20 Août 2014  |  Usinage
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 05/2014

Les systèmes laser pour l’usinage des matériaux

Après que les fabricants de systèmes laser aient été pressés des décennies durant d’offrir davantage de puissance à moindre coût, une nouvelle tendance semble se dessiner. Les systèmes laser n’arrêtent pas de se diversifier et les soucis budgétaires font place aux choix de performance, de qualité et de souplesse d’utilisation.

Lors de LASYS 2014, le salon professionnel international pour l’usinage des matériaux par laser, qui ouvrira ses portes du 24 au 26 juin au parc des expositions de Stuttgart, les exposants de la branche laser présenteront un vaste éventail d’applications et de matériaux pour lesquels les systèmes laser sont utilisables. Ainsi en 2012, le marché mondial de ce secteur avait augmenté de 9 % en glissement annuel, pour atteindre 7,9 milliards d’euros.
Les systèmes laser de macro-usinage représentent la majeure partie de ce marché, c’est-à-dire environ trois quarts. Les applications de micro-traitement laser se partagent le quart restant, mais elles deviennent de plus en plus intéressantes. Ces chiffres sont basés sur les indications du groupe de travail «Laser et procédés pour l’usinage des matériaux» du VDMA, l’association d’ingénierie allemande.
 
Les systèmes à diode laser, comme ceux de Laserline, se distinguent par leur rendement global élevé. Le système LDF 4000-8 avec convertisseur de faisceau a une puissance de 4 kW.
 
Les systèmes laser améliorent les procédés de production
Le rythme soutenu du marché s’explique principalement par le fait que les constructeurs et les propriétaires d’installations de fabrication se laissent gagner par cette nouvelle conviction: les systèmes laser contribuent à améliorer l’efficacité et la productivité d’une machine ou d’une installation. « Il faut se focaliser sur le processus de production dans sa totalité pour réellement distinguer le gain d’efficacité », constate Gerhard Hein, le directeur du groupe de travail Laser et procédés au sein du VDMA.
Les raisons en sont évidentes: utilisation optimisée des matériaux avec consommation moindre des ressources grâce à l’usinage des matériaux au laser, meilleure qualité d’usinage avec moins de travaux de reprise, vitesse de fabrication élevée, souplesse maximale et quasi élimination du temps de changement d’outil.
 
Le rechargement laser évince de plus en plus les procédés de durcissement conventionnels dans le domaine du traitement industriel de l’acier, pour l’enduction de cylindres de laminoir, par exemple. Precitec est un spécialiste de la technologie de soudure par dépôt au laser. Le faisceau laser produit une couche de matière absolument étanche et adhérant parfaitement au substrat.
 
Des technologies élaborées avec la diode laser
Des technologies de plus en plus élaborées repoussent les limites de l’efficacité. À ce titre, prenons l’exemple de la diode laser utilisée ces derniers temps pour de plus en plus d’applications. La conversion directe d’énergie électrique en énergie optique permet d’obtenir un rendement global particulièrement élevé. Suite à une nouvelle poussée de la densité de puissance au cours des dernières années, les diodes laser sont aussi utilisées maintenant pour les applications de soudage profond et pour le soudage de tôles galvanisées et de l’aluminium, dans l’industrie automobile, par exemple. En effet, les soudures sont particulièrement solides, efficaces et nécessitent très peu de retouches, en raison des bonnes propriétés d’absorption de la lumière des diodes laser. Ainsi, la société Laserline continuera d’étendre ses activités de développement des diodes laser à d’autres champs d’application spécialisés.
 
Le rechargement laser détrône les procédés de durcissement
Les diodes laser d’une puissance plus élevée sont capables de souder à des vitesses assez importantes, pour les joints de brasage des toits de carrosserie dans l’industrie automobile, par exemple. Pour la réalisation de couches de protection anti-abrasion, elles peuvent travailler à une vitesse de dépôt élevée.
Le rechargement laser est un excellent exemple qui montre comment les systèmes laser remplacent de plus en plus les méthodes conventionnelles. «Le rechargement laser évince les procédés de durcissement conventionnels dans le domaine du traitement industriel de l’acier, pour l’enduction de cylindres de laminoir, par exemple», explique Daniel Wildmann, directeur de la distribution et du marketing de Precitec KG.
Le rechargement des têtes de forage et des vérins hydrauliques sont d’autres exemples d’application. Le rechargement au laser est un procédé qui améliore la résistance à l’usure, à la corrosion et aux chocs des pièces en métal. Cette technique consiste à projeter une poudre métallique dans un faisceau laser de forte puissance. La poudre fond en vol sous l’effet du laser et va se déposer sur la pièce à traiter.
 
