Lasers CO2, lasers à fibre et lasers UV – Quelle est la différence ?

Les lasers à fibre sont l’option idéale pour le marquage de pièces, la gravure et en particulier le métal. Ils sont très bien implantés dans de nombreuses industries et se retrouvent souvent sur les lignes de fabrication, les ateliers et plus encore, partout dans le monde. Les lasers à fibre fonctionnant dans la région de 1 μm ont la capacité de marquer pratiquement tous les métaux que l’on trouve dans l’industrie. Grâce à son architecture stable, à la qualité de son faisceau, à sa puissance de sortie élevée et à son efficacité, il n’est pas étonnant que le laser à fibre soit le laser de marquage le plus couramment utilisé sur le marché à ce jour. 

Fonctionnant à la longueur d’onde de 1 064 nm, ils sont très bien adaptés aux métaux, mais peuvent également fonctionner sur un éventail beaucoup plus large de matériaux. C’est pourquoi ils constituent le choix le plus courant pour les marques de traçabilité telles que les codes à barres, les codes QR et le texte. De plus, leur utilisation pour d’autres graphiques sur des éléments tels que des articles personnalisés, des interrupteurs, des téléphones, des bijoux, devient de jour en jour plus populaire.

Comment fonctionnent les graveurs laser à fibre?

Lorsqu’un laser à fibre rencontre un objet, il évapore le matériau de surface pour exposer un matériau plus profond, essentiellement «sculpté» par des changements chimiques et physiques. Ces changements sont causés par l’énergie lumineuse (photons) réagissant dans la zone cible.

Les lasers à fibre possèdent une efficacité de conversion électro-optique élevée, ce qui signifie qu’ils convertissent une plus grande partie de l’énergie en lumière (par rapport au CO2). En réalité, cela signifie que les systèmes laser à fibre nécessitent moins d’énergie pour agir sur un matériau, ce qui se traduit par une faible consommation d’énergie pour une machine de marquage laser à fibre.

Types de lasers à fibre

Il existe deux types courants de laser à fibre que vous trouverez proposés par les fabricants, nous proposons les deux types en fonction du budget des utilisateurs. La principale différence entre ces types de technologie est la variété de largeur et de fréquence d’impulsion.

Commutateur Q

C’était autrefois le type de source laser à fibre le plus couramment trouvé, c’est aussi le moins cher. Ils ne sont généralement pas aussi efficaces et ne possèdent pas une gamme aussi large de modulations d’impulsions. En retour, cela signifie qu’ils sont moins flexibles qu’un laser MOPA et sont beaucoup plus enclins à déformer différents matériaux.

MOPA

Un laser MOPA est beaucoup plus flexible, ils sont devenus beaucoup plus populaires et largement disponibles, mais tous les systèmes MOPA ne sont pas identiques. Les bons systèmes MOPA auront une large gamme de réglages de largeur d’impulsion et de fréquence disponibles, ils peuvent convenir à plus de matériaux et sont moins enclins à créer des déformations indésirables une fois correctement configurés. Cependant, comme mentionné, les sources laser MOPA sont assez variées en elles-mêmes, avec une qualité et une polyvalence de modulation différentes d’un fabricant à l’autre. Malheureusement, il existe aujourd’hui sur le marché de nombreux systèmes MOPA ne disposant que d’une ou deux largeurs d’impulsion et de PRF0. Ils seront commercialisés comme étant adaptés au métal, mais ne seront pas particulièrement performants, car il faudrait en réalité plus de 5 largeurs d’impulsion pour fonctionner efficacement (nos propres systèmes en ont 16).

Tous les lasers à fibre de Lotus Laser Systems intègrent la technologie MOPA et ont la capacité de créer des impulsions de très courte durée (et donc des énergies d’impulsion plus faibles), réduisant ainsi la chaleur transmise au matériau. Cette réduction de la zone affectée par la chaleur (HAZ) offre des avantages lors du marquage du métal et du plastique, tels que moins de brûlures sur les bords et un marquage plus homogène et plus contrasté.

Avantages

• Gamme d’applications polyvalente
• Période de longue durée et sans entretien
• Vitesse de gravure rapide

Les inconvénients

• Plus cher que les lasers CO2
• Moins polyvalent pour le marquage que les UV
• Ne convient pas à certains matériaux organiques (bois, verre, tissu, etc.)

