La fabrication laser toujours plus efficace

Ce diaporama nécessite JavaScript.

Franc succès pour le salon Laser World of Photonics qui a réuni du 13 au 16 mai 2013 dans les halls du parc d’exposition de Munich tous les aficionados du laser. Une occasion pour constater l’inépuisable potentiel de cet outil hors normes, intéressant à la fois pour les applications scientifiques et pour celles de fabrication qui ne cessent d’améliorer leur productivité.

Les sources laser évoluent dans les applications de fabrication (marquage, découpe, soudage, perçage, etc.) vers des puissances de plus en plus fortes mais avec des impulsions extrêmement brèves (comme les sources picosecondes). On évite ainsi les dommages que peut provoquer la chaleur du rayon laser. La tendance dans le domaine des lasers femto est d’atteindre et de dépasser des puissances de 500 kW. Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les applications laser (ILT, www.ilt.fraunhofer.de) ont mis au point une source femto qui a une puissance de 1 kW. Cela donne la possibilité de traiter des matériaux sensibles à la chaleur. Les chercheurs d’ILT démontraient ces possibilités au salon allemand grâce à plusieurs dispositifs nouveaux : un système de scannerisation ultra-rapide avec des vitesses de déflexion du rayon laser qui dépassent les 300 m/s; un système optique multirayons qui parallèlise le processus laser, ce qui multiplie par plus de deux fois sa magnitude.

Le coût des solutions laser fait aussi l’objet d’une attention particulière. Les spécialistes de Jenoptik (www.jenoptik.com) utilisent l’amélioration de la productivité des lasers femto, qui peuvent fonctionner 24 heures sur 24 et pendant sept jours, pour baisser leurs prix. Ils ont ainsi augmenté la pulsation de leur source femto à disque D2  à plus de 500 kHz ce qui a amélioré la puissance de 25%. Des nouvelles optiques à quartz sont aussi proposées par Jenoptik pour ses lasers de forte puissance.

Pour les spécialistes de IMRA (www.imra.com), fournisseur de sources fibre à pulsations ultrabrèves, ces lasers peuvent être utilisés dans les opérations d’usinage des matériaux transparents et très durs. Dans la découpe des matériaux composites on évite ainsi le délaminage ou la brûlure des arrêtes provoqués par les lasers classiques. La société propose des lasers femto qui ont une puissance qui va jusqu’à 20 W avec une énergie de pulsations de 50 microjoules.

Une évolution qu’illustrent aussi les lasers picoseconde de la famille TruMicro Series 5000 de Trumpf (www.trumpf.com), très efficaces par exemple, dans la découpe des écrans tactiles, durs et très fins, des Smartphones. Ils éliminent les micro-fissures provoqués par les moyens de découpe classiques, que ce soit la découpe mécanique avec des lames diamant ou celle effectuée avec les lasers continus ou à pulsations longues.

Coherent (www.coherent.com) propose plusieurs solutions nouvelles :

– Talisker HE un laser picoseconde, ultra-rapide, pour le perçage, la découpe et la gravure « froide » des matériaux fins. Applications :  automobile, biomédical, électronique…

– OBIS Galaxy est un dispositif qui combine dans une seule fibre jusqu’à huit lasers différents (405 à 640 nm). Il permet une connexion plug & play.

– Le laser CO2 Diamond E-250 scelé et pulsé, offre une puissance de 250 W. Le module de puissance RF est intégré dans avec le tube laser ce qui élimine le câble. La longueur d’onde est de 10,6 µm. Applications : découpe, perçage, gravure, marquage… sur une variété de matériaux (papier, plastique, verre, céramique, cuir, caoutchouc, métaux en feuille, bois, pierre).

Présent depuis 1970 dans ce marché si concurrentiel, le fabricant français Quantel (www.quantel-laser.com) illustre cette évolution avec une source laser, Elysa, destinée aux applications des atomes froids. « Les recherches sur les atomes froids menées par les sept instituts regroupés sous la bannière de l’IFRAF (Institut francilien des recherches sur les atomes froids, www.ifraf.org) ouvrent des perspectives très intéressantes », précise Philippe Aubourg, directeur commercial du groupe Quantel. Pour le positionnement plus précis de satellites, l’amélioration du transfert des informations dans les fibres optiques, la recherche pétrolière, le positionnement des sous-marins…

Quantel dévoilait également au salon allemand le laser Q-smart 850. Contrôlé par la télécommande tactile Q-touch, ce laser Nd:YAG Q-switché haute énergie dispose d’une durée de vie de lampes de 100 millions de tirs. La source est modulable et on n’a pas besoin d’un spécialiste pour l’installer et la faire fonctionner. La société française compte 320 personnes au monde, réalise un chiffre d’affaires d’environ 60 millions d’euros, dont 85% à l’export. Très active en Chine, elle a lié une alliance avec Sunny, un fabricant local qui utilise les sources Quantel pour équiper ses machines de marquage. La Chine représente d’ailleurs le second marché de Quantel, après l’Allemagne.

Rofin (www.rofin.com) annonce une nouvelle source à pulsations ultra-brèves, la StarFemto FX. Sa gamme comprend aussi les sources StarPico et PowerLine Pico (pulsation de 800 ps, énergie de 40 µJ, fréquence de 200 à 800 kHz, applications : marquage, gravure, structuration des surfaces, etc.). Ces lasers sont intégrés dans les solutions clés en main du fabricant allemand, notamment le système de traitement modulaire MPS et la station de découpe fine StarCut Tube. Son laser fibre FL020 de 2 kW est plus compact dans sa nouvelle version.

