I. Introduction
Les machines de découpe au laser peuvent être utilisées dans presque tous les secteurs de la fabrication industrielle, tels que la fabrication de véhicules, l'aviation et l'aérospatiale, l'électronique et les appareils ménagers, la fabrication d'ustensiles de cuisine, d'équipements de fitness, la publicité et le traitement des métaux.
Il peut traiter divers matériaux métalliques et non métalliques grâce à sa grande capacité d'adaptation.
Avec des avantages dans de nombreux domaines, les machines de découpe laser deviennent une partie intégrante de l'industrie, servant d'équipement de pointe que de nombreux concurrents s'efforcent d'adopter.
Au fur et à mesure que la technologie se développe, l'avenir de l'application des machines s'élargit. Elles jouent un rôle essentiel dans la promotion de la transformation et l'amélioration de l'industrie manufacturière. Il vaut la peine d'explorer les diverses utilisations des machines de découpe laser.
II. Comprendre les machines de découpe laser
Explication des principes de base
Une découpeuse laser est une sorte de machine qui découpe divers matériaux en utilisant l'énergie thermique des faisceaux laser. Ses processus de fonctionnement sont les suivants : les faisceaux laser générés par une machine de découpe laser sont tout d'abord focalisés sous la forme d'un point lumineux sur la surface de la pièce à usiner par un système optique.
Ensuite, en raison de la densité de puissance élevée, les zones irradiées par un faisceau laser seront chauffées si rapidement qu'elles seront évaporées ou fondues.
Le faisceau laser en mouvement constant, assisté par des gaz d'aide, relie les points lumineux dans une fente étroite pour réaliser la découpe.
En général, machines de découpe laser intègrent des machines de découpe laser CO2, des machines de découpe laser YAG et des machines de découpe laser à fibre. Regardons ensemble une vidéo pour voir comment cela fonctionne.
Composants d'une machine de découpe laser
Une machine de découpe laser comprend un laser, un système optique, une tête de découpe, un établi, un système CNC, des équipements auxiliaires et un système informatique.
Laser :
Les lasers sont des composants essentiels qui peuvent générer des faisceaux laser à haute densité de puissance. Ils comprennent généralement les découpeurs laser à gaz CO2 et les découpeurs laser à fibre.
Système optique :
En tant que composant clé d'une machine de découpe laser, le système optique a un impact direct sur la précision du traitement et la qualité de la découpe. C'est pourquoi ses performances sont importantes.
Ses principales fonctions sont le remodelage, la collimation et la focalisation des faisceaux laser d'origine générés par les lasers, de sorte qu'un point lumineux à haute densité de puissance soit formé sur la surface de la pièce à usiner afin d'obtenir un traitement précis.
Il comprend 5 composants principaux : le réflecteur, la lentille de focalisation, le collimateur, les lentilles de protection, le façonneur de faisceau et le mécanisme d'ajustement du chemin optique.
Le réflecteur :
Il peut modifier la direction de transfert du faisceau laser et le diriger vers la tête de coupe.
Lentilles de mise au point :
Les lentilles de focalisation sont placées dans la tête de coupe et utilisées pour focaliser un faisceau laser parallèle en petits points lumineux. Les longueurs focales des lentilles affectent la taille des points et, par conséquent, la précision de la découpe.
Collimateur :
Un collimateur ajuste la collimation d'un faisceau laser, en réduisant l'angle de divergence du faisceau pour le rendre aussi proche que possible d'une lumière parallèle.
Les collimateurs utilisent généralement des lentilles concaves en conjonction avec des lentilles de mise au point pour réduire efficacement la taille de la tache lumineuse focalisée.
Lentilles de protection:
Situées à la base de la tête de coupe, les lentilles de protection empêchent la pollution, comme les éclaboussures et la poussière générées pendant la coupe, de polluer les lentilles de mise au point.
Façonneuse de faisceau :
Les machines de haute précision doivent être remodelées avant d'être focalisées pour que l'intensité lumineuse soit répartie plus uniformément.
Mécanisme d'ajustement du chemin optique : il est utilisé pour réaliser un ajustement et un calibrage précis du chemin optique afin de garantir la stabilité de la position de focalisation du faisceau laser.
