Découpe laser de l’aluminium : tout ce que vous devez savoir !

L’aluminium est l’un des matériaux les plus répandus dans l’industrie manufacturière. Sa fabrication est de la plus haute valeur. Cependant, ce matériau est solide et la découpe peut être fastidieuse. Le fabriquer avec des méthodes de découpe à l’ancienne affecterait la précision. Par conséquent, les fabricants préfèrent découper l’aluminium au laser pour améliorer la précision.

 

Cependant, de nombreuses personnes considèrent que cette méthode de découpe au laser n’est pas adaptée à l’aluminium. Les seules raisons sont les caractéristiques de conductivité thermique et de réflectivité de ce matériau. Les méthodes de découpe au laser sont-elles efficaces pour découper l’aluminium ? Il y a beaucoup de confusion concernant cette question. Cet article va dissiper toutes ces idées fausses. Alors, commençons !

 

Présentation de la découpe laser de l’aluminium

La découpe au laser est une technologie avancée qui utilise un faisceau laser très focalisé. La tête laser dirige le faisceau sur le matériau en aluminium. Ce faisceau laser a une énergie élevée, il métallise donc et vaporise le matériau. De cette façon, la découpe et le façonnage de l’aluminium sont effectués.

 

Les méthodes de découpe conventionnelles étaient inefficaces, compromettant la vitesse et la précision. Cependant, ces méthodes de découpe au laser sont plus avancées. Elles utilisent un faisceau laser dédié pour faire fondre et vaporiser le matériau. Il est intéressant de noter que ces machines sont également équipées d’un système CNC, améliorant leur précision.

 

L’aluminium est résistant à la corrosion, solide et moins coûteux. Les fabricants le considèrent comme idéal pour la fabrication de différentes pièces. Mais leur découpe n’est pas aussi simple qu’on pourrait le penser. Ils ont une réflectivité élevée, ce qui constitue un gros inconvénient. Mais ces faisceaux laser puissants, concentrés et focalisés sont suffisamment performants pour couper ce matériau.

 

Les machines de découpe laser modernes sont équipées d’un système CNC. Le système informatisé contrôle le mouvement de la tête. L’opérateur réalise un dessin de la forme requise. Ce dessin est modifié dans des instructions codées puis transmis à l’ordinateur. Cet ordinateur utilise ces instructions codées et contrôle le mouvement de la tête.

 

En conséquence, le faisceau laser reste très focalisé. Ainsi, il ne coupe que des parties spécifiques du matériau et n’affecte pas l’ensemble du matériau en aluminium. De plus, cette découpe laser de l’aluminium est rapide et fiable. Cet usinage de l’aluminium à l’aide de machines laser CNC donne un résultat précis à 100 %.

 

Comment découper l’aluminium au laser ?

J’ai évoqué plus tôt les recoins essentiels de cette technologie de découpe laser. Mais comment fonctionne la découpe laser ? Quelles sont les étapes exactes ? Ces questions sont les moins bien comprises car ce sujet est très complexe. Mais ne vous inquiétez pas ! Je vais tout vous expliquer sur ces découpeuses et leur fonctionnement en quelques étapes simples.

 

1- Préparation du design

 

Toutes les opérations des machines CNC commencent par la création du design. Ces machines de découpe laser à commande numérique ne font pas exception. Vous devrez donc tout d’abord concevoir la forme que vous souhaitez à partir de l’aluminium. Différents logiciels peuvent être utilisés pour créer des designs spécifiques.

 

Cependant, les opérateurs utilisent un logiciel de CAO à cette étape. Pourquoi ? Parce qu’il est facile à utiliser et permet de réaliser des conceptions très précises. N’oubliez pas qu’il n’existe pas de règle absolue concernant le logiciel à utiliser. Cela dépend entièrement de votre expertise. De plus, pensez à engager un concepteur de modèles expert en CAO si vous hésitez à concevoir.