Les systèmes compacts MFT 80 de Swisstec avec un laser femtoseconde ne nécessitent qu’une petite partie de l’espace de construction initial et consomment moins d’énergie. Ils permettent de réaliser des stents en polymère à une vitesse de coupe très élevée – sans bavures ni scories.
 
Des systèmes laser à impulsions ultracourtes
Ces dernières années, les lasers à impulsions ultracourtes ont fait beaucoup parler d’eux. Ils sont de plus en plus nombreux à sortir des laboratoires pour rejoindre la fabrication industrielle. Cette catégorie inclut les lasers pulsés ayant des largeurs d’impulsion de l’ordre de la picoseconde et de la femtoseconde. Ils sont destinés notamment au micro-usinage, pour la production de semi-conducteurs, d’écrans haute résolution, de panneaux solaires, de dispositifs médicaux, ainsi que pour le secteur aérospatial.
«Cette catégorie de lasers ne développe tout son potentiel que si le système entier peut être industrialisé et adapté aux utilisateurs», souligne Eduard Fassbind, PDG de Swisstec Micromachining AG. C’est pourquoi cette entreprise suisse vend ses lasers femtoseconde rapides et ultra précis selon un concept modulaire adapté aux besoins de l’utilisateur. Des unités de refroidissement compactes basées sur des modules Peltier ne nécessitent plus qu’une petite partie de l’espace de construction initial et consomment aussi moins.
 
Un perçage dans une plaquette de circuit imprimé prise au microscope électronique à balayage. Un laser à impulsions ultracourtes de Trumpf perce 1000 trous par seconde.
 
Traversées dans les PCB à grande vitesse
La viabilité industrielle est le premier impératif des lasers et des systèmes laser dans la fabrication des semi-conducteurs, car les conditions de fabrication, pour la production de plaquettes de circuits imprimés, par exemple, doivent être parfaitement maîtrisées. «Les utilisateurs de la filière des semi-conducteurs exigent une très grande fiabilité de la régulation de la puissance laser et une très grande stabilité entre les impulsions», déclare Klaus Löffler, directeur de la distribution internationale chez Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH.
Les plaquettes PCB modernes à plusieurs couches en sont un exemple d’application typique. La circuiterie est réalisée au moyen de trous de traversée d’un diamètre inférieur à 100 μm, qui sont ensuite remplis de cuivre. Trumpf a mis au point une commande qui surveille chaque impulsion du laser et qui maintient le niveau de puissance et d’énergie requis, indépendamment des influences extérieures. Ce qui permet d’obtenir des résultats parfaitement reproductibles sur la pièce à usiner, y compris avec un mélange complexe de cuivre, de fibres de verre et de résine. La puissance de crête élevée des impulsions ultracourtes fournie par ces lasers permet de traiter ces systèmes composites en une seule opération. La géométrie et la qualité recherchées sont atteintes, à une vitesse dépassant 1000 trous par seconde.
 
Quatre salons en parallèle
Parallèlement à LASYS, le parc des expositions de Stuttgart accueillera Automotive, le salon des sous-traitants de la branche automobile, O&S, le salon international pour les traitements de surfaces et les revêtements, ainsi que parts2clean, le salon du nettoyage industriel des surfaces et des pièces.
 
www.lasys-messe.de
www.ounds-messe.de
www.parts2clean.de
http://www.testing-expo.com/europe/french/


12 Avril 2019  |  Usinage

Un centre d’usinage pour la construction de matrices et d’outils

Grâce à sa stratégie de standardisation et au centre d’usinage C 22 UP de Hermle, la division de construction d’outils et de moules de WMF Group a rationalisé sa fabrication dans le domaine de la construction de matrices et d’outils, libérant ainsi des capacités pour les prestations de service destinées aux clients externes.
23 Mai 2018  |  Usinage

Une nouvelle nuance de fraisage

La nouvelle nuance de fraisage indexable KCSM40 de Kennametal offre une productivité accrue à des vitesses de coupe élevées et avec des résultats reproductibles.
POLYMEDIA SA | Chemin de la Caroline 26 | 1213 Petit-Lancy | Genève | T: +41 22 879 88 20 | F: +41 22 879 88 25 | info@polymedia.ch