Tête de coupe：
Une tête de découpe se compose principalement d'une buse, d'une lentille de focalisation et d'un système de suivi. Elle concentre le faisceau laser sur la surface du faisceau laser et introduit des gaz auxiliaires.
Système CNC :
Il peut contrôler les paramètres du processus, tels que la trajectoire, la vitesse et la puissance du laser.
Établi：
Il sert de lit pour fixer la pièce à usiner et comporte des axes X, Y et Z pour composer la structure mobile.
Équipement auxiliaire :
Comme les refroidisseurs, les compresseurs d'air et les systèmes d'échappement. Ils assurent des fonctions auxiliaires telles que le refroidissement, l'alimentation en gaz et l'évacuation des fumées pour le traitement des coupes.
Matériaux compatibles avec la découpe laser
Les matériaux compatibles avec la découpe laser peuvent être divisés en deux catégories : les métaux et les non-métaux.
Les métaux comprennent l'acier inoxydable, l'acier au carbone, l'aluminium, le titane, le cuivre et l'or. L'acier inoxydable est l'un des métaux les plus couramment utilisés pour la découpe au laser, ce qui permet d'obtenir des coupes de haute qualité.
Les matériaux non métalliques comprennent l'acrylique, le bois, le cuir, le verre, le papier et le carton, et les draperies. L'acrylique est l'un des matériaux non métalliques les plus courants pour la découpe et est largement utilisé dans l'industrie de la publicité et de la décoration.
En outre, les machines de découpe laser permettent de découper le bois avec une grande précision pour fabriquer des objets artisanaux et des modèles.
Cependant, certains matériaux sont également incompatibles avec la découpe au laser car ils émettent des gaz toxiques qui endommagent l'équipement.
Par exemple, le PVC, un type de plastique contenant des halogènes, génère des gaz toxiques lors de sa transformation.
Le polycarbonate, la fibre de verre, la fibre de carbone et les matériaux miroirs sont également incompatibles avec la découpe laser. Leur processus de découpe risque d'endommager la machine.
III. Applications industrielles des machines de découpe laser
Industrie automobile
Découpe et gravure de pièces de véhicules
Les découpeurs laser permettent une découpe et une gravure précises et de haute qualité des pièces automobiles, y compris les pièces intérieures et les panneaux extérieurs de la carrosserie. Les machines de découpe au laser présentent de nombreux avantages par rapport aux méthodes de manipulation traditionnelles.
Il est capable de réaliser des coupes de haute précision avec des bords lisses et sans bavures, ce qui réduit les processus ultérieurs.
Les lasers sont conçus pour le traitement de lots importants à grande vitesse et à haute productivité. Leur capacité à traiter divers matériaux a prouvé leur polyvalence. La découpe sans contact évite la déformation du matériau et maintient la stabilité des dimensions des pièces.
Aider au soudage et au traitement thermique des pièces automobiles
Outre la découpe directe de pièces automobiles, elle peut contribuer au soudage et au traitement thermique.
Premièrement, la machine peut préparer la découpe avant le soudage, ce qui améliore l'efficacité et la qualité du soudage. Deuxièmement, elle coupe les plaques d'acier à haute résistance pendant le processus de thermoformage pour compléter la formation des pièces avec des modes.
Troisièmement, une découpeuse laser peut effectuer un traitement thermique local sur la surface des pièces pour améliorer leur résistance à l'usure et à la corrosion.
Exemples
De nombreux constructeurs automobiles de renom adoptent des machines de découpe au laser pour la production. Je vais vous donner des exemples comme suit
General Motors : Elle utilise une machine de découpe au laser pour traiter les pièces de carrosserie et les pièces intérieures.
Toyota : Les découpeurs laser sont largement utilisés dans les lignes de production pour améliorer la productivité et la qualité des produits.
Tesla : le boîtier de la batterie et les composants de la carrosserie des véhicules électroniques sont fabriqués à l'aide de découpeuses laser.
En tant qu'équipement de traitement indispensable à la fabrication automobile, les machines de découpe laser sont adoptées dans une sphère plus large et plus profonde, favorisant la légèreté, la personnalisation et l'intelligence des voitures.
Industrie aérospatiale
Découpe de précision de matériaux légers
Grâce à leur parfait rapport poids/résistance, les matériaux légers comme l'aluminium et le titane sont largement utilisés dans l'industrie aérospatiale.
