Les têtes laser compactes pilotent le traitement laser industriel

Les tendances mondiales à la réduction de l'empreinte carbone et des coûts d'exploitation ainsi que la demande d'outils de traitement de haute précision ont entraîné une demande croissante de systèmes laser compacts pouvant être mis en œuvre dans les usines de traitement et les lignes de production.

Plus tôt cette année, Opt Lasers a lancé la première tête laser compacte à trois diodes laser au monde pour les machines CNC, à savoir PLH3D-15W, tandis que la prochaine version d'Opt Lasers, un laser compact à six diodes laser, PLH3D-30W, attend son lancement en juin. Les têtes laser PLH3D-15W et PLH3D-30W ont été développées en tant que gammes de produits ultérieures à la suite de la série compacte PLH3D-6W d'Opt Lasers Grav. L'innovation introduite par la conception de ces produits a été reconnue sous la forme d'une subvention de l'UE pour mettre en œuvre ces solutions. Ces produits innovants tracent la voie vers un avenir plus durable, car les applications croissantes nécessitent des solutions polyvalentes, mais compactes et économes en énergie. Les têtes laser PLH3D-15W et PLH3D-30W émettent de la lumière à 445 nm, qui est plus efficacement absorbée que les faisceaux laser IR ou CO2 par de nombreux matériaux découpés ou gravés au laser. Cela se traduit par une consommation d'énergie réduite nécessaire pour traiter au laser le matériau de choix, qui est plusieurs fois inférieure à la consommation d'énergie d'un laser CO2 équivalent.

Système à faible consommation d'énergie

Un avantage majeur des systèmes laser 30 W et 15 W d'Opt Lasers réside dans leur faible consommation d'énergie et l'absence d'exigence d'une alimentation haute tension. PLH3D-15W et PLH3D-30W atteignent une consommation électrique de 52,1 W et 104 W respectivement et peuvent être alimentés avec des blocs d'alimentation de bureau. Leur consommation électrique maximale est respectivement <85 W et <180 W. En revanche, le rapport de conversion de puissance électrique-optique pour les lasers à tube CO2 est d'environ 7,5 %. Ainsi, un tube CO2 de puissance optique de 30 W consomme environ 400 Watts de puissance électrique.

Conçu pour résister aux conditions des usines de traitement industriel

La stabilité de la conception intérieure est cruciale pour les performances du système laser. Le traitement industriel nécessite un système capable de supporter des mouvements de martelage ardus et des vibrations de la machine. Les conceptions du système des têtes laser Opt Lasers 15 W et 30 W ont été conçues pour résister au mouvement de martèlement ainsi qu'aux oscillations typiques des usines de traitement industriel et des machines CNC. Ceci est réalisé avec des boîtiers de diode laser stables et des supports de miroir. L'innovation introduite par la conception a permis de recevoir une subvention de l'UE pour mettre en œuvre cette solution.

Haute Précision et Absorption

Jusqu'à présent, le traitement laser industriel a généralement utilisé des modules laser à solide YAG volumineux et lourds, normalement basés sur des cristaux Nd:YAG ou Yb:YAG. Les lasers YAG au néodyme ou à l'ytterbium sont généralement des lasers pulsés qui émettent dans l'IR à 1064 nm et 1030 nm respectivement, souffrant effectivement d'une faible absorption de puissance sur de nombreux types de matériaux. Les lasers CO2 subissent généralement une absorption de puissance encore plus faible et donc une efficacité de traitement plus faible. L'absorption de puissance sur le cuivre peut descendre jusqu'à 5 % pour un laser IR, tandis que les lasers CO2 ne peuvent pas du tout la traiter car l'absorption d'un laser CO2 sur le cuivre est inférieure à 1 %. De plus, les lasers IR atteignent une mauvaise échelle de gris s'ils sont utilisés pour la gravure sur bois.

À l'inverse, le faisceau laser émis par les modules laser bleus basés sur des diodes laser Nichia 445 nm, tels que PLH3D-15W et PLH3D-30W, subit une bien meilleure absorption sur de nombreux matériaux couramment traités. Un coefficient d'absorption plus élevé se traduit par un débit possible plus élevé et permet le traitement d'un matériau donné avec une plus grande précision et une consommation d'énergie réduite. Pour les métaux, les coefficients d'absorption sont égaux à : 445 nm - 65 %, IR YAG - 5 %, CO2 - < 1 % pour le cuivre ; 445 nm - 45 %, IR YAG - 35 %, CO2 - <3 % pour l'acier inoxydable ; 445 nm - 85 %, IR YAG - 70 %, CO2 - 6 % pour le titane. Cependant, il convient de noter que seul le PLH3D-30W convient au micro-soudage ou à la gravure du cuivre car le PLH3D-15W a une puissance optique trop faible pour cette tâche particulière en raison de la conductivité thermique élevée du cuivre.

PLH3D-15W et PLH3D-30W sont des systèmes laser multidiodes compacts, qui utilisent respectivement 3 et 6 diodes laser 445 nm utilisées de manière durable, étant les premiers du genre au monde. Ces modules sont fabriqués avec des composants durables de qualité industrielle, y compris des chambres à air imprimées en 3D.

Les faisceaux laser de PLH3D-15W et PLH3D-30W sont focalisés sur un point de faisceau d'environ 0,18 mm sur 0,003 mm, ce qui se traduit par des densités de puissance élevées de plus de 1,5 MW/cm et de plus de 3 MW/cm2 respectivement. En comparaison, un laser CO2 de puissance optique de 30 W atteint une densité de puissance de 0,430 MW/cm2.

