Nous sommes entourés d'objets fabriqués à l’aide de machines laser CO2. Vous l'ignorez peut-être, mais le panneau mural décoratif de votre bar préféré, la coque de smartphone gravée, la décoration du gâteau de la fête d'anniversaire de votre grand-mère, les puzzles éducatifs de votre neveu, l'enseigne de la boulangerie à l'angle de la rue devant votre maison, tous ces objets ont été fabriqués avec l’aide d’une machine laser CNC.
Vous êtes vous déjà posé la question comment ces machines–outils fonctionnent? Aujourd’hui je vais vous expliquer d’où le rayon laser provient, comment les machines laser s’exécutent si rapidement et précisément de sorte qu’elles sont désormais utilisées dans le monde entier.
Que peut-on produire à l’aide d’une machine laser CO2?
Les machines laser CO2 CNC permettent de travailler les matériaux organiques. Cette catégorie d’équipement permet de réaliser deux types d’usinage : la découpe et la gravure.
Une machine laser permet de découper et graver :
- le bois, le contreplaqué, le MDF et d’autres matériaux constitués de bois
- les polymères et les plastiques, tels que le PET, l'acrylique, la mousse de polypropylène
- le caoutchouc
- la paronite
- le carton et le papier
- le tissu, la fourrure, le cuir et le simili cuir
de graver :
- la pierre
- la céramique
- le verre et le miroir
En combinant ces matériaux vous pouvez fabriquer des objets originaux à l’aspect séduisant. Bien entendu, il vous faut concevoir les fichiers (maquettes) vous même, les acheter ou les commander à un spécialiste. Les objets originaux se vendent facilement et rentabilisent rapidement la machine.
Ces produits sont souvent très demandés par les restaurateurs, les agences publicitaires, les entreprises s’occupant de la décoration intérieure et extérieure. La machine laser est utilisée dans de nombreux domaines que ce soit pour fabriquer des objets pour enfants, des jouets, des panneaux d'affichage, des enseignes, des panneaux signalétiques et des articles en tissu, pour graver des articles en cuir, pour fabriquer des boîtes à bijoux personnalisées et bien d'autres choses encore.
De nos jours, la demande pour les objets fabriqués avec les machines laser CNC est en constante croissance.
Les machines laser ont des formats très différents, si certaines ont une surface de travail de 3 x 2 mètres, d’autres sont très petites avec une surface de travail restreinte de 50 x 30 cm ce qui permet de les placer sur une table. Cette large gamme de machines permet de s’adapter à la demande de vos clients, que ce soit la production de masse ou une production artisanale.
Machine de découpe laser pour la maison 
Comment fonctionne une machine laser ? D’où vient le rayon laser ?
Comment le rayon laser est généré dans la machine laser CO2?
Un rayon laser est une émission stimulée, cohérente et monochromatique étroitement focalisée qui a été initiée dans un milieu actif saturé de dioxyde de carbone par un facteur énergétique externe.
Ou, en termes simples : une machine laser CO2 est équipée d'un tube laser. Il s'agit d'un tube en verre rempli d'un mélange de gaz : dioxyde de carbone, azote et hélium. La machine alimente la source laser (l’émetteur) en énergie électrique, qui est convertie en émission laser grâce au mélange de gaz, principalement du dioxyde de carbone (CO2). C'est pourquoi ces machines-outils sont appelées machines laser CO2.
Contrairement à la lumière du soleil ou celle provenant d’une lampe, le laser n’est pas diffus. En effet, les photons qui sont émis lorsqu'une molécule de carbone est excitée ont tous la même longueur d'onde et se déplacent parallèlement les uns aux autres.
Le rayon laser sort du tube et est réfléchi par un système de miroirs mobiles qui sont installés sur la machine. Le premier miroir est fixe et est monté à côté de la source laser, tandis que les deux autres sont montés sur des parties mobiles de la machine afin de pouvoir être dirigés vers n'importe quelle position prédéfinie.
Mais comment la machine sait-elle où travailler avec le laser ?
Comment la machine sait-elle où positionner le laser?
CNC est l'abréviation de “Machine-outil à commande numérique” (Commande Numérique par Calculateur). Il s'agit d'un système de programmation qui consiste à laisser les pièces mobiles d'une machine se déplacer le long de la trajectoire définie et à déclencher le rayon laser avec la puissance requise au moment voulu.
