Qu'est-ce qui est le mieux : les machines de marquage laser à fibre ou le CO2 ? Ce sujet est débattu depuis de nombreuses années dans la communauté des fabricants. Les puristes du laser insistent sur le fait que le CO2 est la meilleure technologie, tandis que d'autres poussent à de nouvelles innovations dans le domaine des machines de marquage par laser à fibre, qui soutiennent exactement le contraire. Qui a raison ? Quelle technologie est supérieure ?
La réponse réside dans le fait que de nombreux fabricants proposent à la fois la technologie du laser à fibre et celle du CO2 dans leurs gammes de produits mécaniques. En effet, il existe des différences significatives en termes de technologie et de capacités, ainsi que de performances pour des matériaux, des épaisseurs et des applications spécifiques. Tout dépend du type de matériau à découper.
Dans un article précédent, nous avons constaté que les découpeurs laser à fibre obtenaient plus de puissance vers la tête de découpe à partir du résonateur ou de l'alimentation électrique. En effet, il n'est pas nécessaire de réfléchir le faisceau sur un miroir, puis de le recentrer à travers de nombreuses lentilles. Le faisceau reste concentré sur la source. Les avantages des lasers CO2 sont leur flexibilité et le type de matériau.
Qu'est-ce qu'une machine de marquage par laser à fibre ?
Un laser à fibre est simplement le terme qui désigne le système d'acheminement de la fibre optique qui délivre un faisceau de lumière intense et amplifié à la tête de coupe d'une machine laser. Ce terme ne décrit pas le processus de création de la source lumineuse (qui est différent de la résonance CO2). L'acheminement du faisceau par fibre optique a grandement facilité la fabrication des lasers et de nombreuses machines sont désormais disponibles à des prix très bas.
Comment fonctionne une machine de marquage par laser à fibre ?
La fibre optique prend la source lumineuse de la cavité résonnante de la machine de découpe laser et la transmet à la tête de découpe à commande numérique. Le laser est focalisé par une série de lentilles sur la surface du matériau par la tête de découpe. Il émet à l'extrémité du câble de fibre optique.
Qu'est-ce qu'un laser CO2 ?
La méthode actuelle de création d'un laser CO2 est le processus. Un résonateur soufflé à grande vitesse avec du gaz CO2 (turbine, soufflerie) utilise une variété pour diviser les particules de lumière des ions (généralement une excitation RF ou une excitation DC). Les particules de lumière s'entrechoquent et se divisent ensuite à intervalles plus grands.
Comment fonctionne le laser CO2 ?
Lasers CO2 et lasers à fibre : Avantages et inconvénients de chacun
La technologie du graveur laser à fibre est une configuration monolithique, fibre à fibre, compacte et à l'état solide, qui permet de découper du métal plat. C'est là son principal avantage. Les coûts d'exploitation du laser à fibre sont inférieurs à ceux des lasers CO2 comparables. Les caractéristiques du faisceau laser à fibre offrent des vitesses de coupe plus rapides que le CO2. Les systèmes de découpe par laser à fibre sont capables de découper plus d'un pouce en utilisant un laser à fibre plus puissant et encore plus rapidement lorsque l'azote est utilisé comme gaz auxiliaire.
Cependant, le meilleur endroit pour obtenir le plus grand avantage par rapport aux systèmes CO2 est la gamme de 1/2 pouce et moins. Il est clair que la technologie du laser à fibre est le moyen le plus efficace et le plus rentable de travailler l'acier inoxydable, le cuivre, l'aluminium, le laiton ou le cuivre. Si vous découpez du bois, de l'acrylique ou du cuir, cette technologie est également disponible. Il est recommandé d'utiliser un laser CO2.
Avantages Lasers CO2
- Finition de la surface : Les lasers CO2 produisent généralement des bords de meilleure qualité sur les postes de travail en acier inoxydable et en aluminium.
- Flexibilité : Les lasers CO2 offrent une grande flexibilité pour toute une série d'applications laser, y compris les non-métaux.
- Une technologie connue : La technologie du laser CO2 étant utilisée depuis plus de 30 ans, les résultats sont parfaitement prévisibles, ce qui offre un bon niveau d'assurance à l'utilisateur.
