Découpe et gravure au laser : aperçu des différences

Les deux machines de découpe et de gravure au laser utilisent l'énergie laser pour faire fondre des matériaux et leur donner la forme souhaitée. Bien que leurs fonctions puissent sembler similaires et soient souvent confondues, elles servent chacune des objectifs distincts. Comprendre ces différences peut grandement améliorer les résultats de votre projet.

La découpe et la gravure au laser sont deux procédés distincts qui utilisent des machines laser, qui relèvent tous deux de la catégorie des méthodes de marquage au laser. Comme ils partagent cette catégorie, il est facile de les confondre. Cet article vise à explorer les différences et les similitudes entre la découpe et la gravure au laser.

Qu'est-ce que la gravure laser ?

La gravure au laser est une technique de marquage de précision qui utilise un faisceau laser focalisé pour vaporiser la surface d'une pièce, créant ainsi un motif permanent. Un graveur laser, qui est un type de machine de marquage laser, génère le faisceau laser et laisse une marque durable sur le matériau.

En tant que processus de base du marquage laser, la gravure laser se situe aux côtés de techniques telles que la gravure à l'eau-forte, le recuit et l'ablation. Ces méthodes partagent des similitudes en termes de précision, de durabilité et de polyvalence sur différents matériaux, mais la gravure laser excelle dans la production de marques plus profondes, plus durables et très contrastées.

La gravure au laser crée des marques généralement plus profondes que celles des autres méthodes de marquage au laser. La profondeur varie en fonction du matériau et des paramètres du graveur laser. Le fort contraste entre les zones marquées et non marquées rend la gravure très visible, même si elle n'est pas aussi prononcée que dans la gravure au laser.

Les industries utilisent largement la gravure au laser pour la traçabilité, l'identification et la décoration des produits. Elle permet de marquer efficacement les logos, les codes-barres, les numéros de série et les codes QR sur diverses pièces et produits.

La découpe laser est un procédé de séparation thermique. Au cours du processus, des géométries prédéfinies sont traversées et découpées par le faisceau laser. Comme pour la gravure, une grande variété de matériaux peut être utilisée. Un fichier vectoriel (lignes et courbes d'une géométrie) constitue la base du processus de découpe.

Ce procédé est utilisé pour découper des formes (telles que des lettres, des panneaux et des étiquettes) ainsi que des applications qui ont été préalablement gravées.

Histoire de la gravure au laser

Son histoire ne peut commencer sans parler de la gravure manuelle. Avant l’avènement des pièces gravées au laser, la gravure manuelle était le seul moyen de marquer un produit. Graver manuellement une pièce consiste à utiliser un objet pointu (outil de gravure) pour inscrire le marquage.

Il y a 500 000 ans déjà, la pierre était l'outil de gravure le plus courant. Cependant, récemment, les stylets fabriqués à partir de pièces métalliques sont devenus courants. La gravure manuelle a même évolué au fil des ans en raison des progrès technologiques menant à l'industrialisation observée dans le martelage par micro-percussion et le marquage au rouleau. Cependant, le recours à la technologie laser fondée sur l'idée du LASER d'Albert Einstein en 1916, et son optimisation dans les années 1950 ont conduit à une large acceptation industrielle du marquage laser par rapport au premier.

Theodore Maiman a créé le premier laser optique et Gordon Gould a fabriqué la lumière laser originale. Les lasers sont ensuite devenus un élément important du perçage lorsque Western Electrics a fabriqué la première machine laser en 1965. Cependant, sa véritable utilisation dans la gravure n'a eu lieu qu'avec l'avènement des lasers CO2 en 1967. Les progrès technologiques ont ensuite conduit à des machines de gravure comme le laser UV et MOPA.

Comment fonctionne la gravure au laser ?

Avec une idée en tête et les étapes soulignées ci-dessous, vous avez tout ce qu'il faut pour graver une pièce au laser :

Conception

La conception est la première étape et consiste à créer une représentation numérique du motif, du texte ou de l'image souhaité à l'aide de logiciels de conception graphique tels qu'Adobe Illustrator, Inkscape et Onshape.