Le dispositif de commande, aussi dénommé contrôleur, est une console spéciale située à l'intérieur de la machine, décide où se déplacer et quand allumer le laser. Un écran avec des boutons de réglage et de contrôle se trouve sur la coque de la machine.
La zone de travail de la machine est semblable à un grand échiquier avec de nombreuses cases - des coordonnées. Lorsque vous téléchargez une maquette (un fichier vectoriel) dans la machine et que vous commencez à travailler, le contrôleur commence à jouer aux échecs avec lui-même, déterminant de quelle case à quelle case il faut se déplacer et quand allumer le laser afin d'exécuter le programme prédéfini.
Pour faire démarrer les moteurs, le dispositif de commande envoie un signal par l'intermédiaire d'un driver, un dispositif qui indique aux moteurs dans quel axe, à quel endroit et avec quelle intensité déplacer le portique ou la tête de travail de la machine.
Si la machine déplace la tête laser lentement et avec une puissance élevée pendant le fonctionnement, on obtient un impact si intense sur le matériau que le laser le traverse, il s’agit de la découpe laser.
La gravure, en revanche, nécessite une vitesse de déplacement élevée et une faible puissance. La machine se déplace rapidement de gauche à droite, en se déplaçant pas à pas de 1 mm.
Le laser permet de réaliser des formes et des images très détaillées grâce à une haute résolution et une précision de positionnement de 0,01 mm.
Les maquettes sont préparées dans des logiciels, puis exportées vers RD Works, où elles sont converties en un code lisible par la machine. Dans RD Works, les paramètres de découpe et de gravure et les autres réglages sont définis par l’opérateur. Une fois les paramètres réglés, la machine fait le reste.
Les avantages du laser
La découpe et la gravure laser sont deux techniques populaires qui ont de nombreux avantages :
- Vitesse d'exécution. L’opération de gravure peut aller aussi rapidement que 400mm/s tandis que la découpe peut être effectuée jusqu’à 150 mm/s, bien entendu cela dépend du matériau travaillé et de son épaisseur.
- Liste des matériaux qui peuvent être travaillés à la machine laser CO2 : bois, contreplaqué, MDF, carton, acrylic, PET, mousse, autres plastiques et polymères, caoutchouc, paronite, pierre et céramique, miroir et verre, papier, différents tissus, la fourrure et le cuir.
- Pas de consommable, hormis la source laser (le tube laser). Dans le cadre d’une utilisation correcte, la durée de vie du tube laser atteint facilement les 3 ans. Cela dépend de la puissance utilisée lors de l’usinage des pièces ainsi que de la marque du tube laser.
- Haute qualité du produit final. La découpe laser produit un bord parfaitement régulier et lisse, lors de la gravure vous pouvez affiner les paramètres pour obtenir le contraste d'image souhaité.
- L’étroitesse du rayon laser vous permet d’usiner de nombreux objets à partir d’une seule et même plaque, ce qui évite le gaspillage.
- Le recours au laser pour la découpe et la gravure est peu bruyante et génère peu de débris, contrairement à d’autres méthodes.
Quelle machine-outil utiliser ?
Chaque machine laser peut à la fois découper et graver mais les machines de gravure laser se distinguent sur les points suivants :
- zones de travail comprises entre 200 x 300 mm et 600 x 400 mm
- il s’agit le plus souvent de machines conçues pour être placées sur une table ou un établi et non au sol
- la puissance du tube laser est comprise entre 20 W et 60 W
Caractéristiques de la machine de découpe laser :
- zones de travail comprises entre 900 x 600 mm et 2000 x 3000 mm
- sont conçues pour être placées au sol
- la puissance du tube laser est comprise entre 90 W et 180 W
Avant l’acquisition de votre machine, vous devez déterminer pour quelles tâches spécifiques vous allez l’utiliser et les objets que vous fabriquerez avec elle.
Comment sélectionner une machine de découpe laser? Un guide complet. 
Les 16 caractéristiques d’une machine laser CNC performante :
Bâti
En fonctionnement, notamment lors de la gravure, la machine subit de forts chocs en raison du déplacement de la tête laser. Cela crée des vibrations qui nuisent à la qualité de l'usinage. Un bâti bien conçu réduit considérablement les vibrations. L'idéal est de disposer d'un bâti dont l’intérieur est renforcé, ce qui est le cas sur les machines Wattsan.
Épaisseur du bâti
L’épaisseur du bâti doit être d’au moins 2 mm, ce qui permet d’accroître la rigidité de la structure de la machine. Cela est crucial, notamment pour les machines avec une grande zone de travail. Le bâti des machines laser Wattsan fait 2,9 mm d’épaisseur.
