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Les avantages des lasers à fibre TRUMPF | TRUMPF

Avantages des lasers à fibre TRUMPF

Que sont les lasers à fibre ? Pour quelles applications sont-ils utilisés ? Et quelles matières peuvent être traitées avec des lasers à fibre ? Découvrez en plus dans cette page sur les différents types de lasers à fibre et leurs avantages pour vos tâches d'usinage.

Utilisations et avantages des lasers à fibre

Polyvalence multisectorielle

Les lasers à fibre sont utilisés dans presque tous les secteurs comme l'aérospatiale, l'automobile, y compris l'électromobilité, le dentaire, l'électronique, la bijouterie, le médical, la science, les semiconducteurs, les capteurs, le solaire et bien d'autres.

Compacts grâce à une surface d’implantation réduite

Les lasers à fibre sont compacts et peu encombrants. Ils sont ainsi parfaits pour la fabrication, où la place fait souvent défaut.

Variété de matériaux

Les lasers à fibre ont la capacité d'usiner de nombreux matériaux  différents . Les métaux (y compris l'acier de construction, l'acier inoxydable, le titane et les matériaux réfléchissants comme l'aluminium ou le cuivre) constituent la majorité des usinages laser dans le monde, mais les matières plastiques, les céramiques, le silicium et les textiles sont également usinés.

Efficacité rentable

Les lasers à fibre sont idéaux pour réduire les frais généraux et les coûts d'exploitation. Ils constituent une solution rentable avec un bon  rapport qualité-prix et  des coûts de maintenance extrêmement faibles.

Intégration aisée

Grâce à un grand nombre d'interfaces, les lasers à fibre TRUMPF peuvent être intégrés rapidement et facilement à vos machines et systèmes. Comme partenaire OEM ou fournisseur de solutions complètes (laser, optique, système de capteurs et service), nous sommes à vos côtés.

Efficacité énergétique

Les lasers à fibre sont très efficients et consomment moins d'énergie que les machines d'usinage conventionnelles. Cela permet de réduire l'empreinte écologique et les  coûts d'exploitation.

Comment fonctionnent les lasers à fibre ?

Tous les lasers disposent de trois éléments essentiels : un générateur de faisceau, un milieu amplificateur et un résonateur. Le générateur de faisceau utilise une énergie fournie de l'extérieur pour stimuler un milieu amplificateur. Cet état d'excitation d'un milieu actif laser est caractérisé par une inversion de population, qui permet au milieu d'amplifier la lumière par un processus physique. Ce qui est défini comme étant une émission stimulée et a été décrit pour la première fois par Albert Einstein (LASER = «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation »). Le réseau de Bragg à fibre agit comme un miroir autour du milieu amplificateur et forme un résonateur optique qui, d'un côté capte l'énergie optique pour une nouvelle amplification à l'intérieur du résonateur, mais permet également de l'autre la sortie d'une certaine partie de l'énergie optique dans une direction au moyen d'un miroir partiellement transparent. Cette partie de l'énergie optique sortie est le faisceau laser, qui peut être utilisé à des fins diverses. 

TRUMPF a développé son propre système pour le pompage de la lumière des diodes laser à pompe dans le milieu actif de la fibre de renforcement. Dans le schéma nommé « GT-Wave » (voir graphique), la fibre à pompe est maintenue en contact avec la fibre de renforcement sur toute sa longueur (plusieurs mètres). Une partie de la lumière de pompage pénètre dans la fibre de renforcement chaque fois que les rayons réfléchis en interne touchent la couche limite. Lorsque ces rayons traversent ensuite le noyau dopé aux terres rares (ytterbium), ils sont partiellement absorbés et excitent le milieu amplificateur. La totalité de la lumière de pompage est ainsi absorbée de manière uniforme et continue sur toute la longueur de la fibre de renforcement. Un avantage  de ce schéma est la possibilité d'évoluer facilement vers des puissances laser plus élevées en  ajoutant des modules de pompage supplémentaires. Un autre avantage de ce système est  d'éviter des « hot spots » aux extrémités de la fibre de renforcement des systèmes de pompage courants et d'obtenir un profil de renforcement uniforme grâce au dépôt de l'énergie de pompage sur toute la longueur de la fibre de renforcement.

