O corte a laser é um processo de fabricação que consiste em cortar o material com uma grande quantidade de energia gerada por um laser e concentrada em uma superfície muito pequena. Esta tecnologia é destinada principalmente para cadeias de produção industrial, mas também pode ser adequada para lojas, estabelecimentos profissionais e locais de fabricação de terceiros .
A atuação do corte a laser está em constante evolução: diversificação de materiais, aumento da espessura do corte, finalização do acabamento. Esses critérios de melhoria estão ligados em particular ao progresso feito no campo das fontes de laser.
O laser pode ser pulsado (fonte tipo YAG ), contínuo (fonte de CO 2 ou nitrogênio).
A focalização de um feixe de laser permite elevar a temperatura de uma pequena zona da matéria, até a vaporização. A potência de um laser varia de acordo com o material a ser cortado e sua espessura.
A zona afetada termicamente (ou ZTA) pelo feixe de laser é relativamente pequena, o que explica a pouca deformação sofrida pelas peças cortadas. O material cortado muda sua natureza química no ponto de impacto do laser e geralmente se torna mais áspero. A título indicativo, a ZTA é da ordem de 0,3 mm em um material metálico.
É muito comum o uso de um gás adicional ( Argônio , Nitrogênio , CO2 ) na área de corte para melhorar sua eficiência: seja para repelir os detritos de corte a fim de manter uma área de trabalho limpa, seja para neutralizar a ZTA e evitar a formação de chamas , seja para promover o corte por oxidação.
Este processo permite o corte preciso, limpo e rápido de muitos materiais até 25 mm .
O corte é geralmente feito em placas de material por máquinas de três eixos. No entanto, muitas vezes é possível adicionar um quarto eixo que torna possível fazer gravações em revolução.
Desde o surgimento das fontes de laser, os fabricantes estão interessados na mecânica que permitiria sua integração em uma máquina-ferramenta .
Os obstáculos encontrados são a potência disponível das fontes de laser e sua compactação. Esses obstáculos foram removidos em 1967, quando Peter Houldcroft inventou o processo de corte com gás auxiliar e bico de foco.
Desde então, o avanço tecnológico tem permitido que o processo de corte a laser se espalhe muito rapidamente na indústria mundial.
Desde 2008, a redução no preço das máquinas de corte a laser e o surgimento do conceito Do It Yourself ajudaram a popularizar essa tecnologia entre o público em geral e torná-la acessível aos artistas e entusiastas do faça você mesmo. Muitas funções criativas usam o corte a laser para criar maquetes e dar vida às ideias.
Existem vários tipos de classificação de tecnologias de laser.
Os pontos comuns que permitem agrupamentos em famílias grandes são:
Lasers usados na indústria para corte são principalmente fonte de CO2, fonte YAG e lasers de fibra.
Atualmente, os lasers com fonte de CO 2 são amplamente usados na França . Eles possibilitam cortar muito mais material e a uma velocidade maior do que os lasers pulsados.
As aplicações militares concentram a maioria dos investimentos em P&D neste campo, principalmente nos Estados Unidos.
Nas áreas de sinalização e decoração, o corte de madeira e polímero é muito comum.
A partir da década de 2000, os lasers começaram a entrar no campo do público em geral, em particular por meio da personalização em massa . As aplicações de corte a laser aplicam-se a medalhas, itens promocionais, joias ou até garrafas de bebidas espirituosas.
Em 2007, as técnicas evoluíram enormemente, a potência dos lasers de corte de CO 2 ultrapassa 6kW.
Qualquer material pode ser cortado a laser: metal, têxtil, papel, papelão, cerâmica, compósito, couro, vidro, etc. Comprimentos de onda específicos foram desenvolvidos para obter uma renderização otimizada em cada material.
No entanto, certos materiais têm propriedades que tornam sua reação ao laser mais complexa: por exemplo, prata e cobre, devido às suas propriedades reflexivas. É sempre importante qualificar a adequação entre o laser e o material.
O corte de metal é o campo de atividade mais importante. Neste setor, complementa outros processos como corte ou puncionamento por jato de água em alta pressão .