 

2- Créer des instructions programmées

 

La conception réalisée via la CAO sera convertie en instructions codées. N’oubliez pas que le système informatisé ne peut comprendre que ces instructions. Le logiciel FAO est utile pour convertir la conception en instructions codées. Une fois les instructions programmées prêtes, l’opérateur les transmet à l’ordinateur.

 

Les machines laser CNC sont équipées d’un écran informatisé dédié. C’est là que l’opérateur contrôle tout ce qui concerne ces machines. Des instructions seront également fournies sur cet écran. Le système CNC contrôlera le mouvement de la tête laser en fonction des instructions données.

 

3- Monter le matériau sur la table de travail

 

Chaque machine de découpe laser CNC est équipée d’une table de travail. C’est là que le matériau est serré. Dans notre cas, nous utiliserons de l’aluminium sur cette table de travail. Le serrage de ce matériau est essentiel. Pourquoi ? Parce que cela aidera à maintenir l’aluminium stable pendant le travail. S’il est instable, il bougera pendant le fonctionnement du laser.

 

4- Réglage des paramètres de la machine

 

Comme je l’ai dit plus tôt, les machines de découpe laser ont des écrans dédiés. L’opérateur devra mettre les paramètres spécifiques sur cet écran. Laissez-moi vous expliquer cela avec un exemple. Les feuilles d’aluminium ont des épaisseurs différentes. La tôle fine serait facile à couper et vice versa. Lorsqu’il s’agit de tôles fines, les opérateurs devront maintenir l’intensité des lasers à un niveau bas.

 

À l’inverse, les tôles plus épaisses nécessiteront des faisceaux laser plus intenses et plus puissants. La vitesse d’alimentation et la tête de coupe sont également réglées correctement. La vitesse d’alimentation correspond à la vitesse à laquelle la tête laser se déplace sur le matériau. Le réglage de la tête de coupe garantit l’angle approprié auquel la tête émet un faisceau laser.

 

5- Découpe et finition du matériau

 

Une fois tous les paramètres définis, l’opérateur allume la machine. Le système informatisé lit les instructions. En conséquence, il déplace la tête de la machine laser en conséquence. N’oubliez pas que la tête de la machine laser dicte la direction du faisceau laser. Grâce au système CNC, le mouvement de cette tête est précis selon les instructions.

 

Ainsi, les lasers iront sur le matériau exactement à l’endroit souhaité par les utilisateurs. Par conséquent, ces faisceaux couperont l’aluminium avec précision. N’oubliez pas que l’aluminium a une réflectivité élevée ainsi qu’une dissipation thermique élevée. Cependant, le système CNC des machines laser garantit que la réflectivité de l’aluminium n’a pas d’impact sur la précision.

 

Vous pensez à la HAZ (Heat Affected Zone) ? Vous n’aimerez peut-être pas ça, mais la découpe laser de l’aluminium crée une HAZ. Comme vous le savez, le faisceau laser est constitué d’une forte chaleur. L’aluminium dissipe la chaleur lorsqu’un laser le frappe. Ainsi, la chaleur ne sera pas focalisée sur des zones spécifiques et se propagera à davantage de zones.

 

En conséquence, vous verrez plus de zones affectées par une forte dissipation. Cela réduira la résistance mécanique de ce matériau. En raison de la HAZ, les fabricants soumettent la pièce découpée à un processus de finition supplémentaire. Pourquoi ? Ce processus lisse les bords et la surface du matériau en aluminium. Cependant, le processus de finition ajoute un coût supplémentaire, ce qui peut être un inconvénient.

 

Point fort : vous obtiendrez une découpe précise à 100 % avec un laser. Vous voulez de la précision ? Si oui, vous devrez faire un compromis avec une HAZ élevée. L’utilisation d’une machine laser est une sorte de compromis. Vous obtenez une excellente précision de coupe, mais leur coût global est relativement plus élevé.

