Gravure au laser : processus, types, matériaux et utilisations

« Le laser grave des logos, des numéros de pièces ou des motifs sur divers matériaux tout en conservant un attrait esthétique. »

La gravure est la meilleure méthode pour créer des signes, des logos, des textes, des motifs et des lettres sur les surfaces de travail. Différentes méthodes de gravure sont utilisées dans la fabrication, telles que la gravure mécanique, gravure au laser, gravure au laser, etc.

La gravure laser est une méthode particulièrement prisée pour le traitement des pièces métalliques dans diverses applications. Un faisceau laser frappe la pièce et vaporise sélectivement le matériau pour graver sa surface. L'utilisation de lasers à commande numérique (CNC) offre quant à elle une précision et une exactitude accrues. 

Comprendre le concept, les techniques, les types et d'autres aspects de la gravure permet de prendre de meilleures décisions et d'obtenir des résultats optimaux. Cet article traitera du mécanisme de fonctionnement, des matériaux compatibles, des applications, etc.

Qu'est-ce que la gravure laser ?

Il s'agit du processus de création de marques permanentes profondes sur la surface du matériau par enlèvement de matière sans contact (sans cisaillement). La gravure au laser utilise des sources laser CO₂ ou à fibre qui se déplacent avec précision le long d'un chemin ou d'un motif spécifié, faisant fondre et vaporiser le matériau à une certaine profondeur. Le type de source laser dépend du type de matériau, le CO₂ convient pour Gravure en métal et fibres pour pièces non métalliques.

L'histoire de la gravure remonterait à 500,000 1900 ans, au début de l'âge de la pierre. On pense qu'à cette époque, les gens gravaient des signes avec des pierres. Plus tard, elle devient l'une des technologies clés de la civilisation avec le début de l'âge du métal. Jusqu'au début des années XNUMX, la gravure mécanique était populaire partout, des pièces de monnaie aux objets industriels.

En 1950, la gravure au laser a été utilisée pour la première fois dans la construction aéronautique suite à la thèse sur la technologie laser d'Albert Einestines présentée à la fin des années 1910. Cependant, la première machine commerciale n'a été introduite sur le marché qu'après les années 1960. Ensuite, cette technologie n'a cessé d'évoluer au fil du temps. 

À l'heure actuelle, vous pouvez voir des logos, des signes, des motifs, des textes et des lettres conçus de manière permanente, de l'artisanat et des caractéristiques dans divers produits métalliques et non métalliques, de la gravure de numéros de châssis dans les véhicules aux motifs dans les articles de bijouterie. Ceux-ci sont gravés au laser pour plus de précision, d'exactitude et de durabilité.

Comment fonctionne la gravure au laser ?

Comme nous l'avons mentionné brièvement ci-dessus concernant le fonctionnement de la gravure au laser, un faisceau laser frappe la pièce et une chaleur intense fait fondre les matériaux pour former les éléments de gravure. Cependant, la configuration et le processus détaillé sont beaucoup plus complets qu'il n'y paraît. 

Fonctionnement de la gravure laser 

A Gravure CNC Le système comprend au moins deux miroirs (généralement trois) et une lentille de focalisation pour concentrer le faisceau avant sa sortie de la tête laser. Ainsi, le faisceau issu de la source laser de faible puissance est focalisé par la lentille après réflexion à travers plusieurs miroirs. Le programme CNC pilote le déplacement et l'impact des faisceaux laser et garantit une précision élevée, jusqu'à 0,1 mm (0.004 pouce). 

Le système fonctionne selon les axes X, Y et Z, garantissant une gravure précise et détaillée en contrôlant le mouvement de la tête laser et le positionnement de la pièce. Parallèlement, la puissance de la source laser, la vitesse, la distance focale et le nombre de passages du faisceau laser déterminent la profondeur de gravure. Vous pouvez définir ces variables dans la machine. De plus, de l'air comprimé est appliqué pendant la gravure pour éliminer les débris et éviter la contamination des lentilles. 

Pour une meilleure illustration du fonctionnement de la gravure laser, examinons les étapes du processus de gravure ; 

Étapes du processus de gravure au laser 

Le processus consiste à graver la conception CAO en la convertissant en instructions lisibles par machine appelées fichiers vectoriels. Les étapes suivantes expliquent comment graver du matériau avec un laser ;

• Conception

La première étape consiste à concevoir des éléments de gravure sur des logiciels informatiques tels qu'AutoCAD, Linkspace, LigthBurn, etc. La conception doit illustrer la forme, la taille, la profondeur, les tolérances et d'autres informations techniques. 