Le dessin est ensuite converti en un format compatible avec la machine à graver. Il existe deux formats courants : vectoriel et raster, chacun adapté à différentes tailles, types et complexités de dessins. Les dessins vectoriels sont particulièrement populaires car ils permettent au laser de suivre des trajectoires précises, améliorant ainsi la précision.

Préparation du matériel

Choisissez un matériau compatible avec le graveur laser qui complète votre conception. En général, les graveurs laser peuvent travailler sur la pierre, le verre, les plastiques et les métaux. Cependant, les types de machines de gravure sont adaptés à une liste restreinte de matériaux.

Par exemple, les graveurs laser UV (lasers froids) ne produisent pas beaucoup de chaleur, ce qui les limite aux plastiques et aux matériaux thermosensibles. En revanche, les marqueurs laser CO2 sont compatibles avec les matériaux organiques.

Configuration laser

La configuration du laser consiste à ajuster les paramètres de gravure en fonction du matériau, de la profondeur de marquage souhaitée et des exigences de qualité. Cette étape est cruciale car elle impacte directement la qualité finale de la pièce gravée.

Les paramètres clés à configurer avant de graver une pièce comprennent la puissance, la vitesse et la fréquence du laser. Voici une brève explication pour chaque paramètre :

• Puissance laser : contrôle l'intensité du faisceau. Une puissance laser plus élevée crée des gravures plus profondes, tandis qu'une puissance plus faible convient aux travaux délicats ou aux pièces thermosensibles.
• Vitesse : détermine la vitesse à laquelle la tête laser se déplace sur le matériau. Des vitesses plus lentes permettent des gravures plus profondes et plus détaillées, tandis que des vitesses plus rapides conviennent aux marquages plus légers.
• Fréquence : il s'agit du nombre d'impulsions laser par seconde. Les fréquences les plus élevées sont utilisées pour les matériaux plus tendres, tandis que les fréquences les plus basses sont plus adaptées aux matériaux plus durs.
• Ajustez le point focal laser pour un alignement correct avec la surface de la pièce pour une gravure nette et précise.

Processus de gravure

La machine de gravure laser utilise les instructions de conception du modèle CAO pour diriger le faisceau laser, qui vaporise la couche de surface de la pièce et crée le motif gravé.

La précision de la marque gravée dépend des réglages de la machine, tandis que la facilité de gravure dépend du type et de la sophistication de la machine. Les machines laser sophistiquées disposent de fonctionnalités avancées telles que l'automatisation pour garantir des résultats cohérents et de qualité.

Il existe deux types de graveurs laser : les graveurs de table et les graveurs portables. Les graveurs de table sont fixes et conviennent aux tâches nécessitant stabilité et précision. En revanche, les graveurs portables sont flexibles et utiles pour le travail sur site et la manipulation de pièces de grande taille ou de forme irrégulière.

Inspection

Une fois le processus de gravure terminé, le produit final est inspecté pour s'assurer qu'il répond aux spécifications souhaitées. L'inspection comprend la vérification de la précision du dessin, de la profondeur et de la clarté du marquage, ainsi que de la qualité globale de la finition. Les éventuelles divergences sont corrigées en ajustant les paramètres du laser et en gravant à nouveau si nécessaire.

La gravure au laser est-elle la même chose que la découpe au laser ?

Non, ils sont différents. Le processus de gravure utilise un faisceau laser pour retirer de la matière de la surface d'un objet, la vaporisant ou la faisant fondre pour créer une marque permanente. D'où son application dans la personnalisation et la customisation de produits.

En revanche, la découpe au laser consiste à utiliser un faisceau laser pour découper entièrement un matériau. Le laser découpe la pièce en la faisant fondre, en la brûlant ou en la vaporisant pour produire des bords nets et précis. Il s'agit d'une technique de fabrication de tôlerie couramment utilisée pour découper des matériaux tels que le plastique, le bois, le tissu et les pièces métalliques.