Lasers CO2

Les découpeurs et graveurs laser CO2 sont excellents pour les matériaux organiques comme le caoutchouc, le bois, le papier, le verre et la céramique. Ils sont également le choix incontournable pour la découpe d’acrylique et d’autres plastiques.

Les systèmes CO2 font partie des types de laser les plus couramment utilisés pour la gravure et la découpe industrielles. Les unités plus petites et de faible puissance sont les plus couramment utilisées par les amateurs en raison de leur faible coût (mais elles ont également une durée de vie bien inférieure).

Comment travaillent-ils?

Les lasers CO2, comme leur nom l’indique, utilisent un milieu de gain gazeux qui peut être excité par deux méthodes, soit par courant continu (CC), soit par ondes radio.
d’alimentation en fréquence (RF). Lotus Laser Systems se concentre sur ces dernières lorsqu’il s’agit d’applications de marquage, et ce pour une multitude de raisons. Pour n’en citer que quelques-uns, les lasers CO2 RF sont plus petits, ont une plus grande stabilité de puissance, fonctionnent à des tensions plus basses et ont une durée de vie supérieure à celle de la variante à courant continu.
En termes de performances, les utilisateurs bénéficieront d’un temps de réponse plus rapide et d’un réglage fin de la puissance de sortie pour le marquage des matériaux, mais ils seront peut-être limités par le spot plus large résultant de la longueur d’onde de 10 600 nm.

Les lasers CO2 RF peuvent atteindre des puissances de sortie élevées mais nécessitent souvent un refroidissement liquide pour éviter la distorsion thermique de la cavité laser. Lotus Laser Systems fournira un refroidisseur d’eau industriel adapté, afin que le système laser soit prêt à fonctionner dès son installation.

FORMATS

Traceur (laser traceur)

Un système de traceur est un système de mouvement qui contient généralement plusieurs stepper ou servos, rails et courroies. Il y a une série de 3 ou 4 miroirs qui fournissent le faisceau par déviation à un chariot de mise au point qui contient généralement une lentille plan-convexe monocouche.

Pendant le fonctionnement, la lentille se déplace sur la zone de travail, qui est généralement grande et de forme rectangulaire, pour fournir le laser focalisé à la pièce à travailler.

Scellé (Galvo Laser)

Il s’agit d’une unité scellée, contenant généralement 2 miroirs fixés à des galvanomètres. Le faisceau est focalisé à travers une lentille fixe connue sous le nom de lentille F-Thêta qui à la longueur d’onde de 1 µm. La zone de travail est contrainte par les caractéristiques de la lentille et est généralement assez petite et de forme circulaire. Techniquement, cela s’appelle un laser à déviation de faisceau.

LES TECHNOLOGIES

Lasers CO2 DC

Ce sont les types de lasers les plus courants trouvés dans les systèmes des fabricants car ils sont relativement peu coûteux. Bien qu’efficaces, ils sont plus lents que les systèmes RF. De plus, la puissance du laser diminuera progressivement et leur durée de vie sera plus courte (bien que les fabricants puissent citer 10 000 heures, ce n’est que lorsqu’ils sont utilisés à des réglages de faible puissance).

Systèmes laser RF CO2

Les systèmes RF peuvent être plus chers, mais les avantages dépassent souvent le coût. Nous optons pour cette technologie dans bon nombre de nos machines afin qu’elles puissent fonctionner à des vitesses beaucoup plus élevées. En fait, nos systèmes sont généralement plus du double de la vitesse des autres fabricants. Contrairement au courant continu, la puissance de sortie du laser restera pratiquement constante au cours de sa durée de vie. En outre, la qualité du faisceau délivré et la durée de vie de l’appareil peuvent dépasser 20 000 heures (près de 8 ans de travail en une seule équipe), ce qui en fait un choix évident pour les découpeurs laser CO2.

Avantages

• Peut marquer les matériaux organiques et le verre
• Bonnes vitesses de gravure
• Coût inférieur (hors lasers galvo)

Les inconvénients

• Durée de vie plus courte
• Difficultés à marquer les métaux
• Moins précis que les autres technologies