Inconvénients des lasers CO2
- Frais d'exploitation : Le coût du laser CO2 pour les miroirs, les soufflets et le gaz laser nécessaire pour maintenir le système d'acheminement du faisceau propre et pur est 70% plus élevé que la puissance consommée par les résonateurs et les souffleurs de CO2.
- Maintenance : Le système d'acheminement du faisceau nécessite une maintenance. Cela perturbe la fabrication et est très coûteux.
- Vitesse : Les lasers CO2 ne sont pas en mesure de rivaliser avec les fibres optiques dans les matériaux minces. Par exemple, la vitesse de coupe recommandée pour un laser CO2 de 4KW dans de l'acier doux 16 GA utilisant du N2 comme gaz de coupe n'est que de 260 IPM, contre environ 1 417 IPM pour le même laser à fibre équipé, ce qui représente une différence significative.
Advantage Fiber Laser
- Coût de l'investissement : Le prix de la technologie laser à semi-conducteurs diminue au fur et à mesure qu'elle devient plus populaire. Des machines de découpe laser à fibre entièrement équipées peuvent être achetées à partir de $300K.
- Maintenance : L'absence de systèmes d'acheminement du faisceau et l'utilisation intensive de miroirs, de soufflets et de lasers à fibre mouillés par des gaz (en particulier les types de résonateurs à l'état solide) réduisent considérablement la quantité de maintenance nécessaire et les coûts associés à cette dernière.
- Vitesse : dans la compétition entre les lasers à fibre et les lasers CO2 pour les matériaux minces, il n'y a tout simplement pas de comparaison possible. Les fibres sont deux à trois fois plus rapides que les matériaux de calibre.
- Coûts d'exploitation : Les lasers à fibre nécessitent environ un tiers de la consommation d'énergie de leurs homologues à CO2, en raison des exigences de puissance et de refroidissement plus faibles des résonateurs. Cette caractéristique, associée à une découpe plus rapide et à une maintenance réduite, rend les lasers à fibre très rentables.
Inconvénients des lasers à fibre
- Traitement de matériaux épais : L'avantage des lasers CO2 pour le traitement de surface est leur capacité à traiter des matériaux plus épais, tels que l'acier inoxydable et l'aluminium. Bien que la technologie des lasers à fibre soit un avenir lointain, le CO2 reste le leader du marché dans ce domaine.
- Flexibilité générale : Le laser CO2 est plus flexible que les autres lasers et peut découper une plus grande variété de matériaux, en particulier les non-métaux. Les technologies à fibre optique peuvent découper le laiton et le cuivre dès leur sortie de l'emballage (les lasers CO2 avaient de grandes difficultés avec ces matériaux), mais leur utilisation reste limitée, en particulier pour les applications non métalliques.
- Technologie/niveau de confort : S'il existe des systèmes laser CO2 dans votre établissement, il est possible que vous considériez initialement cette technologie comme le “diable que vous connaissez” et non comme le “diable que vous ne connaissez pas”.”
Quels matériaux les lasers CO2 et les lasers à fibre peuvent-ils découper ?
Lasers CO2 produits de gravure
Produits de gravure laser à fibre
L'avantage des lasers CO2 est qu'ils peuvent travailler avec une large gamme de matériaux. Ils peuvent être utilisés avec des matériaux organiques (non métalliques). Les matériaux organiques sont le bois, l'acrylique, le plastique, le caoutchouc, le cuir, etc. Les lasers à fibre sont principalement utilisés avec les métaux.
Cependant, les lasers CO2 ne peuvent pas être utilisés avec une grande variété de métaux. En effet, certains métaux sont par nature très réfléchissants. Par nature réfléchissante, j'entends que ces métaux sont capables de refléter (réfléchir) la lumière/le laser. C'est comme si vous pointiez une lampe de poche vers un miroir et que la lumière vous soit renvoyée. Les métaux tels que l'aluminium, le cuivre, l'or, le laiton et l'argent sont très réfléchissants. Si la lumière est réfléchie dans une machine laser, elle peut l'endommager et la réparation d'un laser CO2 peut coûter des milliers d'euros ! Assurez-vous donc que la machine laser que vous achetez peut fonctionner avec le matériau dont vous avez besoin sans causer de dommages. Les machines laser à CO2 ont un faisceau laser qui est facilement réfléchi par les métaux très réfléchissants. Les lasers à fibre ont un faisceau laser de fréquence beaucoup plus basse.