Comment fonctionne la découpe laser ?

La découpe au laser utilise un laser haute puissance qui est dirigé par l'intermédiaire d'un système optique et d'une commande numérique par ordinateur (CNC) pour orienter le faisceau ou le matériau. En règle générale, le processus utilise un système de contrôle de mouvement pour suivre un code CNC ou G du motif à découper sur le matériau. Le faisceau laser focalisé brûle, fond, se vaporise ou est emporté par un jet de gaz pour laisser un bord fini de surface de haute qualité.

Le faisceau laser est créé par la stimulation de matériaux laser par des décharges électriques ou des lampes à l'intérieur d'un récipient fermé. Le matériau laser est amplifié en étant réfléchi à l'intérieur par un miroir partiel jusqu'à ce que son énergie soit suffisante pour qu'il s'échappe sous forme d'un flux de lumière monochromatique cohérente. Cette lumière est focalisée sur la zone de travail par des miroirs ou des fibres optiques qui dirigent le faisceau à travers une lentille qui l'intensifie.

À son point le plus étroit, un faisceau laser mesure généralement moins de 0,0125 pouce (0,32 mm) de diamètre, mais des largeurs de trait aussi petites que 0,004 pouce (0,10 mm) sont possibles en fonction de l'épaisseur du matériau.  

Lorsque le processus de découpe au laser doit commencer ailleurs que sur le bord du matériau, un processus de perçage est utilisé, par lequel un laser pulsé de haute puissance fait un trou dans le matériau, prenant par exemple 5 à 15 secondes pour brûler une feuille d'acier inoxydable de 0,5 pouce d'épaisseur (13 mm).

Différences entre la découpe et la gravure au laser

Les deux procédés sont classés dans la catégorie des procédures de marquage au laser. En effet, ils utilisent des machines de marquage au laser pour générer des faisceaux capables de vaporiser une partie ou la totalité d'un produit. Bien que similaires, voici quelques différences entre la découpe au laser et la gravure au laser :

Principe de la coupe

La découpe au laser consiste à utiliser un faisceau laser pour découper toute l'épaisseur du matériau en le faisant fondre, brûler et vaporiser. La plupart des découpes sont parfaites. Elles ne nécessitent donc pas de seconde retouche. En revanche, la gravure au laser consiste à découper à la profondeur souhaitée sans couper toute l'épaisseur. Ainsi, les matériaux gravés n'ont que leurs surfaces vaporisées à la profondeur requise.

Puissance du laser

L'une des différences les plus importantes entre la découpe et la gravure au laser réside dans les machines utilisées. La puissance du laser est ici un paramètre déterminant. D'une part, les découpeuses laser sont des machines dont la puissance laser est supérieure à 60 W. Une puissance élevée est importante pour la découpe, bien qu'elle dépende du type et de l'épaisseur du matériau. D'autre part, les graveuses laser ont une puissance laser inférieure à 60 W.

La différence de puissance laser limite également les types de machines laser compatibles avec le processus. Par exemple, la plupart des machines de découpe laser sont des marqueurs laser à fibre ou au CO2. Cependant, les graveurs laser peuvent inclure d'autres machines de marquage laser, telles que UV ou des lasers verts.

Discours principal : Les graveurs laser peuvent découper de fines feuilles de non-métaux.

Distance focale de l'objectif                                             

Une autre différence importante entre les deux procédés réside dans la lentille de focalisation utilisée dans les machines laser. Les machines de découpe laser sont équipées d'une lentille à longue distance focale. Elles permettent ainsi d'obtenir des bords de coupe lisses, ce qui les rend esthétiquement agréables. En revanche, les machines de gravure laser sont équipées d'une lentille à courte distance focale. Elles permettent ainsi de donner à l'objet une taille de point plus fine, améliorant ainsi la qualité de la gravure.