Ao usar um laser para perfurar materiais, é aconselhável manter uma razão de proporcionalidade igual entre o diâmetro da perfuração e a espessura do material.
A escolha do laser leva em consideração critérios de desempenho como velocidade de corte, integração em uma linha de produção e renderização final nos materiais.
A potência de um laser varia de acordo com o material a ser cortado e sua espessura. É um parâmetro importante no processo de corte a laser: quanto maior a potência, maior o impacto no material. A alta potência pode permitir maior velocidade de corte em algumas configurações. Os lasers comumente usados têm uma potência de 4000 watts, mas as fontes podem variar de alguns watts a mais de 16 kW .
As máquinas-ferramentas de corte a laser são programáveis e podem ser integradas a uma linha de produção. Escravos de um computador pessoal , eles deixam a linha de produção para se integrar a um ambiente de criação, por exemplo em um Fab-lab , em conexão com uma impressora 3D ou outras ferramentas para produzir uma grande variedade de peças ou objetos. '
O laser permite variar a forma do corte à vontade.
Freqüentemente, é possível gravar texto com a mesma máquina. O software de pilotagem com funções de criação e visualização é então usado para formatar um texto ou elemento gráfico.
A maior limitação do laser é o efeito térmico associado à operação de corte e marcação. São necessárias técnicas específicas de resfriamento do material a ser cortado: seja adaptando a velocidade, seja fornecendo um gás adequado, seja otimizando os parâmetros do laser.
O conhecimento das regras de segurança é um pré-requisito para usar um laser. Para efeito de comparação, um laser Classe II potencialmente perigoso tem uma saída de menos de 1 mW.
Devido ao custo de uma máquina-ferramenta a laser, pouco acessível ao público em geral, às normas de segurança e ao nível de tecnicidade exigida para preparar os trabalhos de corte, muitas empresas oferecem seus serviços para atender aos pedidos de particulares, sejam estes na loja , workshop ou online.
Trabalhos de corte a laser CO 2 para materiais orgânicos estão entre as solicitações mais populares e oferecendo os preços mais baixos. Esses serviços são geralmente utilizados para espessuras baixas (1 a 6 mm).
Os sites online permitem a compra de serviços de corte.
Os custos operacionais tornaram-se muito baixos graças ao forte aumento da produtividade das máquinas .
O laser é um mercado mundial dominado por três potências: Alemanha, EUA e China.
A frota francesa de máquinas de corte a laser CO 2 instaladas está se aproximando de 2.000 unidades, com cerca de 200 novas máquinas por ano .
Historicamente, o mundo do laser foi dominado por lasers de CO 2, que ainda constituem a maior parte do parque industrial. Essa tecnologia é prerrogativa de grandes grupos industriais como Coherent, Rofin-Synrad Technologies e Trumpf.
O desenvolvimento de tecnologias como os lasers de fibra permitiu o surgimento de um mercado alternativo, com grupos industriais como o IPG.
Ao mesmo tempo, vários grupos se especializaram na integração de fontes de laser em máquinas industriais. A Gravotech é, por exemplo, uma das maiores integradoras globais, com cerca de € 110 milhões de faturamento em 2013.
Estas máquinas são principalmente utilizadas por PME especializadas na subcontratação de chapas metálicas. O custo do equipamento varia de 200.000 euros para uma máquina usada reconstruída a mais de 1 milhão de euros para a mais potente, a mais eficiente e a mais automatizada com robô de descarga e triagem de peças.
Os subcontratados geralmente faturam seus serviços com base no tempo real gasto no corte das peças. O valor horário varia de 50 € a várias centenas de euros dependendo do processo de corte utilizado (baixa ou alta pressão de nitrogênio , dependendo do material e / ou da vontade de não haver oxidação na lâmina).
Existem plataformas de corte a laser online como www.john-steel.com, www.la-decoupe.com, www.easymetal.fr Esses sites permitem por meio de um configurador escolher os materiais, a espessura, dimensionar a moeda e pagar online .