 

Types de faisceaux laser utilisés dans la découpe de l’aluminium

Lorsque j’ai expliqué le processus de découpe de l’aluminium, j’ai volontairement ignoré cette information. Pourquoi ? Parce que je voulais expliquer cette sélection de faisceaux laser plus en détail. N’oubliez pas que deux types de faisceaux laser sont couramment utilisés dans les fabrications en aluminium. Ceux-ci sont les suivants :

 

• Lasers CO₂
• Lasers à fibre

 

Cependant, les lasers à fibre sont très importants dans le processus de découpe de l’aluminium. Laissez-moi vous expliquer la logique derrière leur utilisation. Comme vous le savez, l’aluminium a une réflectivité élevée. Il réfléchit donc davantage les faisceaux laser qui frappent sa surface, n’est-ce pas ? Cependant, ces lasers à fibre ont des longueurs d’onde très courtes.

 

Le matériau en aluminium absorbe rapidement la plupart de ces lasers en raison de leur courte longueur d’onde. Donc, une réflexion très minime du faisceau. À l’inverse, les lasers CO₂ ont une longueur d’onde longue d’environ 10,6 µm. L’absorption d’un faisceau laser à longueur d’onde aussi longue est fastidieuse. Ainsi, l’aluminium réfléchira la plupart de ces faisceaux. Ainsi, les faisceaux laser à fibre sont utilisés dans la découpe de l’aluminium.

 

FrançaisDéfis de la découpe laser de l’aluminium

 

La découpe de l’aluminium avec une machine laser est possible. Mais cette découpe n’est pas aussi fluide qu’on pourrait le penser. Pourquoi ? Parce que le matériau aluminium a certaines propriétés définies qui vont à l’encontre de la découpe laser. Dans la section ci-dessous, j’expliquerai les propriétés de l’aluminium.

 

N’oubliez pas que ces propriétés rendent la découpe laser difficile mais pas impossible. Les fabricants découpent et façonnent l’aluminium avec des lasers à plus grande échelle.

 

1- Haute réflectivité

 

Combien de fois ai-je dit cela dans cet article ? Vous vous en souvenez par cœur si vous êtes prêt depuis longtemps. L’aluminium a une réflectivité élevée. Cela signifie que le laser ou les rayons qui frappent la surface de l’aluminium rebondissent. Cette réflexion du laser est terrible si elle peut également affecter le fonctionnement de la machine.

 

Solution : Les fabricants utilisent des faisceaux laser à courte longueur d’onde pour couper l’aluminium. Ces faisceaux sont faciles à absorber et l’aluminium ne réfléchit pas la plupart de ces rayons. Cela résout dans une certaine mesure le problème de la réflectivité élevée de l’aluminium.

 

2- Résistance et épaisseur

 

L’aluminium n’est pas un matériau faible. Au lieu de cela, il est super résistant et ses feuilles varient en épaisseur. Les feuilles minces d’aluminium ne posent aucun problème lors de la découpe au laser. Cependant, certaines feuilles d’aluminium sont très épaisses et la découpe de ces feuilles peut être délicate.

 

Cependant, la fabrication utilise des machines laser à haute puissance, qui émettent des faisceaux à haute énergie sur le matériau. Ces rayons laser intenses coupent facilement les matériaux épais. N’oubliez pas que vous devrez ajuster la puissance du laser à chaque fois en fonction de l’épaisseur. La fine feuille d’aluminium nécessitera un faisceau laser avec moins d’énergie, et vice versa.

 

3- Dissipation thermique

 

C’est l’un des plus grands défis auxquels les fabricants sont confrontés lors de la découpe laser de l’aluminium. Avez-vous déjà entendu parler de la « zone affectée par la chaleur » ? Ces zones autres que l’emplacement cible deviennent faibles en raison de l’impact du laser. Laissez-moi vous expliquer comment les propriétés de l’aluminium posent un problème. L’aluminium a une conductivité thermique élevée.

