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Euroblech 2008 : le laser à fibre confirme sa percée dans l'usinage

Industrie et  Technologies
Les lasers à fibre de puissance ont fait une forte percée dans le domaine de la découpe de tôles. Moins énergivores, plus performants et plus faciles à installer, ils remplacent avantageusement les lasers CO2.


La dernière édition du salon du travail de la tôle Euroblech, qui s'est déroulée à Hanovre (Allemagne) la semaine dernière, marque la percée du laser à fibre de puissance. Pas moins de onze sources d'IPG, qui reste pour le moment le seul fournisseur au monde de telles solutions, étaient présentées en action au salon. Certaines équipés de robots, comme celui de Reis, le spécialiste du soudage automatisé, d'autres installées sur les machines de découpe laser présentées pour la première fois comme celles d'Air Liquide Welding et Salvagnini.

La machine de découpe laser 2D Fibertome 3015 du premier est née à la suite d'une étude de marché de plusieurs années. « Conçue grâce à la simulation numérique avec le logiciel CosmosWorks, cet équipement 5 axes met en œuvre un laser à fibre de 2 kW d'IPG », explique Régis Augeraud, chef de produit/process coupage d'Air Liquide Welding.



Avec plusieurs avantages par rapport à une solution classique dotée d'une source CO2. Le rendement énergétique d'abord, plus que doublé : 8 à 12 % pour le CO2, 30 % pour le laser à fibre. La réduction sensible des coûts opératoires ensuite (diminution de la consommation électrique, l'absence de gaz lasant et de gaz de protection dans le chemin optique du laser). Mais aussi des coûts de maintenance réduits (absence de turbo-compresseur et d'opérations d'alignement des miroirs...), une vitesse de découpe plus importante à puissance identique, une emprise au sol plus faible. La machine peut être dotée d'un système automatique de chargement de tôles et de déchargement de pièces en temps masqué.

Destinée à la découpe et au marquage de pièces métalliques dans de tôles de dimensions standard 3 000 x 1 500 mm, elle usine des épaisseurs maximales comparables à celles d'une machine CO2 de 3 kW : 12 mm (aciers non alliés) ; 5 mm (aciers inoxydables) et 4 mm (aluminium). L'installation a une accélération de 10 m/s2 et une vitesse linéaire sur les axes X/Y de 100 m/min. Sa précision de positionnement est de +/- 0,1 mm/m avec une répétabilité de +/- 0,04 mm/m. Le système de commande comporte deux PC, dont un à noyaux temps réel Linux, une interface homme-machine conviviale avec écran tactile de 17" et un logiciel d'imbrication. « Une base de données épaisseurs/matières permet en outre, la réalisation de devis en temps réel », ajoute Régis Augeraud. La commercialisation de cet équipement, testé actuellement par deux sous-traitants dans les conditions de la fabrication en grande série, débutera en France en 2009. Pour un prix qui avoisinera les 380 000 euros...




Salvagnini de son côté, présentait en avant-première mondiale, la version X du système de découpe laser L1. Baptisée L1X, elle est dotée d'une source laser à fibre de 2 kW d'IPG qui comporte un résonateur constitué d'une fibre optique active (milieu laser amplificateur) dotée d'une double gaine. L'énergie est pompée par les deux côtés de la fibre au moyen de modules à diodes spécifiques, puis, grâce aux propriétés réfléchissantes de la gaine, excite la fibre optique active qui émet de l'énergie (faisceau laser). « En ce qui concerne le domaine de la découpe de la tôle, le laser à fibre est une technologie d'application récente qui présente des performances très intéressantes », expliquent les ingénieurs de Salvagnini. Bien que pour le moment cette technologie ne puisse pas être considérée comme le substitut de la source laser CO2, elle peut offrir des alternatives avantageuses pour certains types de production.

Laser à fibre vs laser CO2

Les aspects qui déterminent les avantages compétitifs les plus significatifs concernent la réduction des consommations énergétiques et l'efficacité élevée garantie par la source, ainsi qu'une simplification du chemin optique et de la source. Plus en détail, des essais ont démontré que, sur les épaisseurs minces (jusqu'à 6 mm), à égalité de performances, une source fibrée nécessite une moindre puissance (inférieure même de 50 %) par rapport à une source CO2. De plus, l'efficacité d'un laser à fibre est garantie et supérieure à 25 %, tandis que celle d'un laser CO2 est, en moyenne, inférieure à 10 %.

En ce qui concerne le chemin optique, comme le matériau des fibres optiques est transparent au proche infrarouge et opaque à l'infrarouge éloigné, il est possible de transporter le faisceau laser par fibre optique. L'utilisation de ce moyen de transport du faisceau simplifie considérablement l'architecture de la machine. En effet, le faisceau voyageant sur un câble, il n'est plus nécessaire de réaliser un chemin optique en utilisant des miroirs et la position de la source n'est plus déterminante pour définir la configuration.

La simplicité d'exécution de la source est déterminée par sa structure modulaire, à commencer par l'unique diode de pompage : cela permet de garantir une durée de vie utile de la source comparable à celle de toute la machine. Tout cela contribue à réduire les coûts de fonctionnement et d'entretien du système L1X et permet de concevoir une solution plus simple, compacte et modulable.

Du point de vue technologique, la longueur d'onde d'un laser à fibre est de 1/10 par rapport à celle d'un laser à CO2, ce qui facilite la mise au point sur les épaisseurs inférieures à 30/10 et, en conséquence, permet une vitesse de découpe supérieure et un percement plus rapide. Comme les matériaux métalliques sont en général très réflectifs au rayonnement infrarouge, la source fibrée est en mesure de découper aussi des matériaux qui sont difficilement usinables avec une source à CO2.

Mirel Scherer

Pour en savoir plus : http://www.airliquidewelding.com & http://www.salvagnini.com


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