Portique
L'épaisseur et la fiabilité du portique influent sur la préservation de la précision lors du fonctionnement de la machine à des vitesses élevées. Les machines Wattsan sont équipées d'un portique en aluminium renforcé dont l'épaisseur peut atteindre 9 mm dans les angles.
Disposition des moteurs
Si le moteur de l'axe Y est situé à droite ou à gauche de la machine, cela entraîne à terme une distorsion de la stabilité pendant le fonctionnement. Le seul emplacement correct du moteur est au milieu de l'arbre de l'axe Y.
Réducteurs
Les réducteurs divisent le pas du moteur, c'est-à-dire qu'ils augmentent la finesse du travail de la machine et soulagent également les moteurs. Le rapport de démultiplication sur les machines Wattsan est de ⅙.
Courroies
Lorsqu’elles ne sont pas renforcées, les courroies sont le point faible d’une machine. Si ce n’est pas le cas, elles s’usent rapidement. Les machines Wattsan sont dotées de courroies dentées renforcées 3M.
Détecteurs de fin de course
Les détecteurs inductifs de fin de course sont plus fiables que les détecteurs mécaniques car ils ne sont pas sujets à une usure mécanique et ont donc une durée de vie plus longue. De plus, les détecteurs inductifs ne sont pas affectés par la saleté, les détergents et les résidus, contrairement aux détecteurs mécaniques.
Buses
C’est un autre point faible des machines bas de gamme. Au-delà d’une unité atmosphérique, les buses de mauvaise qualité vont se détacher de la tête laser. Or, pour obtenir une coupe nette, il vous faut au moins 2 unités atmosphériques. Les buses en polyuréthane dont les machines Wattsan sont dotées peuvent supporter jusqu’à 8 unités atmosphériques.
Optique et miroirs
Faites attention à la tête laser, en particulier à la monture des lentilles et au montage de la tête sur le portique. Un accès facile pour le nettoyage de l'objectif facilite l'entretien. Les vis des miroirs pour l'alignement du chemin optique doivent être faciles à visser et à dévisser. Les supports de miroir doivent être mobiles dans tous les axes pour le réglage.
Diamètre de la buse
Ce paramètre affecte la qualité du soufflage et donc la qualité du traitement. Les machines de gravure laser, telles que le Wattsan 0503, sont équipées d'une buse expansible permettant un soufflage moins intense pendant la gravure afin d'éviter que les résidus de la combustion ne soient collés à la surface du matériau par le flux d'air. Tandis que sur les machines de découpe laser, comme la Wattsan 6090, une buse au diamètre réduit est installée afin de concentrer le flux d'air ce qui améliore la qualité de la découpe.
Bac pour la collecte des chutes et résidus
Une bonne machine est équipée d'un bac situé sous la machine pour collecter les chutes et les résidus de la découpe. La présence de ce bac facilite l’utilisation de la machine et renforce également sa structure tout en protégeant le mécanisme de levage de la table et en améliorant l'extraction des fumées.
Mécanisme de réglage de la hauteur de la zone de travail
Il est préférable que le plateau constituant la zone de travail soit équipée d’un système de réglage de la hauteur par chaîne plutôt que par courroie car ce premier est bien plus fiable.
Sécurité
Les machines dont les circuits électroniques sont situés à proximité de l’alimentation à l’eau ne sont pas bien conçues. Il est bien plus sûr d’installer les circuits électroniques sur le côté opposé.
Monture du tube laser
Une monture de tube laser dotée de vis permet d’ajuster sa position sans avoir à enlever le tube laser de celle-ci.
Plateau à lamelles et en nid d’abeille
Les plateaux à lamelles anodisées permettent d’éviter que le rayon laser rebondisse sur le matériau. Tandis que les tables en nid d'abeille en fer permettent d’utiliser des aimants en néodyme pour maintenir des matériaux peu épais comme le tissu et la fourrure.
Découpe et gravure laser de tissus et textiles 
L’ampèremètre
L’ampèremètre situé sur la machine vous permet de sélectionner manuellement la puissance du rayon laser. Cela permet un réglage manuel plus fin qui offre plus de possibilités pour la gravure. Pour plus d’informations sur ce sujet, veuillez nous écrire vos questions dans les commentaires ou contacter un des technico-commerciaux de Virmer.
