L'application de la technologie de découpe laser à fibre dans l'industrie est relativement récente. De nombreuses entreprises ont déjà constaté les avantages des lasers à fibre. Grâce à l'amélioration continue de cette technologie, la découpe laser à fibre est devenue l'une des plus performantes du secteur. En 2014, les lasers à fibre ont dépassé les lasers CO2 en termes de part de marché des sources laser.
Les techniques de découpe au plasma, à la flamme et au laser sont courantes dans plusieurs méthodes de découpe par énergie thermique, tandis que la découpe laser offre la meilleure efficacité de découpe, notamment pour les détails fins et la découpe de trous dont le rapport diamètre/épaisseur est inférieur à 1:1. Par conséquent, la technologie de découpe laser est également la méthode privilégiée pour les découpes de précision.
La découpe au laser à fibre a suscité beaucoup d'intérêt dans l'industrie car elle offre à la fois la vitesse et la qualité de découpe réalisables avec la découpe au laser CO2, tout en réduisant considérablement les coûts de maintenance et d'exploitation.
Avantages de la découpe au laser à fibre
Les lasers à fibre offrent aux utilisateurs les coûts d'exploitation les plus bas, la meilleure qualité de faisceau, la consommation d'énergie la plus faible et les coûts de maintenance les plus bas.
L'avantage le plus important et significatif de la technologie de découpe par fibre optique réside dans son efficacité énergétique. Grâce à des modules numériques à semi-conducteurs entièrement intégrés et à une conception unique, les systèmes de découpe laser à fibre offrent un rendement de conversion électro-optique supérieur à celui de la découpe laser CO2. Pour chaque unité de puissance d'un système de découpe CO2, le rendement réel est d'environ 8 à 10 %. Avec les systèmes de découpe laser à fibre, les utilisateurs peuvent espérer un rendement énergétique encore plus élevé, de l'ordre de 25 à 30 %. Autrement dit, le système de découpe par fibre optique consomme trois à cinq fois moins d'énergie que le système de découpe CO2, ce qui représente un gain d'efficacité énergétique supérieur à 86 %.
Les lasers à fibre, grâce à leurs courtes longueurs d'onde, absorbent davantage le faisceau dans le matériau à découper et permettent de travailler des matériaux comme le laiton et le cuivre, ainsi que des matériaux non conducteurs. Un faisceau plus concentré offre une focalisation plus fine et une profondeur de champ plus importante, ce qui permet aux lasers à fibre de découper rapidement les matériaux fins et plus efficacement les matériaux d'épaisseur moyenne. Pour des matériaux jusqu'à 6 mm d'épaisseur, la vitesse de découpe d'un système laser à fibre de 1,5 kW est équivalente à celle d'un système laser CO₂ de 3 kW. Le coût d'exploitation de la découpe laser à fibre étant inférieur à celui d'un système laser CO₂ conventionnel, on constate une augmentation de la productivité et une réduction des coûts.
Il existe également des problèmes de maintenance. Les systèmes laser à dioxyde de carbone nécessitent un entretien régulier : les miroirs requièrent maintenance et étalonnage, et les résonateurs un entretien régulier. En revanche, les solutions de découpe laser à fibre ne nécessitent quasiment aucun entretien. Les systèmes de découpe laser à dioxyde de carbone utilisent du dioxyde de carbone comme gaz laser. Du fait de la pureté de ce gaz, la cavité est polluée et doit être nettoyée régulièrement. Pour un système CO₂ de plusieurs kilowatts, cela représente un coût d'au moins 20 000 $ par an. De plus, de nombreuses découpes au CO₂ nécessitent des turbines axiales à grande vitesse pour l'acheminement du gaz laser, turbines qui requièrent maintenance et remise en état. Enfin, comparées aux systèmes de découpe au CO₂, les solutions de découpe à fibre sont plus compactes et ont un impact environnemental moindre, ce qui réduit considérablement les besoins en refroidissement et la consommation d'énergie.
La combinaison d'une maintenance réduite et d'une efficacité énergétique supérieure permet à la découpe au laser à fibre d'émettre moins de dioxyde de carbone et d'être plus respectueuse de l'environnement que les systèmes de découpe au laser à dioxyde de carbone.
Les lasers à fibre sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment les communications par fibre optique, la construction navale industrielle, la fabrication automobile, le traitement de la tôle, la gravure laser, les dispositifs médicaux, etc. Grâce au développement constant de cette technologie, son champ d'application ne cesse de s'étendre.
Fonctionnement d'une machine de découpe laser à fibre — principe d'émission de lumière du laser à fibre