Grâce à leur haute précision et à leur efficacité, les machines de découpe laser constituent un choix judicieux pour la transformation.
En outre, il permet d'obtenir une précision de coupe de l'ordre du microniveau, de petites zones affectées par la chaleur et une déformation thermique minimale des matériaux, ce qui garantit la précision et la qualité des composants.
Cependant, la découpe de ces matériaux reste un défi. Par exemple, le titane réagit à l'oxygène à des températures élevées pour générer une couche d'oxyde fragile, de sorte que des gaz inertes sont nécessaires pour éviter l'oxydation.
Fabrication de composants et de pièces d'aéronefs complexes
Les machines de découpe au laser tirent parti de leurs atouts dans la fabrication de composants aéronautiques complexes.
D'une part, la découpe laser permet un traitement direct sur la base de modèles CAO sans nécessairement utiliser des modes compliqués, ce qui raccourcit considérablement le cycle entre la conception du produit et la production.
D'autre part, sa flexibilité permet de traiter toutes sortes de composants compliqués, y compris les pales de turbines de moteurs d'avion.
Cependant, pour certains matériaux spéciaux et structures compliquées, les découpeurs laser restent faibles en termes de précision et d'efficacité. C'est pourquoi l'innovation technologique et l'actualisation du savoir-faire sont des solutions intelligentes.
Exemples :
Boeing : sont utilisées pour traiter de grandes pièces telles que la peau et les ailes des avions.
AirbusLa technologie de découpe laser est largement utilisée dans la fabrication de nouveaux avions, tels que l'A350, afin d'améliorer l'efficacité de la production et la qualité des produits.
Lockheed MartinElle utilise la machine pour fabriquer des composants aux structures complexes des avions de chasse F-35, tels que le revêtement de l'avion et les cadres de cloison.
Dans l'ensemble, les machines de découpe laser ont rempli leur rôle dans l'industrie aérospatiale grâce à leurs performances parfaites en termes de précision et d'efficacité.
Cependant, des défis subsistent. À l'avenir, avec le développement et l'amélioration des technologies connexes, l'importance des découpeurs laser augmentera.
Industrie électronique
Découpage et traitement de composants de précision
L'industrie électronique est très exigeante en matière de précision et de qualité des composants. C'est pourquoi les découpeurs laser constituent un choix judicieux pour le traitement des composants grâce à leurs caractéristiques de haute précision et d'efficacité.
Les découpeurs laser permettent une découpe de micro-précision, de petites zones affectées par la chaleur, minimisant la déformation des matériaux et garantissant la précision et la qualité des composants.
Ces qualités sont essentielles pour la fabrication de pièces électroniques précises, telles que les cartes de circuits intégrés et les microcapteurs.
Prototypage rapide de circuits imprimés
Lors de la recherche et du développement de produits électroniques, le prototypage rapide est l'élément essentiel qui permet d'accélérer le lancement du produit. Le laser traite directement les pièces à partir des fichiers conçus par la CAO, sans utiliser de modes complexes, ce qui réduit considérablement le délai entre la conception et la production.
En outre, sa flexibilité permet à la machine de gérer la mise à jour de la conception des cartes de circuits imprimés, ce qui favorise grandement la mise à jour et le développement rapides des produits électroniques.
Dans l'ensemble, les machines de découpe laser utilisées dans l'industrie électronique peuvent non seulement améliorer la précision et l'efficacité du traitement des composants, mais aussi accélérer le prototypage rapide, ce qui favorise le développement des produits et stimule l'automatisation et l'intelligence de la chaîne de production.
Au fur et à mesure du développement de la technologie laser et de l'amélioration des techniques, la machine sera utilisée dans l'industrie de manière plus approfondie et plus large.
Découpe de boîtiers de produits électroniques grand public Les machines de découpe laser sont également utilisées dans le traitement des boîtiers de produits électroniques grand public, tels que les téléphones portables et les tablettes électroniques, en particulier pour la découpe des boîtiers métalliques. Elles présentent plusieurs avantages que je voudrais vous expliquer comme suit :
La découpe laser permet de réaliser des découpes complexes sur des surfaces courbes, ce qui convient au traitement de coques de forme spéciale. Elle permet de déduire les processus ultérieurs grâce à une parfaite performance de coupe sans bavures.
