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.

En général, le laser est pulsé (source de type YAG) ou continu (source CO₂). 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.
Les lasers utilisés couramment ont une puissance de 1500 watts mais les sources peuvent varier de quelques watts à plus de 4 kW. La puissance doit être adaptée en fonction du matériau et de l'épaisseur à découper.

Ce procédé permet une découpe précise, nette et rapide de nombreux matériaux jusqu'à 20 mm. La découpe se fait sans effort sur la pièce et la zone affectée thermiquement (ZAT) est assez faible (de l'ordre de 5/10° de 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. Dans certains cas, il est nécessaire d'utiliser un gaz additionnel dans la zone de découpage pour en améliorer l'efficacité. Certains matériaux, comme l'aluminium ou le cuivre, sont toutefois plus durs à découper au laser à cause de leur fort pouvoir réfléchissant. Souvent, il aussi possible de graver (texte, etc.) avec la même machine.

Le découpage laser a été utilisé 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 poinçonnage. Alors que celui-ci 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.

Complément à l'article précédent :

Aujourd'hui, 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. La finesse des découpes est époustouflante, avec la même machine les extrêmes sont possibles : Photo TRUMPF

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 €uros pour une machine d'occasion reconstruite à plus d'1 million d'€uros 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'€uros 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). Mais généralement un taux de l'heure élevé ne signifie pas un prix de découpe cher. En effet, la différence de productivité est tel, qu'un laser de découpe avec un taux horaire de 50 €uros peut être 10 à 50 fois moins rapide qu'un équipement de plusieurs centaines de milliers d'€uros dont le taux de l'heure serait seulement 3 fois plus élevé...

Voir la vidéo d'une découpe laser : Vidéo