 

Ainsi, l’aluminium dissipe toute la chaleur lorsqu’un faisceau laser frappe la surface. En termes simples, la chaleur d’un laser ne reste pas focalisée à un endroit précis. En conséquence, davantage de zones de matériau en aluminium sont impactées par la chaleur. C’est pourquoi vous avez tendance à voir ces zones dangereuses qui fragilisent le matériau. Existe-t-il une solution à cette conductivité thermique plus élevée de l’aluminium ?

 

Oui, les machines laser CNC modernes sont très capables de gérer ce problème. Leur système informatisé contrôle le bombardement des faisceaux laser. De plus, ces faisceaux sont puissants, concentrés et focalisés. Par conséquent, ils n’affectent que des zones très ciblées au lieu de plus de matière. Cette machine réduit la zone dangereuse, mais ce n’est pas une solution à 100 % anti-HAZ.

 

Point saillant rapide : vous remarquerez peut-être des bords rugueux si vous coupez de l’aluminium avec ces lasers. Ceux-ci sont dus aux problèmes de dissipation thermique de l’aluminium. Ces pièces subissent un processus de finition supplémentaire. Ce processus élimine ces surfaces rugueuses et garantit la douceur. Cependant, il ajoute un coût supplémentaire à la découpe de l’aluminium.

 

Avantages de la découpe laser CNC de l’aluminium

 

Avez-vous déjà compris les tenants et les aboutissants de ces procédés de découpe laser ? Vous pourriez dire que cette découpe laser de l’aluminium n’est pas très efficace. L’aluminium ne supporte pas cette découpe laser car elle présente certaines limites. Pensez-vous que oui ? Si c’est le cas, vous avez tort. Les machines laser CNC sont une excellente méthode de fabrication de l’aluminium.

 

Voici pourquoi je soutiens cette méthode de découpe :

 

• Les machines laser CNC offrent une précision de 100 % lors de la découpe de matériaux en aluminium.
• Ces machines peuvent couper de l’aluminium de n’importe quelle taille et épaisseur. Vous pouvez augmenter et diminuer la puissance de leur laser
• La méthode de découpe laser est fluide et rapide. Vous obtiendrez la pièce souhaitée très rapidement et avec précision.
• Les machines laser à commande numérique ne produisent aucun déchet lors de la découpe. Elles découpent exactement la pièce dont vous avez besoin.

 

Les inconvénients sont donc peu nombreux et les avantages sont divers. Les fabricants peuvent facilement s’attaquer aux limitations potentielles des matériaux en aluminium. Par conséquent, l’utilisation de la découpe laser augmente. Les petites et grandes entreprises utilisent ces méthodes pour fabriquer de l’aluminium.

 

Foire aux questions

 

Peut-on découper l’aluminium au laser ?

Oui, les lasers ont une énergie élevée, ils peuvent donc facilement découper les matériaux en aluminium. Ces lasers découpent avec précision et garantissent un délai d’exécution rapide.

 

Comment fonctionne la découpe laser de l’aluminium ?

La machine laser émet un faisceau laser de haute puissance sur la surface de l’aluminium. Ces faisceaux font fondre et vaporisent le matériau là où ils frappent. La découpe laser de l’aluminium offre des résultats précis, réduisant ainsi le gaspillage de matériau.

 

La découpe laser de l’aluminium est-elle coûteuse ?

Oui, la découpe laser de l’aluminium est coûteuse par rapport aux méthodes traditionnelles. Vous devrez acheter une machine de découpe laser dédiée, ce qui est cher. Cependant, ces machines sont rentables à long terme. Vous pourrez découper l’aluminium rapidement. Cela améliorera votre productivité et votre efficacité.

 

Conclusion

Laissez-moi dissiper la confusion populaire : les lasers peuvent découper l’aluminium de n’importe quelle épaisseur. De nombreuses personnes pensent qu’il n’est pas possible de découper l’aluminium au laser. C’est faux : différentes machines de découpe laser de différentes puissances sont disponibles. De plus, certaines machines de découpe laser à commande numérique par ordinateur (CNC) offrant une précision de 100 % sont également disponibles. Ce guide couvre tous les détails minutieux de ces machines.