• De la conception aux instructions 

Ensuite, la machine de gravure laser convertit ce dessin en instructions pour le mouvement de la tête laser, appelées fichiers raster ou vectoriels. Ces instructions comprennent le trajet du laser, la répétition du faisceau, la vitesse, etc. 

• Materielle préparation 

La pièce doit être soigneusement nettoyée, sans aucun débris, contamination ou bavure. Ensuite, vous devez également tenir compte des capacités matérielles des machines disponibles. Certains lasers ne peuvent fonctionner qu'avec des matériaux spécifiques. 

• Configuration de la machine 

La configuration du processus de gravure au laser comprend généralement le découpage des pièces, la configuration du laser et l'alignement. Les variables de gravure telles que la vitesse, la puissance de la source, la fréquence et la distance focale doivent être optimisées en fonction de vos besoins. Vous pouvez également exécuter le test sur des pièces de récupération avant de démarrer le processus réel. 

• Gravure 

Désormais, la tête laser se déplace sur le trajet prédéterminé en plusieurs passes en suivant les instructions de la machine. Cette automatisation réduit les temps d'arrêt, améliore la précision et rend le processus plus rentable.

La gravure au laser et le marquage au laser sont-ils les mêmes procédés ?

Gravure laser vs gravure à l'eau-forte vs marquage 

Bien que la gravure et marquage au laser Bien que les procédés utilisent des sources et des configurations similaires, le marquage laser n'implique pas l'enlèvement de matière ni la création de motifs ou de formes sur la surface par des cavités. Au lieu de cela, le laser colore la surface de façon permanente selon un motif prédéfini. Chaque matériau possède un spectre d'absorption laser unique, qui se modifie en différentes couleurs après interaction avec le laser. Le spectre de couleurs peut varier en fonction de la source laser, de sa puissance nominale et de sa longueur d'onde. logo de gravure au laser, codes QR et signalisation. 

Vous pouvez donc considérer la gravure au laser comme l’une des types de marquage laser en termes d'applications, mais il ne s'agit pas fondamentalement du même processus.

Matériaux de gravure laser

Matériaux courants pour la gravure au laser 

Un laser peut graver du métal, du plastique, du cuir, des composites, du bois et du tissu. Cependant, le type de laser et les variables de traitement sont différents pour chacun d'entre eux. En effet, les différents matériaux de gravure laser réagissent de manière unique avec les faisceaux laser. Par exemple, les points de fusion bas des plastiques ont tendance à présenter plus d'effets thermiques que les métaux.

Le métal est gravé avec des sources laser à fibre pour de meilleurs résultats, tandis que le CO₂ est populaire pour le bois. En revanche, les plastiques peuvent être gravés à la fois avec du CO₂ et des fibres. Contrairement aux techniques conventionnelles, il peut même graver des matériaux durs avec n’importe quel niveau de complexité. 

Les métaux

Presque tous les métaux et alliages sont compatibles avec le processus de gravure au laser et constituent le matériau le plus utilisé pour la gravure. La puissance laser appropriée permet de les traiter efficacement, de l'aluminium tendre à l'acier trempé. 

• Acier Inoxydable
• Aluminium
• Laiton
• Copper
• Titane
• Prix d'or
• un Prix d'argent
• aluminium anodisé
• Nickel
• Chrome, etc. 

Les matières plastiques

Les matériaux thermodurcissables et thermoplastiques peuvent tous deux être gravés au laser. La gravure laser sur acrylique est la plus prisée en raison de sa robustesse, de sa résistance aux chocs et de sa durabilité, notamment pour la signalétique et les panneaux d'affichage. La gravure sur plastique épais est plus complexe que sur métal, car la chaleur dégagée par le matériau environnant peut affecter la précision. Gravure laser sur plastique Nécessite des réglages de puissance et de vitesse appropriés pour obtenir des résultats nets et précis sans endommager la surface.

• Acrylic
• ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
• Polycarbonate
• Polyéthylène (PE):
• Nylon
• Delrin (acétal), etc. 

Le bois

Divers objets d'art, d'artisanat, de motifs, de décoration et même de bijoux sont fabriqués à l'aide de la gravure au laser sur bois. La faible puissance (généralement < 100) permet de brûler et d'éroder précisément la surface du bois à la profondeur souhaitée. Le noyer et l'érable sont deux bois très adaptés à ce procédé. 