Un laser à fibre est ainsi un type de laser qui utilise des fibres dopées avec des éléments de terres rares (erbium, thulium, ytterbium) etc. comme milieu actif laser. C'est ce qui distingue le laser à fibre des autres types de lasers sur le marché, où le milieu actif laser est un cristal (comme le laser à disque) ou un gaz (comme le laser CO2).

Les lasers à fibre proposent une efficacité absolue, contrôlent la vitesse et la puissance avec précision par la gestion de la longueur, de la durée, de l'intensité et de la dissipation de la chaleur du faisceau.

Quelles matières peuvent être traitées avec des lasers à fibre ?

Les lasers à fibre sont parfaitement adaptés à l'usinage d'une large gamme de matières et offrent leur fiabilité grâce à des années d'utilisation dans l'industrie. Le laser à fibre est volontiers utilisé pour l'usinage des métaux. Le type de métal ne joue pas un rôle essentiel. Les lasers à fibre usinent l'acier de construction, l'acier inoxydable, le titane, le fer ou le nickel aussi bien que les métaux réfléchissants comme l'aluminium, le laiton, le cuivre ou les métaux précieux (argent et or). De plus, ils fonctionnent bien avec les matières à surfaces anodisées et laquées.&Les lasers à fibre, en particulier les lasers pulsés à impulsion courte, sont également utilisés pour le traitement du silicium, des pierres précieuses (y compris les diamants), des matières plastiques, des polymères, des céramiques, des composites, des films minces, des briques et du béton.

Quel laser à fibre acheter ?

Dans un premier temps il est important de connaître la différence entre les types de lasers à fibre proposés par TRUMPF. Nous proposons des lasers à fibre pulsés, des lasers à fibre en régime continu (Continous Wave = CW) et des lasers à impulsions ultracourtes. Les lasers à fibre pulsés émettent le faisceau laser en mode pulsé. Vous pouvez gérer la durée des impulsions individuelles dans une plage allant des nanosecondes aux microsecondes. Les lasers en régime continu fournissent un faisceau laser continu, mais ont la capacité de moduler la puissance du faisceau jusqu'à la gamme de fréquences des kHz. Un laser en régime continu est davantage orienté sur la puissance et un rendement élevé, raison pour laquelle les lasers en régime continu sont le plus souvent utilisés dans les environnements industriels. Un laser à fibre pulsé est toujours préféré à un laser en régime continu lorsqu'une puissance de pointe plus élevée doit être atteinte au sein d'une courte impulsion. Les microlasers ont d'autre part des durées d'impulsion encore plus courtes que les picosecondes. Ils peuvent atteindre 350 fs (femtosecondes).

Applications typiques pour laser à fibre

Les lasers à fibres sont bien adaptés à de nombreux domaines dans l'univers de l'usinage. Pour certaines applications dans l'industrie lourde, où l'efficacité et la rapidité sont avant tout nécessaires, un laser à fibre en régime continu, qui ne nécessite que peu ou pas de maintenance ou d'entretien, est la solution parfaite. Les lasers en régime continu sont les mieux adaptés au perçage, à la découpe et au soudage laser. Si vous avez besoin de découpes très spécifiques dans des formes compliquées, le laser à fibre pulsé est l'outil optimal.

Lasers à fibre vs lasers CO2

La section suivante compare les lasers à fibre et les lasers CO2. Les lasers à fibre sont les types de lasers les plus récents sur le marché mondial. Les lasers à fibre ne possèdent pas de pièces mobiles ou de miroir, leur coût d'entretien est faible, ils sont efficients au niveau électrique et ils fonctionnent aussi bien avec des métaux très fins qu'avec les métaux plus épais et réfléchissants. Les lasers CO2 sont aujourd'hui principalement utilisés pour l'usinage en gros volumes de matières non métalliques comme les matières plastiques, les textiles, le verre, l'acrylique, le bois et même la pierre. Ils présentent un avantage pour l'usinage de matières plus  épaisses (typiquement de plus de 5 mm d'épaisseur) et travaillent plus rapidement en ligne droite que les lasers à fibre.

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