Comment choisir le meilleur graveur laser à fibre

Savoir choisir le bon graveur laser pour votre application n’est pas très compliqué. Si vous êtes prêt à en apprendre sur les bases de la gravure laser à fibre, vous pourrez rapidement identifier ce dont vous aurez besoin.

La première chose à savoir est qu’un « graveur laser » n’existe pas à part entière. En effet, vous aurez peut-être besoin d’un laser à fibre pour effectuer de la gravure laser sur votre pièce de métal, mais ce laser pourrait également être configuré pour effectuer du nettoyage laser ou pour diverses autres applications de marquage. 

Dans cet article, vous trouverez la réponse aux questions suivantes :

• Quels sont les types de laser à fibre?
• Quelle puissance laser vous est nécessaire?
• Comment choisir un système de marquage laser à fibre?
• Pourquoi choisir un laser à fibre pour effectuer de la gravure?
• Comment fonctionne la technologie laser?

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Quels sont les types de laser à fibre?

Chaque type de laser à fibre est une combinaison d’une source laser, un faisceau laser de sorties, une configuration de lentille et des paramètres laser. C’est pour cette raison qu’il y a une grande variété de laser à fibre qui offre des bienfaits différents. Choisir la bonne technologie est critique dans l’obtention de résultats optimaux.

La source laser

La source laser comprend une fibre optique qui peut être dopée avec différents éléments de type terre rare pour générer une longueur d’onde spécifique. En sachant quelle source laser et sa longueur d’onde, il est possible de rapidement identifier si ce laser à fibre est adéquat pour votre application. Jetons un coup d’œil aux exemples les plus communs :

• Le laser à fibre dopé à l’Ytterbium produit une longueur d’onde de 1064 nm, ce qui les rend idéaux pour le traitement des matériaux comme les métaux. C’est ce type de laser que Laserax utilise pour les applications de marquage ou nettoyage laser.
• Le laser à fibre dopé au Thulium produit une longueur d’onde de 1940 nm et peut être utilisé pour des applications médicales ainsi que pour du marquage de plastique.
• Le laser à fibre dopé à l’Erbium produit une longueur d’onde de 1550 et est commun dans l’industrie de la télécommunication. C’est ce laser qui nous fournit l’internet haute vitesse et les protocoles de VOIP, mais n’est pas utilisé pour du marquage laser.

L’utilisation de laser à fibre est répandue dû aux différentes longueurs d’ondes qu’ils peuvent générer. La première étape devrait être de vérifier la source laser pour évaluer ses applications potentielles. Ceci pourrait vous empêcher d’acheter un laser qui ne peut pas graver votre matériel. Par exemple, si vous devez marquer des plastiques ou d’autres matériaux organiques, vous aurez besoin d’un marqueur laser au CO2.

La sortie du faisceau laser

Lorsque vous vous procurez un laser, vous devez vérifier si le faisceau de votre laser est pulsé ou continue. Certains systèmes de marqueur laser industriels peuvent changer d’un mode à l’autre.

Jetons un coup d’œil aux types de faisceaux laser plus attentivement :

• Les faisceaux laser pulsés génèrent de hauts pics d’énergie qui sont idéaux pour graver de façon permanente un marquage sur une pièce ou percés des petits trous sans faire fondre la surface environnante.
• Les faisceaux laser continus génèrent plutôt un flux constant d’énergie. C'est donc un type de laser parfait pour les applications de soudure laser, le forage laser ou la découpe au laser.

Configuration de la lentille et paramètres laser

Les experts laser optimisent la configuration de la lentille et les paramètres laser pour différents surface de travail des matériaux et processus manufacturiers. La configuration de lentille peut inclure la distance focale, la vitesse de balayage, la taille du point laser, la distance de marquage et ainsi de suite. Les paramètres laser peuvent inclure le diamètre et la qualité du faisceau, la durée de l’impulsion, le nombre de passes laser et ainsi de suite.

Laserax offre différentes configurations optimisées pour son laser à fibre dopé à l’Ytterbium tout dépendant du métal qui doit être gravé. Si vous êtes intéressé à savoir comment les paramètres laser ont un impact sur le processus laser, vous pouvez lire cet article sur l’ablation laser.

Quelle puissance du laser vous est nécessaire?