Autres matériaux de gravure au laser

Outre le bois, le métal, les alliages et les plastiques, d’autres matériaux de gravure laser sont :

• Fibre de carbone, verre, polymère renforcé de kevlar
• Caoutchouc de silicone
• Cuir véritable, synthétique et suédé 
• Papier cartonné

Quels sont les types de gravure laser ?

La classification peut se faire selon deux critères : le milieu laser et l’application spécifique. Examinons-les. machines de gravure laser sous ces deux classifications ;

Basé sur la source laser

Cela signifie quelle est la source lumineuse du laser ; souvent également considérée comme la types de machines à graverLes fabricants définissent également les machines de gravure par le type de source laser utilisée dans la machine.

Gravure au laser CO₂

Il utilise du CO₂ comme agent laser et un faisceau infrarouge émerge de ce gaz avec une longueur d'onde de 10.6 micromètres. Un laser CO₂ fonctionne avec des matériaux de gravure laser non métalliques comme l'acrylique, le bois, le caoutchouc, le verre, le cuir, etc.

Gravure au laser à fibre 

Un câble à fibre optique spécial dopé avec des éléments de terres rares comme l'erbium ou l'ytterbium est utilisé dans les lasers à fibre comme milieu actif. Il est très efficace, compact et idéal pour la gravure de précision sur métal. Il permet une gravure à grande vitesse et est compatible avec les alliages durs. Cependant, il a des utilisations minimales dans la gravure non métallique. Les lasers à fibre peuvent être coûteux et nécessitent un espace de travail ouvert ou ventilé pour éliminer le risque de fumées ou de gaz.

Diode Laser 

Comme son nom l'indique, ce procédé utilise des diodes semi-conductrices comme support laser. Lorsque l'électricité traverse la diode, elle émet une lumière laser concentrée dans une lentille focale avant de frapper la surface de la pièce.

Les lasers à diodes conviennent aux gravures de petite taille et sont également disponibles sous forme de machines de bureau ou portables. Ils produisent une surface gravée lisse, similaire aux lasers à fibre. Cependant, les lasers à diodes ont une capacité limitée pour les gravures de grande taille et profondes.

De plus, les LASERS UV et ND:YAG sont également utilisés pour les tâches de gravure. 

Basé sur les fonctionnalités de gravure au laser

Classification des types de gravure au laser en fonction du relief, de la profondeur, de l'image ou d'autres caractéristiques. Le tableau ci-dessous détaille brièvement les caractéristiques de ces types ; 

Quels sont les avantages de la gravure laser ?

La gravure au laser n'implique aucun contact physique entre l'outil et le matériau, même si les effets thermiques peuvent être plus importants. Elle élimine les risques de déformation par cisaillement et d'imprécision dus à l'usure de l'outil. De plus, elle présente d'autres avantages clés :

• Caractéristiques gravées très précises et exactes

Quelle que soit la technique ou la méthode décrite ci-dessus, le processus de gravure au laser offre une précision et une exactitude supérieures. Les graveurs laser CNC et automatisés avancés atteignent une tolérance serrée par rapport aux techniques de gravure ou de fabrication au laser conventionnelles.

• Gravure Vitesse

La vitesse de gravure laser élevée augmente l'efficacité de la production et réduit le coût de fabrication unitaire. Elle est également avantageuse pour les industries ou les entreprises qui ont besoin d'un délai d'exécution rapide. 

• Compatible avec divers matériaux

Grâce à une machine laser adaptée et à un contrôle précis de la puissance, elle grave les métaux, le bois, les plastiques, les composites, le verre, le caoutchouc, le cuir et les tissus. Elle constitue ainsi une solution pratique pour une large gamme d'applications, notamment le marquage de produits, l'identification et… Pièces métalliques gravées au laser.

• Opérations simples

Par rapport à la gravure mécanique et à d'autres techniques d'usinage au laser, il s'agit d'un processus plus simple. La tête laser suit le chemin et grave les motifs souhaités. 

• Motifs étroits et propres 

Le laser produit une surface gravée propre et sans bavures, y compris sur des matériaux durs et des motifs étroits. 

• Durabilité

Les composants gravés au laser durent plusieurs années et la gravure ne s'efface pas avec le temps. C'est donc une solution fiable. 

Quelles sont les applications de la gravure laser ?

