Observer le processus de découpe au laser à fibre est une expérience incroyable, car les découpeuses fonctionnent souvent à des vitesses si élevées qu'elles ressemblent plus à des imprimantes qu'à des machines de découpe de métal. Cela est devenu possible grâce aux solutions technologiques modernes utilisées dans les systèmes d'alimentation qui permettent aux découpeuses de se déplacer à des vitesses dépassant souvent 250 m/min.
Cependant, la vitesse d'alimentation elle-même ne se traduit pas directement en efficacité de l'appareil. Cette dernière dépend d'autres facteurs - par exemple, la puissance du laser. Si elle est trop faible, la vitesse de découpe sera simplement faible. D'autre part, une faible dynamique de la découpeuse empêchera une mise en œuvre rapide du projet même avec une puissance laser élevée, et le remplacement manuel de la tôle signifiera qu'une découpeuse puissante et rapide restera inactive en attendant les prochains processus de découpe.
Puissance du Laser
La puissance maximale des lasers à fibre actuellement disponibles atteint 15 kW, alors qu'il y a quelques années seulement, elle était de 6 kW. Les niveaux de puissance sont très élevés et semblent atteindre des valeurs limites. Cependant, d'un point de vue purement technologique, une telle limite n'existe pas - la puissance des systèmes modernes de soudage au laser à fibre peut dépasser 100 kW [1]. Il ne s'agit donc pas seulement de puissance. Le problème actuel est le système de transmission du faisceau laser. Les têtes de découpe à fibre optique d'une puissance de 1 à 6 kW ne gèrent pas bien la densité d'énergie des lasers de très haute puissance, et de nombreux fabricants ont des problèmes majeurs de durabilité des têtes à des puissances dépassant 6 kW.
D'autre part, les appareils fonctionnant avec une puissance de 8, 10, 12 ou 15 kW et garantissant la fiabilité et le temps de fonctionnement nécessaires pour travailler dans les usines de production ne peuvent être proposés que par les fabricants de lasers à fibre qui ont investi des sommes considérables dans le développement et la recherche, optimisé les systèmes de transmission du faisceau par fibre optique, et également assuré l'absence de contamination optique. Cependant, leurs machines sont, pour des raisons évidentes, beaucoup plus chères que les découpeuses fonctionnant à des puissances inférieures.
Pour cette raison, la plupart des systèmes disponibles sur le marché offrent des puissances allant de 1 à 6 kW.
Puissance du Laser et Type de Matériau
Lors du choix d'un laser à fibre, sa puissance doit être adaptée à l'application spécifique, c'est-à-dire déterminer quel type de travail il effectuera et le type de matériau à traiter. Les découpeuses laser peuvent être utilisées pour la découpe, le découpage et la gravure d'une large gamme de matériaux, tels que : les métaux, l'aluminium, le verre, le bois, le plastique, l'acrylique et bien d'autres.
Un autre paramètre à considérer est - outre la taille de la tôle métallique ou de la pièce, qui doit simplement tenir dans la découpeuse - l'épaisseur et le type de matériau à découper. La règle générale s'applique ici : plus le matériau est épais et dense, plus la puissance laser nécessaire pour le découper est importante.
L'épaisseur du matériau est en fait la seule limitation pour la technologie laser - les lasers à fibre sont inégalés lorsqu'il s'agit de découper des matériaux fins. Malheureusement, pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 25 mm, il faut envisager une autre technologie ou acheter une machine d'une puissance supérieure à 6 kW.
À titre indicatif, on peut supposer qu'une découpeuse laser d'une puissance de :
| Puissance du laser | 1kW | 2kW | 3kW | 4kW | 6kW |
Permet de découper des matériaux d'une épaisseur de :
| Acier doux | 8mm | 12mm | 16mm | 20mm | 25mm |
| Acier inoxydable | 4mm | 6mm | 8mm | 10mm | 12 mm |
| Aluminium | 4mm | 6mm | 8mm | 12mm | 15mm |
Bien sûr, ces données peuvent varier selon les solutions spécifiques, et pour cette raison, il est préférable de contacter le fabricant de la découpeuse laser choisie avant de l'acheter.
N'oublions pas non plus que la puissance du laser affecte non seulement l'épaisseur du matériau à découper et la vitesse du processus de découpe. Les découpeuses laser de haute puissance offrent également une meilleure qualité et une meilleure reproductibilité du processus de découpe, et permettent d'ignorer les petites déviations dans la structure du matériau.
Enfin, le choix d'un laser à fibre d'une puissance spécifique est associé à un autre aspect fondamental, sinon le plus important, de l'entreprise, qui est la rentabilité de la production.
Coûts de Production
En choisissant un laser de haute puissance, nous obtenons non seulement une efficacité plus élevée mais aussi une augmentation significative des coûts de production associés au prix élevé de l'appareil lui-même et au coût plus élevé de son fonctionnement - le doublement de la puissance augmente le coût d'exploitation du laser de 20 à 30 pour cent.
Cependant, ces coûts peuvent ne pas être si importants si la puissance supplémentaire permet une réduction significative du processus de découpe et une augmentation de l'efficacité, car ils ne représentent qu'une fraction des coûts fixes, qui comprennent, entre autres : les salaires des opérateurs, les coûts de programmation, les coûts d'infrastructure, les taxes, l'amortissement des équipements (versements de leasing), l'expédition, les frais généraux et administratifs, et bien sûr les coûts des matières premières.
Dans la plupart des usines de production, ces dépenses dépassent largement le coût d'exploitation du laser, car, bien que les coûts d'achat d'une découpeuse laser soient élevés, la situation change radicalement lorsque la machine commence à fonctionner. Les coûts de découpe laser sont relativement faibles.
Lors du choix d'une découpeuse laser, il faut opter pour un appareil qui répondra aux besoins de production non seulement actuellement mais aussi dans un avenir proche. Et comme la technologie de découpe laser s'est développée très rapidement ces dernières années, il est nécessaire non seulement de rechercher l'offre du marché et de se familiariser avec les dernières solutions, mais aussi de discuter de tout doute avec des spécialistes. Une telle approche permettra de choisir le meilleur appareil, d'éviter des coûts inutiles et, plus important encore, d'augmenter l'avantage concurrentiel de l'entreprise.
En tenant compte de la puissance du laser et de la dynamique de la machine, il est important de se rappeler qu'une puissance plus élevée permet une découpe plus rapide, en particulier des matériaux plus épais, et qu'une dynamique de machine plus importante permet une efficacité de travail plus élevée, en particulier dans le cas des matériaux plus fins. En ce qui concerne le chargement et le déchargement des matériaux, la production ne peut pas être effectuée pendant ces opérations. Donc, plus elles sont rapides, mieux c'est.
Par conséquent, lors du choix d'une découpeuse à fibre, il faut se concentrer sur les trois facteurs les plus importants affectant l'efficacité d'un laser à fibre - la puissance du laser, la dynamique de la machine et la vitesse des opérations de chargement/déchargement des matériaux. Et la puissance du laser doit être adaptée de manière appropriée aux applications et aux matériaux traités.
[1] https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-43-19-4667