Découpeuse graveuse laser : quel intérêt ?
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Les machines de gravure et découpe laser CO2 font aujourd’hui partie des machines de base des laboratoires de fabrication numérique, avec les imprimantes 3D et les CNC (machine-outil à commande numérique).
Du point de vue éducatif, en France, cette évolution a été plus tardive que dans d'autres pays, puisqu’au moment où l’on équipait les établissements français en mini-fraiseuses CNC, le Royaume-Uni équipait déjà les siens de découpeuses graveuses laser. L’intérêt croissant pour ces machines est aujourd’hui porté par l’essor des FabLab.
Pourquoi un tel engouement pour les graveuses découpeuses laser ?
Par rapport à une CNC, une machine de découpe gravure laser CO2 offre plusieurs avantages.
• Aucun effort de coupe
Par conséquent, il n'y a aucun besoin de maintien de pièce. Cela permet de découper facilement de très petites pièces et évite d’avoir à poser puis enlever un adhésif.
• Une largeur « d’outil » de l’ordre du 10ème de mm
Cela évite d’avoir à gérer le contournage.
• Pas de bourrage ni de casse d’outil
• Une plus grande vitesse d’exécution sur matériaux minces
• Idéale pour la gravure ou le marquage
Industriellement, le laser est surtout employé pour du marquage. Une petite machine de 30 W permet ainsi de graver des motifs très fins sur de multiples matériaux : plastiques, bois, verre, métaux revêtus… et même de la pierre. Attention, il faut éviter de graver des métaux non revêtus, car le risque est d'abimer la lentille de la tête par réflexion du rayon.
Les machines de découpe gravure laser CO2 ont toutefois quelques limites.
• Il n’est pas possible de découper tous les types de matériaux
Les matériaux convenables pour la découpe gravure laser sont principalement les PMMA, le bois, le carton, le cuir et les matériaux organiques en général. On peut aussi travailler quelques matériaux particuliers tels le caoutchouc pour faire des tampons, par exemple.
Les PVC sont contre-indiqués en raison des vapeurs toxiques et acides qu’ils émettent et du fait qu’ils abiment la découpeuse laser.
Par ailleurs, s’il n’est pas possible de découper les métaux avec une découpeuse graveuse laser CO2, le marquage reste possible sur un métal peint ou anodisé. Il existe aussi des encres à étaler sur le métal et qui sont ensuite « fixées » au laser.
Pour en savoir plus sur les matériaux compatibles et incompatibles en découpe et/ou gravure laser, consultez le guide des matériaux
• Il n’est pas possible de réaliser des poches au laser à mi-matière, à moins de bricoler un peu
Et encore, même en ajustant la puissance du laser pour ne pas traverser les matériaux, les poches obtenues sont plus ou moins propres (plutôt moins que plus) et jamais très précises en profondeur.
• Une machine de découpe gravure laser dégage des fumées quel que soit le matériau utilisé
Par conséquent, une extraction est toujours nécessaire : a minima un trou dans le mur pour rejeter les fumées vers l’extérieur à l’aide d’un tuyau (évacuation normalement vers le toît pour être aux normes), soit par le biais d’un bloc de filtration. Et même dans ce dernier cas, pour bien faire il faudrait prévoir un rejet à l’extérieur, car il peut rester des odeurs, particulièrement quand les filtres n'ont pas été remplacés à temps.
Attention, une hotte aspirante au-dessus de la machine n’est pas suffisante.
• Le laser peut être relativement dangereux à manier, surtout pour les yeux
Les normes exigent des dispositifs pour éviter que le laser ne balaye malencontreusement les alentours. Le laser passe par une lentille qui le focalise sur la surface de travail ; puis il diverge et à quelques centimètres de la tête il a perdu énormément de sa puissance.
Toutes les machines que nous commercialisons sont aux normes : fermées avec des capots asservis, ce qui rend quasi-impossible un accident. Force est de constater que l’on trouve sur le marché certaines machines laser à diodes ouvertes et sans protection.
Notez que le point lumineux que l’on voit quand le laser travaille est juste une diode de visualisation. Le « vrai » rayon laser de gravure et de découpe est, lui, invisible à l’œil nu.
Quel type de découpeuse graveuse laser CO2 choisir pour quel usage ?
Il existe aujourd’hui deux sortes de laser : CO₂ et fibré.
