Le terme LASER est un acronyme issue de la langue anglaise (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)signifiant amplification de la lumière par émission stimulée de radiation.
Le principe est donc d'amplifier des photons et de concentrer leur puissance à travers une lentille de focalisation pour obtenir une interaction avec différents matériaux en vue de modifier leurs propriétés.
Le faisceau laser produit peut être déplacé à l'aide de miroirs galvanométriques en X et Y de manière extrêmement rapide et précise dans les systèmes dit GALVO.
Quand le faisceau laser passe par des miroirs intégrés sur une table croisée déplacée à l'aide de moteurs pas à pas ou de moteurs brushless, on parle de PLOTTERS lasers qui ont l'avantage d'offrir des champs de travails de grandes dimensions, jusqu'à 2,5 x 1,3m dans notre gamme de machines.
Tous les faisceaux lumineux émettent à une certaine longueur d'onde.
Les principaux lasers industriels de marquage, gravure, découpe et soudure émettent dans l'IR soit dans l'infra-rouge.
Les laser anciennement à lampe puis Nd:YAG - Nd:YVO4 - FIBRÉS Yb émettent dans une longueur d'onde proche de 1064nm et permettent une interaction avec tous les métaux et de nombreux plastiques.
Les laser CO² travaillant dans des longueurs d'ondes proches de 10 600nm vont permettre une interaction sur tous les matériaux organiques (papier, carton, bois, plastique, verre, pierre, cuir, tissu, ...)
Dans le spectre visible, nous retrouvons les lasers de marquage verts à 532nm qui permettent une bonne interaction sur les plastiques sensibles.
Puis à nouveau dans l'invisible à une longueur d'onde de 355nm, il existe les laser de marquage UV dédiés aux applications très spécifiques de marquages de plastiques très sensibles ou pour marquer à l'intérieur du verre.
A. Marquage des métaux
Quand un faisceau laser rencontre une surface métallique, la radiation est en partie absorbée et en partie réfléchie et réagit avec la structure du métal. L’absorption dépend du matériau, de la longueur d’onde de la radiation, de son angle d’incidence et de l’état de surface du métal.
B. Marquage des plastiques
A cause de leur structure moléculaire, les plastiques absorbent naturellement dans l’ultra violet (UV) et dans l’infrarouge lointain (FIR). Par adjonction d’additifs, il est possible de rendre les plastiques absorbant dans l’infrarouge proche ou dans le visible.
C. Principe du marquage
Les lasers de marquage sont normalement pulsés (Q-switchés). Ils possèdent une puissance crête importante (plusieurs KW) et sont focalisés en un spot très fin (quelques µm). Ainsi la densité de puissance peut atteindre plusieurs MW / cm2, ce qui est nécessaire pour interagir avec le matériau à marquer. L’interaction laser-matière, dépend de la matière elle même, de la longueur d’onde et de la puissance du laser, de la fréquence des pulses et enfin de la vitesse de marquage.
D. Types d'interaction
- Gravure
Quand la puissance crête est suffisante, le matériau est immédiatement évaporé lors du passage du laser. Il en résulte une saignée incolore à la surface du matériau. En multipliant, le nombre de passage il est possible d’effectuer une gravure profonde.
- Enlèvement de matière
Ce cas se limite aux surfaces recouvertes d’une couche sensible au laser (anodisation, peintures). La couche superficielle est évaporée par le faisceau laser.
- Creusage
Ce type de marquage nécessite un compromis entre puissance crête et puissance moyenne. On obtient un marquage en creux, contrasté, avec des rejets de matière fondue. Ce marquage résulte du meilleur compromis contraste / vitesse.
- Oxydation par échauffement
Certains métaux tels que les inox ou le titane peuvent être marqués en créant une couche d’oxyde. Ce type de marquage est obtenu par échauffement local de la pièce tout en restant en dessous du point de fusion. Le marquage est coloré et la couleur dépend de l’épaisseur de la couche d’oxyde créée. La surface de la matière n’est pas affectée.
- Changement de couleur
C’est l’effet classique sur les plastiques. Pour un seuil particulier de d’énergie par pulse, les liaisons moléculaires se brisent, et les propriétés optiques changent. En conséquence, on obtient un changement de couleur.
- Moussage
Sur certains plastiques, il possible de créer des bulles de gaz sous la surface du substrat. Le marquage est en relief. Les bulles diffusent la lumière d’une autre façon que la partie non affectée, on obtient ainsi une différence de luminosité sans changement de couleur.
La taille du champ de marquage dépend de la focale de l’objectif à champ plat. Plus la distance focale est grande plus le champ de marquage est grand.
Exemple :
Classe 1 : Lasers sans danger même pour une exposition prolongée.
Classe 2a : Lasers visibles de faibles puissances, dont l’exposition directe pour une période inférieure à 1000 sec est sans danger.
Classe 2 : Lasers de faibles puissances visibles. Les réflexes humains (para pupillaire…) sont suffisamment rapides pour protéger l’œil. Cependant, de la même façon qu’une source de lumière puissante, une exposition prolongée peut causer des dommages.
Classe 3a : - Avec label « Attention » : Lasers sans danger pour une vision directe pendant la durée des réflexes humains. Ils peuvent présenter un danger s’ils sont utilisés avec d’autres éléments optiques.
- Avec label « Danger » : Risque faible pour une vision directe pendant la durée des réflexes Humains (0,25 sec).
Classe 3b : Lasers potentiellement dangereux pour une exposition directe. Vision directe du faisceau ou vision de la réflexion spéculaire.
Classe 4 : Lasers dangereux en cas de vision directe, par réflexion spéculaire et par réflexion diffuse. Il peuvent provoquer des lésions sur la peau ainsi qu’un danger de feu.
Pour les classes 3 & 4, le port de lunettes de protection est obligatoire en phase de maintenance et de réglage, lorsque les protections de la machine sont enlevées.
Ces filtres doivent répondre aux normes EN 107 ou EN 108.
Pour une protection lors de l’utilisation de nos lasers, il convient de porter des lunettes ayant les marquages suivant : Norme EN 207 (disponible en vente).
L = 1064nm
D = L5
OD@1064nm > 7
Marquage CE
La norme laser impose la mise en place d’étiquettes signalant la présence d’un laser ainsi que sa classe.
Exemple d’étiquette à apposer sur le carter :