Applications de la gravure au laser 

Les trophées, les signalisations, les codes-barres, les marques commerciales, les numéros d'identification, les instructions de montage et bien d'autres gravures sont réalisés au laser. Ses applications industrielles sont donc diverses.  

Gravure de Trophées

Que ce soit pour des trophées métalliques ou non, le laser grave des symboles, des logos, des lettres et d'autres informations attrayants sur des trophées en bois, en verre ou en métal. Vous pouvez l'utiliser pour des trophées, des récompenses et des médailles simples ou très complexes et personnalisés. 

Logos et symboles de marque 

La gravure laser, précise et sans bavures, est une solution pratique pour apposer durablement des marques, des logos et des noms de marque sur divers produits. De nombreux secteurs d'activité y ont recours. logos gravés au laser car elles offrent des détails précis, des résultats durables et une finition professionnelle sans endommager la surface de la pièce.

• Noms de marques, symboles et logos des véhicules
• Logos sur des appareils électroniques tels que des ordinateurs portables, des tablettes, des smartphones et des boîtiers électriques
• Logos de marques de bijoux de luxe
• Produits d'emballage et de promotion

QR et codes-barres

Le code-barres et le QR permanents sur l'acrylique, le verre et les métaux à des fins diverses, qu'il s'agisse d'un QR pour les petites entreprises ou de codes-barres d'information dans les composants industriels. La raison pour laquelle un laser est idéal pour graver ces codes est qu'il peut reproduire précisément le motif et durer plus longtemps sans se décolorer.

Dispositifs et composants médicaux

Les dispositifs et composants médicaux ont besoin de numéros d'identification ou de lettres clairs pour fonctionner de manière sûre et efficace. Le laser peut graver ces numéros ou lettres même sur de petits composants avec des effets de processus minimes, comme la déformation. 

Matrices et moules

Les applications de gravure au laser jouent également un rôle essentiel dans la création de caractéristiques complexes telles que de minuscules cavités, des rainures ou d'autres caractéristiques. Le laser peut également créer des caractéristiques sur un moule ou une matrice si la pièce finale nécessite des symboles, des lettres ou des chiffres en relief.

Lire la suite: Qu'est-ce que le marquage laser sur l'extrusion plastique ? 

Avez-vous besoin de pièces gravées au laser personnalisées ?

Chez ProleanTech, nous livrons le service de gravure au laser combinant des machines de gravure laser avancées (CO₂, fibre, diode, etc.), l'expérience de nos ingénieurs et une compréhension approfondie des exigences des clients. Nous pouvons personnaliser des conceptions gravées personnalisées sur plus de 200 matériaux techniques. Donc, si vous avez besoin de logos précis, de signalisation, de codes QR, de chiffres et de lettres, d'arts créatifs, de bijoux ou de l'un de vos designs personnalisés, téléchargez votre design et demandez un devis ! 

Conclusion

De manière générale, la gravure laser est largement utilisée dans les secteurs industriel, artistique, publicitaire et de la joaillerie. Sa capacité à travailler différents matériaux, à créer des détails précis et à reproduire fidèlement des motifs complexes en fait une méthode de marquage fiable. Logos, numéros de série, textes ou motifs décoratifs : un professionnel saura vous guider. service de gravure au laser peut fournir des résultats permanents et précis sur une large gamme de pièces et de produits. Contactez-nous dès aujourd'hui pour obtenir un devis gratuit et instantané en ligne !

FAQ

Puis-je utiliser n’importe quel type de machine de gravure laser pour mon projet ?

Le choix du type de machine de gravure laser dépend du matériau de la pièce à usiner. Le laser CO₂ convient à la gravure non métallique et les lasers à fibre sont idéaux pour la gravure métallique. Les lasers à diodes effectuent quant à eux efficacement les petites tâches de gravure. 

Comment régler la tête laser de gravure ?

La distance focale entre la lentille laser et la surface de la pièce détermine le positionnement de la tête laser. Utilisez donc un outil de mise au point ou suivez les instructions du fabricant pour positionner la tête laser avec précision. 

Quels matériaux peut-on graver avec le faisceau laser ?

Les lasers peuvent graver le métal, les alliages, les composites, les thermoplastiques, les thermodurcissables, le caoutchouc, le tissu et le cuir, en fonction de leurs propriétés d'absorption.

Pourquoi utiliser le laser pour graver des panneaux, des logos et des codes QR ?

Il s’agit d’un procédé d’élimination de matière sans contact qui crée des panneaux, des logos et des codes QR permanents haute résolution sur divers matériaux.