(En fait, presque tous les métaux sont par nature réfléchissants. Certains métaux sont simplement plus réfléchissants que d'autres).
Les longueurs d'onde plus courtes des lasers à fibre peuvent fonctionner correctement avec une variété de métaux, mais pas avec des matériaux organiques/non métalliques. Les machines à CO2 peuvent également être utilisées sur des matériaux organiques tels que le bois et le plastique. Un graveur laser à fibre peut provoquer un incendie s'il est utilisé sur du bois. S'il est utilisé sur du plastique, il peut le faire fondre.
Un laser CO2 peut fonctionner avec du métal à condition d'avoir une puissance suffisante (watts). Il faut environ 25 à 150 watts pour graver quelque chose comme l'acier et environ 300 watts pour le découper. Les lasers CO2 doivent également utiliser de l'oxygène comme vecteur pour découper ces métaux. Notez qu'il faut moins de puissance (watts) pour graver/marquer un matériau que pour le découper.
J'ai énuméré quelques matériaux qui peuvent être utilisés en combinaison avec des lasers à fibre et des lasers CO2. Je vous recommande vivement de vérifier deux ou trois fois en ligne et auprès de l'entreprise à laquelle vous achetez que la machine laser que vous achetez est compatible avec le matériau que vous voulez découper.
Matériaux que les découpeurs laser CO2 peuvent utiliser.
- Bois
- Fibre acrylique
- Brique
- Tissu
- Delrin
- Tissu
- Cuir
- Marbre
- Panneau mat
- Mélamine
- Papier
- Film polyester
- Carton compact
- Caoutchouc
- Placage de bois
- Fibre de verre
- Métal peint
- Carrelage
- Plastique
- Liège
- Corian
- Aluminium anodisé
Des lasers à fibre en matériau sont disponibles.
- Aluminium
- Tungstène
- Carbure
- Céramiques non semi-conductrices
- Alliages chromés
- Métal peint
- Fibre de verre
- Fibres de carbone
- Nickel
- Plastique
- Polymères
- Caoutchouc
- Argent
- L'or
- Acier inoxydable
Quels sont les coûts d'achat et de fonctionnement ?
Lors de l'achat d'une machine laser, vous devez connaître le coût total de possession pour savoir si vous faites un investissement judicieux. Le coût total de possession correspond au coût de la machine laser au moment de l'achat et au coût de son fonctionnement et de son entretien/réparation au fil du temps.
Aujourd'hui, le coût initial d'un laser à fibre est plus élevé que celui d'un laser CO2. Les lasers à fibre haut de gamme commencent généralement à $40 000. Les machines à CO2 haut de gamme commencent généralement à $10.000. En général, les lasers à fibre sont susceptibles de coûter plus cher que les machines à CO2 avec les mêmes statistiques et caractéristiques (par exemple, la puissance (watts), la taille, la vitesse, etc.).
Le coût initial d'une machine laser n'est qu'une partie de l'équation. Il est important de prendre également en compte les coûts d'entretien, d'exploitation et de réparation des machines laser. Certaines personnes commettent l'erreur de considérer le prix initial de la machine laser et d'oublier de calculer les coûts d'exploitation. Entretenez et réparez les machines laser au fil du temps. Ne commettez pas cette erreur, surtout si vous comptez utiliser la machine laser régulièrement.
Calculer le coût total de possession
En règle générale, le coût global d'un laser CO2 est plus élevé que celui d'un laser à fibre au fil du temps. Voici quelques éléments à prendre en compte pour calculer le coût total d'un laser.
- Consommables : Les lasers CO2 nécessitent un gaz (comme l'oxygène ou l'azote) pour fonctionner, ce qui n'est pas le cas des lasers à fibre. (Les lasers à fibre peuvent utiliser du gaz pour une meilleure qualité de coupe).
- Consommation électrique : Les découpeurs laser à fibre consomment environ trois fois plus d'énergie que les lasers CO2. En d'autres termes, le laser à fibre utilise trois fois moins d'énergie pour découper la même chose.
