-efficacité

Bien que l'investissement initial pour une machine de découpe laser soit relativement élevé, ses coûts d'exploitation à long terme sont comparativement faibles, ce qui offre un rapport coût-efficacité significatif.

(1) L'efficacité et la précision élevées des machines de découpe laser réduisent les pertes de matériaux et les coûts de reprise.

(2) Faibles coûts de maintenance, en particulier pour les machines de découpe laser à fibre, leur longue durée de vie et leur fonctionnement régulier réduisent la fréquence de maintenance et les coûts de remplacement des consommables.

(3) L'application de systèmes de gestion intelligents permet de contrôler l'état de fonctionnement et la consommation d'énergie des équipements en temps réel, d'optimiser les paramètres de fonctionnement des équipements et de réduire les coûts d'exploitation.

En résumé, à long terme, les machines de découpe laser présentent des avantages économiques significatifs, qu'il s'agisse de l'efficacité des produits ou des coûts d'exploitation.

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V.Conclusion

Les machines de découpe laser ont révolutionné le paysage de la fabrication, offrant une précision, une polyvalence et une efficacité inégalées dans la découpe d'un large éventail de matériaux.

Qu'il s'agisse de dessins ou de géométries complexes, ces merveilles de haute technologie peuvent tout traiter avec une précision et une rapidité remarquables, ce qui en fait des atouts inestimables dans tous les secteurs d'activité.

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