En outre, la découpe au laser permet de découper directement divers trous fonctionnels dans la coque, tels que des trous d'antenne, des boutonnières, etc.
Toutefois, les boîtiers des produits électroniques grand public utilisent généralement des matériaux difficiles à usiner, comme l'alliage d'aluminium, ce qui pose des exigences élevées aux découpeurs laser.
Dans l'ensemble, les machines de découpe laser remplissent leur rôle dans l'industrie électronique, notamment dans la fabrication de circuits imprimés, le traitement des composants et la production de boîtiers pour l'électronique grand public.
Ce qui mérite notre attention, c'est que les différents matériaux à traiter dans les diverses industries présentent des exigences et des défis différents, de sorte que la technologie de découpe laser, qui influence la qualité de la machine, doit être améliorée en fonction de la demande du marché.
Industrie médicale
Découpe de précision de dispositifs médicaux et d'implants
Les machines de découpe laser jouent également un rôle dans l'industrie médicale grâce à leur qualité de haute précision et de faible dégagement de chaleur. Ses avantages sont présents dans de nombreux domaines.
Permettant une précision de coupe de l'ordre du micron, il répond aux exigences de haute précision des dispositifs médicaux et des implants. Par exemple, les stents cardiaques et les implants orthopédiques.
La biocompatibilité du matériau n'est pas influencée par les faibles zones affectées par la chaleur lors de la coupe, ce qui garantit la sécurité de l'implant.
Les machines de découpe laser peuvent traiter de nombreux matériaux médicaux, tels que l'acier inoxydable, l'alliage de titane, les biocéramiques, etc.
Cependant, les dispositifs médicaux et les implants imposent des exigences extrêmement élevées en matière de qualité et de régularité de la coupe. Les paramètres de la machine doivent donc être strictement contrôlés afin de maîtriser la qualité du produit.
Fabrication d'instruments et d'outils chirurgicaux
Les découpeurs laser sont également largement utilisés pour la fabrication d'instruments et d'outils chirurgicaux, notamment les scalpels, les ciseaux et les pinces.
Il peut découper des formes et des structures complexes dans les instruments chirurgicaux, améliorant ainsi leur fonctionnement.
Grâce à leur grande précision de coupe, les découpeurs laser garantissent la précision des dimensions et de l'ajustement des instruments chirurgicaux. En outre, elles sont capables de produire des instruments chirurgicaux en série.
Cependant, les instruments chirurgicaux sont très stricts sur la qualité de la coupe des bords, et les techniques de coupe doivent donc être améliorées pour permettre un polissage ultérieur et d'autres traitements.
Exemples
Medtronic: Utilisation de la technologie de découpe au laser pour produire des implants tels que des stimulateurs cardiaques et des endoprothèses vasculaires.
Johnson & Johnson : Elle utilise des lasers pour fabriquer des instruments chirurgicaux et des implants orthopédiques.
Boston Scientific : Les découpeurs laser sont utilisés pour fabriquer des valves cardiaques, des cathéters d'angiographie et d'autres traitements.
Les entreprises susmentionnées ont prouvé que les machines de découpe laser jouent un rôle essentiel dans l'amélioration de la qualité des instruments médicaux et de la technologie dans le domaine des soins de santé.
Avec le développement de la technologie de découpe laser et la demande croissante de soins médicaux, les découpeurs laser contribuent grandement à garantir la qualité des instruments médicaux et à accélérer le développement de l'industrie médicale.
IV. L'avenir des machines de découpe laser
Progrès technologiques
Les avantages des lasers UV à l'état solide apparaissent progressivement.
Les lasers ultraviolets, qui se caractérisent par une grande efficacité, une qualité élevée du faisceau laser, une longue durée de vie et de faibles coûts d'entretien, sont susceptibles de supplanter les lasers à excimère conventionnels et d'être largement utilisés dans les secteurs des OLED et des microprocesseurs.
Les machines haut de gamme telles que les découpeuses laser de grande puissance et les machines de formage direct au laser sont largement utilisées.
Avec les progrès de la technologie nationale de découpe au laser, le degré de localisation des machines de traitement au laser haut de gamme va augmenter.