Pour connaitre quelle puissance du laser vous avez besoin, vous devez premièrement savoir quel est votre temps de cycle pour votre opération de marquage laser. Plus on augmente la puissance d’un laser, plus on augmente la rapidité du processus de marquage. Si vous êtes contraint par un temps de cycle plus court, une machine de gravure laser à haute puissance peut être un bon investissement. Sinon, vous pouvez opter pour une station de marquage laser à plus basse puissance.

Mis à part la puissance laser, plusieurs facteurs ont une influence sur le temps de gravure. En voici une liste :

• La police utilisée pour votre texte et chiffre
• La taille de la surface de gravure
• Le matériel qui doit être gravé (par exemple, l’aluminium est beaucoup plus facile et rapide à graver que de l’acier).
• Le choix d’avoir un code blanc en arrière-plan pour améliorer le contraste de votre code-barre, code data matrix ou QR.
• Le processus de marquage (par exemple, la gravure profonde de numéro d’identification unique exige beaucoup plus de temps qu’une gravure standard).

Les estimés de temps pour la gravure laser peuvent vous donner une idée générale de la puissance laser requise. Cependant, puisqu'il y a plusieurs facteurs qui ont une influence le temps de gravure, vous aurez habituellement besoin d’en discuter avec un expert laser qui vous aidera à déterminer la puissance laser nécessaire pour votre application.

Tout dépendant de votre temps de cycle, Laserax peut vous offrir un laser à fibre pulsé allant jusqu’à 500W de puissance pour rencontrer vos exigences les plus sévères en temps de marquage. Un laser 100W est généralement suffisant pour rencontrer les requis en temps de cycle de la plupart des applications industrielles.

Trucs pour choisir un système de marquage au laser à fibre

Avant de choisir un système de marquage au laser, vous devez habituellement vous informer sur votre processus manufacturier. Les trucs énoncés ci-bas vous aideront à déterminer non seulement quel type de système nécessaire, mais également comment votre système doit être configuré.

1. Listez les matériaux qui devront être gravés. Même si un grand éventail de métaux peut être marqué avec un laser à fibre (tel que l’aluminium, l’acier et l’acier inoxydable), chaque alliage a leurs propriétés uniques qui peuvent impacter l'interaction entre le faisceau laser et la surface.
2. Déterminez l’information qui devra être gravée et vos besoins en traçabilité. Cette information peut comprendre le poids, un numéro de pièce, un numéro de moule, une date, un temps et ainsi de suite.
3. Déterminez le type de marquage qui doit être gravé. Ceci peut comprendre le texte, les caractères alphanumériques, les logos et les codes de type data matrice.
4. Déterminez combien de temps vous avez pour l’opération de gravure. Même un estimé sommaire peut être utile pour évaluer la puissance laser nécessaire pour votre application.
5. Commencez à réfléchir aux options laser. Les solutions de gravure laser peuvent comprendre une enceinte de sécurité laser sur votre zone de travail, un IHM pour facilement ajuster le laser pour plusieurs opérations différentes, un système de filtration et d’extraction des poussières, une lame à air qui prévient l’accumulation de poussières sur la lentille et plusieurs autres.
6. Identifiez l’indice IP dont vous avez besoin. Ceci est dicté par l’environnement où la machine de marquage au laser à fibre sera intégrée. Les usines de coulés, par exemple, exigent un niveau de protection plus élevé que les lignes d’assemblage. Certains lasers ont une meilleure protection contre la poussière et les jets de liquides.
7. Identifiez la certification électrique qui est exigée dans votre pays. Comme n’importe quel équipement électrique, si le laser ne rencontre par les exigences électriques, il peut être interdit d’installer la machine. Par exemple, la certification « UL » est en place aux États-Unis; la certification « CE » en Europe; et la certification « CSA » au Canada.

Lorsque vous aurez une liste de laser qui vous intéresse, cette information ci-haut pourra vous aider à rapidement identifier quel laser rencontre vos exigences.

Pourquoi choisir un laser à fibre pour faire de la gravure sur les métaux?

Les lasers à fibres ne sont pas la seule option pour faire de la gravure sur des métaux. D’autres types de laser (tel que le laser Nd : YAG) peuvent produire une longueur d’onde similaire au laser à fibre et ainsi peuvent être utilisés pour les mêmes applications. Alors pourquoi faudrait-il choisir un laser à fibre?