Concernant les machines laser CO2, on trouve toutes sortes de machines à tous prix, qui dépendent surtout du type et de la qualité de la source laser (tubes verre, métal, etc.). Il existe deux types principaux de tubes laser CO2 :
- les tubes en verre sont moins cher et refroidis par eau.
Leur durée de vie (en milliers d'heures) est moins d'importante que celle des tubes métalliques et leur puissance décroît lentement en fin de vie. Ils sont très suffisants dans un labo ou une école, puisque le taux d'utilisation annuel est tel que le tube va durer des années.
- les tubes métalliques sont plus chers et refroidis par air.
Leur durée de vie est supérieure et leur puissance reste à peu près stable jusqu'au bout. Ils durent plus longtemps et, surtout, leur puissance reste stable tout au long de leur durée de vie. Ce qui permet une production stable et fiable dans le temps.
En général, il est très difficile de donner une durée de vie des tubes laser CO2, car cela dépend de leurs conditions d'utilisation. On ne les utilise quasiment jamais à pleine puissance...
Les lasers fibrés travaillent par impulsion (ce n'est pas un faisceau continu), offrent une densité énergétique très supérieure à celle des lasers CO2 et ont une fréquence supérieure à celle des lasers CO2. Ils permettent de graver beaucoup plus vite et de découper des métaux.
À ce jour, nous ne les rencontrons que dans les entreprises et les labos d'enseignement professionnels.
Voici nos conseils pour choisir votre découpeuse graveuse laser CO2 de façon éclairée
• 30 W est un minimum
Si vous souhaitez pouvoir faire autre chose que des essais ou du très petit bricolage, un laser de 10W ne suffira pas (c’est peu l’équivalent du stylo 3D comparé à une imprimante 3D).
• C’est essentiellement le tube laser qui fait le prix de la machine
Les tubes souvent made in Asie en verre sont moins chers que les tubes souvent américains en métal et sont moins durables. En général un tube de qualité dure longtemps avant de perdre en puissance alors qu’un low-cost perd progressivement et plus vite sa puissance.
Parmi les tubes en verre, on observe de plus différentes qualités, c'est le cas notamment pour les machines Jamp pour lesquelles nous proposons différentes qualités (et ;prix) de tubes.
• Le laser travaille par impulsions et, avec une fréquence d’impulsion plus grande, on travaille plus vite
On voit ces impulsions sur les tranches des plastiques découpés : elles ne sont pas complètement lisses et laissent voir les stries des impulsions. Mais c’est surtout en mode gravure que l’impact de la fréquence d’impulsion est le plus notable, car l’image gravée est reproduite par points et plus il y a de flashs de points à la seconde, plus ça va vite.
Attention, la haute fréquence a un coût, car les tubes métalliques plus chers que les tubes en verre sont mieux placés sur ce point.
En conclusion, vous trouverez sur le marché trois types de machines laser CO2
• Les gadgets de faible puissance, en général à diodes
Ils sont généralement très décevants et beaucoup ne respectent actuellement pas les normes européennes. Pour ma part, je vous les déconseille fortement.
• Les machines laser avec tube verre, souvent d’origine asiatique
Il y en a de très bien et elles peuvent être largement suffisantes pour une utilisation sans contrainte de productivité. Ainsi, un tube verre de bonne facture peut durer jusqu'à 10 ans si on ne fait pas tourner la machine H24. Après un certain temps il perdra progressivement en puissance.
Ces machines sont très intéressantes pour les établissements scolaires.
• Les machines laser avec tube métallique, en général beaucoup plus chers et de grande marque
Plus fiables et plus performants, elles sont tout à fait pertinentes pour un industriel qui exploite sa machine au quotidien avec des contraintes de productivité. C’est également le choix de certains FabLabs qui souhaitent utiliser très intensément la laser avec une garantie de fiabilité et une grande durabilité.
Concernant le premier type à diodes, nous avons testé quelques modèles, mais restons méfiants. D’autant plus que nous n'avons trouvé que des machines ouvertes et donc hors normes UE. Étant donné l’intérêt grandissant pour les découpeuses graveuses laser, il est possible que des machines à diode performantes, aux normes et bon marché fassent leur apparition dans les années à venir.
Pour les deux types de machines CO2 (tube verre et métallique), vous trouverez facilement de bonnes machines fiables avec un bon SAV et des fournisseurs pérennes. Nous travaillons personnellement avec Jamp, Flux, Thermoflan et Makeblock Education.