Découpe laser métal : comment elle fonctionne et pourquoi la choisir dans le domaine industriel

La découpe laser du métal est un processus d’usinage thermique de haute précision, largement utilisé dans les processus industriels qui requièrent des marges de tolérance minimales, une répétabilité élevée et la qualité des arêtes.

Minifaber utilise notamment la technologie CNC avec des systèmes laser 2D et 3D, capables d’usiner différents métaux – du fer à l’acier inoxydable et à l’aluminium – en garantissant des résultats optimisés pour chaque type de projet.

Le principe du processus est la génération d’un faisceau laser à l’intérieur d’une source. Le faisceau laser, qui consiste en une onde électromagnétique, est acheminé vers un système de lentilles par l’intermédiaire d’une fibre optique. Le système de lentilles, qui constitue le cœur de la tête laser, focalise le faisceau laser en un point appelé foyer, qui est situé directement sur la feuille. L’effet produit par le faisceau laser focalisé sur la tôle est la fusion localisée du matériau qui génère la découpe de la tôle. Un jet de gaz d’assistance – oxygène ou azote – élimine le matériau fondu de la rainure de découpe, laissant des arêtes propres et sans bavures. Toutes ces opérations se déroulent sous commande numérique informatisée (CNC), ce qui permet d’atteindre le plus haut niveau d’automatisation et de répétabilité, même sur des volumes importants.

De la conception à la découpe : un flux continu

Le processus de découpe laser du métal commence par une phase de co-conception technique avec le client jusqu’à sa validation.

Le dessin de la pièce est utilisé par un logiciel de FAO qui, par le biais d’un programme d’imbrication, détermine la meilleure disposition (en termes d’espace et d’orientation) des pièces à découper dans une feuille de métal à plat de format standard.

Le programme d’imbrication est importé sur la machine de découpe où l’interface avec le système CNC permet de régler en détail tous les paramètres de découpe : vitesse d’avance, puissance du laser, type de gaz assistant, focalisation du faisceau et réalisation de la trajectoire de découpe.

Chaque réglage est calibré en fonction du type de métal, de son épaisseur et des géométries à obtenir.

Minifaber usine des métaux de dimensions allant jusqu’à 1250x2500 mm et même d’épaisseurs élevées, grâce à un parc de machines moderne qui comprend :

• des poinçonneuses combinées avec des têtes laser, qui allient la polyvalence du laser à la vitesse et à la précision du poinçonnage. Il s’agit de systèmes laser 2D avec une source généralement CO₂.

• systèmes laser 3D avec source en fibre, idéaux pour les pièces tridimensionnelles déjà embouties ou moulées et pour la découpe de tous les matériaux, y compris le cuivre.
   

Gaz d’assistance : oxygène ou azote en fonction du processus

Dans la découpe laser des métaux, le gaz d’assistance joue un rôle crucial car il influence directement la qualité de la découpe, la vitesse d’exécution et la finition de la pièce.

Le choix du gaz, oxygène ou azote, dépend de plusieurs facteurs, dont le type de métal traité, l’épaisseur de la tôle, le résultat esthétique souhaité et les exigences de productivité.

L’oxygène est principalement utilisé pour la découpe des aciers au carbone et des métaux ferreux. Sa fonction est non seulement d’évacuer la matière en fusion du point de coupe, mais aussi de participer activement à la réaction de combustion, en générant de la chaleur supplémentaire. Cette réaction exothermique permet d’augmenter la vitesse d’avance et de découper des tôles encore plus épaisses avec une consommation d’énergie réduite. Cependant, l’utilisation de l’oxygène entraîne une plus grande oxydation des arêtes et peut nécessiter des traitements ultérieurs si l’on souhaite obtenir une surface esthétiquement propre ou exempte d’oxyde.

L’azote, en revanche, est le gaz idéal pour la découpe laser de l’acier inoxydable, des alliages non ferreux, de l’aluminium, du laiton et du cuivre. Contrairement à l’oxygène, l’azote ne réagit pas chimiquement avec le métal au cours du processus, son action est purement mécanique, se contentant d’expulser le matériau en fusion sous l’effet de la pression.

Cela empêche la formation d’oxydes, préservant l’intégrité de la surface du matériau et garantissant des arêtes lisses, brillantes et sans décoloration, sans qu’il soit nécessaire de procéder à un post-traitement. En outre, l’azote est indispensable pour les applications qui exigent une finition esthétique parfaite ou pour lesquelles la contamination par l’oxygène pourrait compromettre la fonctionnalité du composant, comme dans les industries alimentaire, pharmaceutique ou médicale.

Chaque système laser de Minifaber est configuré pour l’utilisation combinée et alternée de gaz d’assistance, avec la possibilité de modifier rapidement les paramètres du processus pour répondre aux exigences spécifiques de la tâche.

Grâce aux systèmes à commande numérique, la commutation entre l’azote et l’oxygène s’effectue de manière automatique et précise, ce qui permet une gestion très flexible et efficace, même dans le cas de productions mixtes ou présentant des caractéristiques techniques hétérogènes. Cette configuration garantit une grande polyvalence opérationnelle et une réponse rapide aux exigences des clients, tout en maintenant des normes de qualité élevées. 

Pourquoi choisir la découpe laser pour les métaux

D’un point de vue technique, les avantages sont évidents :

• haute précision, avec des tolérances dimensionnelles aussi faibles que +/- 0,1 mm

• absence de contact entre l’outil et le matériau, ce qui élimine l’usure mécanique et réduit l’entretien

• rapidité de production, surtout pour les lots de moyenne et grande taille

• qualité des arêtes, sans nécessité d’opérations de finition supplémentaires

• possibilité d’effectuer des coupes complexes, même sur des matériaux prétraités ou avec des trous de différentes géométries

• compatibilité avec une large gamme de métaux, y compris les matériaux réfléchissants et les alliages spéciaux
   

En outre, le processus est écologiquement propre : il ne produit pas de copeaux, ne nécessite pas l’utilisation d’huiles lubrifiantes qui doivent ensuite être lavées, minimise les déchets, consomme moins d’énergie que d’autres technologies traditionnelles telles que le plasma ou l’oxycoupage, et enfin nécessite un équipement limité et peu coûteux par rapport à d’autres procédés de découpe tels que le découpage. 

Un service orienté vers la production industrielle

Minifaber offre un service complet de découpe laser du métal pour la production de pièces finies et semi-finies destinées à des étapes de transformation ultérieures (cintrage, soudage, traitements de surface).

Notre structure est organisée pour répondre aussi bien à des exigences de prototype, avec des temps de réponse rapides et des tests de validation, qu’à des commandes en série avec un contrôle de qualité intégré en ligne.

Chaque projet est suivi par des techniciens spécialisés qui travaillent aux côtés du client depuis la phase de devis jusqu’à la livraison, dans le but de garantir une cohérence maximale entre le dessin technique, les performances requises et les conditions d’utilisation finale de la pièce.

Contactez-nous pour plus d’informations.