Différents lasers peuvent être configurés de différentes façons et donc offrir des avantages uniques. Les lasers à fibre ont les avantages suivants :

• La fibre optique produit un faisceau de haute qualité (en d’autres mots, le faisceau laser est mieux focalisé) grâce à leurs propriétés de guidage optique. Ainsi, les lasers à fibre sont plus efficaces pour la gravure de métaux.
• Ils ne consomment que très peu d’énergie et ne produisent que très peu de chaleur.
• Ils sont compacts
• Ils ont un coût de possession ainsi qu’un besoin de maintenance très bas, ce qui les rend idéaux pour une ligne de production automatisée. Les manufacturiers n’auront pas besoin de les recalibrer pour qu’ils maintiennent leur efficacité dans le temps.
• La source laser à un temps moyen entre pannes très hautes (100 000 heures). Ceci signifie que le laser à fibre à une durée de vie de 10 ans à temps plein avec les mêmes résultats de haute qualité.

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Comment fonctionne la technologie du laser à fibre?

Comprendre la technologie laser peut vous aider à prendre une meilleure décision lorsqu’il s’agit d’acheter un laser. Afin d’expliquer comment chaque composante fonctionne, explorons le trajet d’un faisceau laser en commençant par la diode laser, ensuite la fibre optique et finalement le matériau qui doit être gravé.

La pompe

Le faisceau laser débute son trajet quand la diode laser émet de la lumière. En passant dans la fibre optique, la lumière se déplace jusqu’au milieu de gain, le pompant ainsi de photon qui, à leur tour, excite les photons déjà présents dans le milieu de gain. Ce phénomène génère une accumulation d’énergie.

Le module résonateur

Lorsque les photons rentrent dans le module résonateur, ils rebondissent entre deux réseaux de diffraction de Bragg. Un réseau de diffraction de Bragg est une section de la fibre optique avec des bandes de plus faible densité qui ainsi contrôlent quelle longueur d’onde est réfléchis et quelle est transmise. Ils agissent comme un miroir sélectif.

L’un des réseaux de diffraction de Bragg est semi-réfléchissant, ce qui signifie que seulement les photons d’une longueur d’onde précise peuvent passer. Ses photons créent le faisceau laser. Pour notre laser à fibre dopé d’ytterbium, ce ne sont que les photons avec la longueur d’onde 1064 nm qui peuvent être transmis.

Le transport du faisceau

Avant que le faisceau laser génère un marquage permanent sur la zone de gravure, il doit traverser une lentille et parfois, un élargisseur de faisceau – ses deux composantes se retrouvent à l’intérieur de la tête laser.

La lentille focalise le faisceau à un seul endroit lui permettant ainsi de générer suffisamment d’énergie pour la gravure. L’élargisseur de faisceau, d’autre part, élargit la taille du faisceau (habituellement nommé la taille du point laser).

Un faisceau de plus grande taille à une plus grande tolérance aux variations du positionnement des pièces ce qui évite des ajustements entre deux marquages. Puisque la plupart des lasers à fibre ont une faible tolérance aux variations du positionnement des pièces, il est important de prêter attention à la configuration optique lorsque vous devez vous procurer un laser à fibre.

Les lasers à fibre dirigent le faisceau vers une région spécifique de votre pièce utilisant des miroirs. Ses miroirs sont contrôlés en utilisant des « moteurs galvanométriques » (ou galvos), un type de moteur spécial qui peuvent déplacer le faisceau laser avec une haute précision et en grande vitesse. Le trajet du faisceau laser termine son trajet lorsqu’il quitte la tête laser et frappe une surface.

La dernière étape : choisir un laser

Lorsque vous devrez acheter un laser, gardez en tête que le type de source laser ainsi que le type de faisceau, pulsé ou continu, dont vous aurez de besoin. Faites-vous une idée du temps de marquage disponible et assurez-vous d’avoir recueilli les autres informations de base (matériaux, besoin de traçabilité, type de marque, options laser, certifications exigées et ainsi de suite) pour comprendre les requis de votre application.

Lorsque vous aurez toutes ses informations, faites des tests sur des échantillons avec plusieurs compagnies. Ceci va vous permettre de prendre une décision informer et choisir le meilleur laser pour votre application.

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