La filiale de Trumpf, SPI Lasers (www.spilasers.com) augmente la puissance de ses lasers fibre à 3 kW. Sa gamme redPower K comporte maintenant des sources de 1,2 et 3 kW. Les fibres optiques utilisées ont un diamètre compris entre 50 et 600 µm. Le fabricant anglais lance également une nouvelle série de lasers pulsés EP de 20 W qui offre 40 formes différentes de ondes de 3 à 500 ns.

La nouvelle micro-machine modulaire Multi Flexi Tube MFT de Swisstec Micromachining (www.swisstecag.com) a une vitesse de découpe de 50 mm/s et une résolution de 1 µm.

3D-Micromac (www.3d-micromac.com) propose le microSTRUCT, un système de micro usinage laser. Le système, personnalisable, est conçu pour le traitement des différents matériaux pour des applications en microfluidique, technologie médicale, photovoltaïque ou électronique organique.

ECO-LaserFact (www.ecolaserfact.eu) associe plusieurs centres de recherche et universités européennes pour proposer des séminaires et des ateliers techniques, des journées d’information, des formations techniques, des études de faisabilité gratuites pour les PME. L’association propose des services en ligne pour les PME : base de données d’applications de micro-usinage laser, interface de séléction de procédé laser.

 

Highyag (www.highyag.com) propose la tête de découpe BIMO-FSC qui s’adapte automatiquement à l’épaisseur de la tôle. L’ajustement automatique de la position focale et de son diamètre ainsi que les mouvements rapides assurent une augmentation sensible de la productivité.

Laserline (www.laserline.co.uk) commercialise de nouveaux lasers diodes. La puissance a été augmentée de 15 à 20 kW. La qualité du rayon est de 220 mm.mrad.

Les constructeurs chinois apprennent vite. La preuve : la machine de découpe de tôle présentée par Han’s Laser (www.hansme.com). Capable de découper des formes complexes, la machine exposée était dotée d’un laser fibre d’IPG, mais elle peut être équipée d’une source maison. La société chinoise a installé deux machines de ce type en Allemagne. Leur prix : environ 436 000 dollars. Han’s Laser emploie 8 000 personnes, a fabriqué 350 machines en 2012 et 120 au cours des trois premiers mois de cette année.

Une vingtaine de sociétés françaises étaient présentes au salon allemand sur un stand commun d’Ubifrance :

– Cilas (www.cilas.com) exposait sa gamme de miroirs déformables à l’aide de la technologie piezzo afin de corriger les aberrations optiques en particulier pour les applications laser dans le domaine de l’espace et de l’astronomie. Pour les applications de laser de haute puissance, les miroirs Monomorph permettent la correction des distorsions wavefront induits dans la chaîne laser, tout en évitant d’imprimer par le biais des effets et des modulations de distribution énergétique.

– Kloé (www.kloe.fr) présentait son système économique Dilase qui assure l’écriture directe par laser à haute résolution en se passant ainsi de coûteuses masques utilisées dans la fabrication des semi-conducteurs.

– ALPhANOV (www.alphanov.com) propose des systèmes laser pour le micro-usinage sur mesure qui utilisent des sources à pulsations ultra-courtes.

La fabrication additive fait l’objet de recherches intensives en Allemagne. Selon les chercheurs de l’ILT, la fusion sélective par laser (SLM ou selective laser melting) présente des avantages sensibles par rapport à la fabrication classique dans différents domaines industriels. Dans la fabrication des aubes de turbines aéronautiques elle consomme 60% moins de matière première et réduit de 1/3 le temps de fabrication. La complexité géométrique quasi infinie que peut réaliser le procédé ouvre de nouvelles perspectives dans l’industrie automobile et aéronautique. Les pièces fabriquées peuvent ainsi être conçues différement pour assurer une réduction de poids considérable. On peut produire facilement de séries réduites de pièces sur mesure. Les mêmes avantages sont valables dans le domaine médical, un domaine dans lequel la SLM est utilisée pour la fabrication des prothèses et des implants. La SLM peut être utilisée également pour la réparation, ce qui éliminera les magasins de pièces de réchange. Avec au total, des gains de coûts considérables.

L’Institut Fraunhofer IWS (www.iws.fraunhofer.de) étudie la fabrication additive par soudage d’un fil métallique. Le système optique mis au point utilise des sources solides (Slab, disk ou fibre) dont la puissance peut aller jusqu’à 4 kW. Le diamètre du fil varie de 0,8 à 1,2 mm. Avec un laser de 3 kW le taux de déposition pour l’Inconel 624 est de 1,3 kg/h dans la configuration froide et de 1,9 kg/h dans celle chaude. Le volume de construction est de 150-225 cm3/h.

Le LZH (Laser Zentrum Hannover, www.lzh.de) a développé un micro-système de fusion laser selective (SLM) qui permet la fabrication des micro-implants pour le médical. A voir sur leur site Internet les nombreuses applications développées par ces chercheurs.

L’ILT a développé en collaboration avec Reis Lasertec (www.reislasertec.de) un système de déposition laser de poudre métallique qui permet la variation du jet déposé. VarioClad combine des optiques flexibles avec un dispositif de déposition de poudre. Le système fonctionne avec un laser de 6 kW et dépose des couches de 0,7 à 4 mm.

 

Répondre

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l'aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur la façon dont les données de vos commentaires sont traitées.