Conception à haute évolutivité

Les lasers 15 W et 30 W d'Opt Lasers peuvent être installés sur pratiquement n'importe quelle machine CNC ou intégrés dans des systèmes plus importants. Ces modules peuvent également fonctionner sous l'eau en raison de la plus faible longueur d'onde de la lumière émise, contrairement aux lasers infrarouges YAG ou CO2, pour lesquels l'eau n'est pas transparente. Contrairement aux lasers YAG et CO2, les têtes laser 15 W et 30 W d'Opt Lasers ne nécessitent pas d'étalonnage constant ni de système de refroidissement sophistiqué.

PLH3D-15W et PLH3D-30W sont particulièrement adaptés à une mise en œuvre dans des machines universelles multi-outils et des lignes de production. La légèreté et la taille relativement petite se traduisent par une évolutivité élevée car elles permettent l'installation de plusieurs unités sur une seule machine à un coût combiné inférieur pour produire l'effet souhaité.

De plus, PLH3D-15W et PLH3D-30W peuvent être contrôlés avec le même signal qui commande une broche, qui peut être un signal analogique 5 V ou 10 V ou un signal PWM/TTL 0-24 V. De plus, les pilotes étant intégrés à l'intérieur des modules laser, ils peuvent fonctionner à des fréquences de modulation élevées supérieures à 30 kHz. En comparaison, les lasers CO2 ne peuvent utiliser qu'une fréquence de modulation de 5 kHz, tandis que les lasers YAG peuvent fonctionner à une fréquence de modulation d'environ 25 kHz. La fréquence de modulation élevée des PLH3D-15W et PLH3D-30W leur permet de découper et de graver de petites caractéristiques précises à grande vitesse. Les vitesses de modulation inférieures des lasers CO2 et YAG entraînent leur incapacité à allumer et éteindre le laser assez rapidement, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas traiter certaines caractéristiques. Les contrôleurs intégrés dans PLH3D-15W et PLH3D-30W se caractérisent également par leur code IP élevé, ou Ingress Protection Code, de IP62, ce qui signifie qu'ils sont bien protégés contre les dommages mécaniques, la poussière et les gouttes d'eau. Les contrôleurs utilisés disposent également d'un système de protection thermique intégré, qui protège les diodes laser de la surchauffe.

Applications

PLH3D-15W et PLH3D-30W peuvent être implémentés dans pratiquement toutes les machines CNC pour traiter une large gamme de matériaux. Cependant, le PLH3D-15W est mieux adapté au traitement du bois, tandis que le PLH3D-30W peut également être utilisé pour le micro-soudage et la gravure du cuivre. En général, ces têtes laser peuvent couper ou graver des matériaux tels que le cuir, les textiles, le bois et les plastiques. Ils peuvent également graver l'acier inoxydable, l'acier doux, l'acier à outils et le titane. Par exemple, le PLH3D-15W peut généralement couper du cuir de 1,3 mm d'épaisseur en un seul passage à 21 mm/s, ce qui équivaut à couper 0,9 km (0,55 mi) de cuir en 12 heures. Le même matériau peut être coupé avec PLH3D-30W à 42 mm/s, ce qui équivaut alors à couper 1,8 km (0,55 mi) de cuir en 12 heures. Cependant, il est généralement avantageux de couper le matériau traité à des vitesses plus élevées en plusieurs passes, tandis que la vitesse de traitement globale reste à peu près la même.

Cette technologie a été développée dans le cadre d'un projet de recherche financé par l'UE n° POIR.01.01.01-00-0988/18-00, à savoir "Développement d'une technologie innovante de tête de gravure multidiode avec l'application de diodes laser à longueur d'onde de 450 nm".

Vérifier les instruments et appareils de mesure par rapport à un ensemble maître pour s'assurer qu'au fil du temps, ils sont restés dimensionnellement stables et nominalement précis.

Contrôleur à microprocesseur dédié à une machine-outil permettant la création ou la modification de pièces. La commande numérique programmée active les servos et les entraînements de broche de la machine et contrôle les différentes opérations d'usinage. Voir DNC, commande numérique directe ; CN, commande numérique.

Opt Lasers, créée en 2014, est une marque de Tomorrow's System Sp. z oo, et un leader dans la fourniture de têtes laser de gravure et de découpe compactes pour les marchés des machines CNC et des imprimantes 3D. Basé juste à l'extérieur de Varsovie, en Pologne, Opt Lasers est un fabricant européen respecté d'appareils optiques et électroniques de haute qualité. Le portefeuille d'Opt Lasers comprend des têtes laser de qualité industrielle pour la gravure et la découpe, des modules laser standard et personnalisés, des pilotes de diode laser et des régulateurs de température. Il s'agit d'un fabricant OEM doté de capacités étendues de caractérisation laser. Le siège social d'Opt Lasers contient des installations de R&D pour l'électronique et le laser, un atelier d'usinage à service complet et un stock de composants bien approvisionné. Opt Lasers travaille avec une variété de clients industriels pour fournir des modules laser OEM à intégrer dans des systèmes plus vastes à grande échelle pour une variété d'applications. Opt Lasers propose également une excellente sélection de diodes laser. Visitez Optlasersgrav.com et Optlasers.com pour plus d'informations.