Promotion de l'automatisation et de l'intelligence.
La technologie de découpe au laser intégrée aux robots, à la reconnaissance visuelle et à l'intelligence artificielle améliorera l'automatisation, l'intelligence et la productivité.
Une nouvelle technologie de découpe au laser voit le jour.
L'utilisation de nouveaux découpeurs laser, tels que les lasers femtoseconde et les lasers à semi-conducteurs, élargit son champ d'application et de traitement.
Tendances du marché et projections de croissance
Un marché plus vaste
On estime qu'en 2023, le marché total des machines de découpe au laser en Chine s'élevait à environ 85 milliards de yuans.
Parallèlement au développement de la technologie, les machines de découpe laser continueront à remplacer les machines de traitement traditionnelles, ce qui entraînera un taux de pénétration plus élevé.
Les domaines d'application en aval se développent.
Face à la demande croissante du marché, les équipements de découpe laser seront de plus en plus utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, l'aérospatiale, la fabrication d'équipements haut de gamme et d'autres domaines.
Les machines de moyenne et faible puissance possèdent un grand potentiel.
Les progrès technologiques et la baisse des coûts augmentent la demande de machines de moyenne et faible puissance utilisées par les particuliers et les petites et moyennes entreprises, en particulier dans les pays développés tels que les États-Unis et l'Europe.
La compétitivité des marques nationales sur le marché s'est accrue.
Les principaux composants des découpeurs laser nationaux sont mis à niveau, de sorte que les machines nationales devraient accroître leur part du marché mondial grâce à un meilleur rapport coût-efficacité.
Dans l'ensemble, la technologie de la découpe laser évolue rapidement. Qu'il s'agisse de progrès technologiques ou de demandes du marché, les machines sont promises à un avenir prospère.
V. Conclusion
Cet article a présenté la machine de découpe laser dans sa définition, ses principes de fonctionnement, ses applications industrielles et ses tendances futures, ce qui pourrait vous aider à acquérir une connaissance plus approfondie des machines de découpe laser.
Les machines de découpe laser ADH possèdent une précision et une efficacité élevées, qui constituent une aide impressionnante dans la fabrication.
Nos machines permettent un traitement de haute précision et notre entreprise est un exportateur compétitif dans le monde entier. Vous pouvez consultez nos pages produits pour plus de détails.
VI. Questions fréquemment posées (FAQ)
Quels sont les matériaux qui peuvent être découpés avec précision par une machine de découpe laser ?
De nombreux types de matériaux peuvent être découpés à l'aide d'une machine de découpe laser. Je vais vous donner deux types de matériaux :
Matériaux métalliques : ils comprennent le métal inoxydable, l'acier au carbone, l'alliage d'aluminium, le cuivre et le laiton. Les machines de découpe laser sont capables de découper des matériaux métalliques d'une épaisseur de 0,5 à 20 mm avec une grande qualité sans bavures.
Matériaux non métalliques : les matériaux non métalliques compatibles avec une machine peuvent être divisés en deux catégories :
Matériaux organiques non métalliques : Acrylique, PVC, ABS, nylon, résine et autres plastiques, tels que le bois, le cuir, le tissu et le papier. Matériaux non métalliques inorganiques : verre, pierre, céramique, etc.
Précision de la machine de découpe laser par rapport aux méthodes de découpe traditionnelles
Les machines de découpe laser possèdent une grande précision de découpe, de l'ordre de ±0,05 mm à ±0,2 mm. De plus, certaines machines permettent même de réaliser des coupes à micro-niveaux
Grâce à la densité de puissance élevée du faisceau laser et aux systèmes de contrôle précis des mouvements, tous ces éléments ne peuvent pas être obtenus par les méthodes de découpe traditionnelles.
Quelles sont les mesures de sécurité à prendre lors de l'utilisation d'une machine de découpe au laser ?
Vous devez porter des équipements de protection individuelle, notamment des lunettes de protection contre les lasers, des masques ou des respirateurs et des gants épais afin d'éviter d'endommager les yeux et la peau.
Avant d'opérer, vous devez suivre une formation professionnelle pour apprendre les dangers et les bonnes procédures d'utilisation.
Pendant la coupe, les opérateurs doivent être sur place pour éviter tout accident. Matériaux admis uniquement.