- Entretien/nettoyage des pièces : Les lasers CO2 comportent des pièces telles que des miroirs, des turbines et des réservoirs d'eau qui doivent être nettoyés et réparés. Dans le cas contraire, ils peuvent tomber en panne et vous coûter cher en réparations. Par conséquent, n'oubliez pas de prêter attention aux besoins de votre machine laser. Cela peut vous permettre d'économiser beaucoup d'argent à long terme.
- Réparation : Les pièces des lasers à CO2 sont plus susceptibles de tomber en panne que les pièces des lasers à fibre. On estime qu'il faut entre 50 000 et 100 000 heures pour qu'une machine à laser à fibre tombe en panne, contre 20 000 heures pour une machine à laser à CO2. Les découpeurs laser à fibre sont ce que l'on appelle des machines à l'état solide (presque entièrement d'une seule pièce). Cela signifie qu'elles ne comportent aucune pièce mobile. Par conséquent, la probabilité d'une panne ou d'un dysfonctionnement est beaucoup plus faible.
- Durée de vie : Chaque machine finit par tomber en panne ...... En règle générale, les machines laser CO2 haut de gamme durent environ 10 à 15 ans. Les fibres peuvent durer deux fois plus longtemps, voire trois fois plus longtemps.
Gardez ces points à l'esprit lorsque vous essayez de calculer le coût du type de machine laser que vous allez choisir. Si vous ne découpez pas souvent des matériaux et que vous devez découper des matériaux non métalliques tels que le bois ou l'acrylique, une machine à CO2 sera votre meilleur choix. Si vous devez découper beaucoup de métal, en particulier du métal fin, un laser à fibre peut être le meilleur choix pour vous.
Une autre chose dont il faut se souvenir et qui fonctionnera dans votre machine laser. C'est le temps. Vous savez ce que l'on dit, le temps c'est de l'argent. La rapidité de fonctionnement de votre machine laser peut faire une énorme différence dans la valeur de votre investissement.
Vitesse de coupe - Quelle est la vitesse de coupe de votre laser ?
Qualité de coupe - Dans quelle mesure voulez-vous que vos bords soient lisses ?
L'un des avantages des lasers CO2 pour la découpe est que la qualité de leurs arêtes de coupe (netteté/arêtes plus fines) est constante sur toute la plage d'épaisseur du matériau. Cela signifie que vous n'avez pas à vous soucier de l'aspect de vos bords lors de la découpe de matériaux fins ou épais. Le laser à fibre perd de son efficacité à réaliser des coupes régulières à mesure que le matériau devient plus épais.
N'oubliez pas que les graveurs à fibre laser s'améliorent au fil du temps. Aujourd'hui, la qualité des découpes en épaisseur n'est pas aussi mauvaise qu'aux premiers jours des lasers à fibre. Si vous souhaitez vraiment vous lancer dans la découpe au laser à fibre, mais que la qualité de la découpe vous préoccupe, vous devriez demander à l'entreprise à laquelle vous vous adressez de vous faire une démonstration. Chez Morphy, c'est ce que nous faisons. Nous laissons entrer n'importe qui dans la région afin de pouvoir découper les échantillons dont il a besoin. Nos clients peuvent être sûrs que leurs machines couperont le produit dont ils ont besoin.
Points à prendre en considération lors de l'achat d'une machine laser à fibre ou à CO2.
- D'après les données que j'ai trouvées en ligne, le prix moyen d'un découpeur laser de 4kW est de $12.73/heure de laser CO2 par jour. Le coût moyen d'une découpeuse laser à fibre de 4 kW est de $6,24/h.
- Les principales utilisations des machines laser à fibre sont la découpe de métaux minces (0-5 mm) et le marquage, la gravure, le recuit, la gravure et même le soudage de métaux.
- Les lasers CO2 peuvent couper, marquer et graver une large gamme de matériaux non métalliques tels que les plastiques, les textiles et les pierres.
- Les machines à laser à fibre optique sont moins encombrantes que les machines à laser CO2. Les machines à laser CO2 nécessitent des réservoirs de gaz, des pompes et de la tuyauterie. En revanche, les machines à fibre optique sont beaucoup plus compactes.