Vitesse de coupe

En général, le processus de découpe au laser est très lent en raison du temps et de l'énergie nécessaires pour vaporiser complètement un matériau. Cependant, cela dépend du matériau que vous découpez et de sa dimension. Par exemple, un métal fin prendra moins de temps qu'un métal épais, tandis qu'un plastique fin prendra moins de temps qu'un métal fin. De plus, la vitesse de découpe lente garantit que la surface est lisse et de bonne qualité.

La gravure au laser permet une vitesse de coupe plus élevée car le processus n'implique pas de découpe. En outre, elle améliore l'efficacité et réduit le temps de contact. Cependant, une découpe à une vitesse trop élevée peut entraîner un marquage de mauvaise qualité.

Format de fichier de conception

Les machines de découpe laser utilisent des fichiers de conception vectoriels, tandis que les machines de gravure utilisent des fichiers de conception vectoriels et raster.

Le format de conception vectorielle est applicable aux travaux au laser qui nécessitent des lignes fines et implique l'utilisation de faisceaux laser pour tracer les lignes et les courbes du dessin vecteur par vecteur. Les fichiers de conception vectorielle peuvent être aux formats EPS, AI ou CDR.

Le format de conception raster s'applique aux matériaux de travail au laser tels que le bois, les tampons et les papiers. Il consiste à construire le motif à partir de pixels et à le graver ligne par ligne ou point par point. Les fichiers raster sont au format JPG ou PNG.

Utilisation du gaz d'assistance

Les gaz auxiliaires tels que l'hélium et l'oxygène aident à expulser le matériau en fusion observé pendant le processus de découpe au laser. Par conséquent, ils sont fortement recommandés pour la découpe de matériaux épais. En plus d'expulser les matériaux en fusion, ils permettent également d'obtenir une finition lisse.

En revanche, la gravure au laser ne nécessite pas d'aide au gaz car elle peut créer un pop qui affecte l'aspect de la finition de la surface. Cependant, vous pouvez l'utiliser lorsque le processus de gravure produit trop de fumée, car les gaz empêchent la fumée d'affecter la qualité du marquage.

Combien coûte la découpe et la gravure au laser

Combien coûte la découpe et la gravure au laser ? C'est une question que beaucoup de clients posent, mais c'est un peu comme demander « Quelle est la longueur d'un morceau de ficelle ? »

Chaque œuvre est différente. Les commandes sont produites à partir de matériaux différents, d'épaisseurs différentes et en quantités différentes, ce qui implique de nombreuses variables. Voici les principales à prendre en compte pour garantir que le bon produit est créé pour les clients au bon prix et avec la bonne qualité.

Frais d'installation d'œuvres d'art

Mes frais de création d'illustration standard sont de 45 £, mais cela peut être plus si l'illustration est complexe et importante en volume. Il s'agit d'un forfait unique, à moins que l'illustration ne change et il couvre 2 à 3 itérations au cas où ce ne serait pas bon du premier coup.

Temps de production

Le temps de production pour la découpe et la gravure au laser coûte 1 £ par minute. Un travail qui prend 30 minutes coûtera 30 £ + les matériaux + la mise en place du graphisme. Si cela prend une heure, le temps de production sera de 60 £.

Pour les travaux plus importants, il peut y avoir une réduction en fonction de l'intensité et de la complexité du travail.

Quantités requises

Les petites séries de production prennent plus de temps et sont donc moins économiques que les grandes séries, surtout si de nombreux réglages sont nécessaires pour obtenir le résultat souhaité. Les clients s'attendent à juste titre à ce qu'une série de 10 petites pièces coûte beaucoup plus cher qu'une série de 100 pièces ou plus. Il est toujours utile de réaliser des prototypes avant de commander une plus grande quantité pour être sûr d'être satisfait de son produit.

Prix des matériaux

Différents matériaux coûtent des montants différents.

Le MDF est un peu moins cher que le contreplaqué laser à la même épaisseur. C'est l'un des matériaux avec lesquels je travaille le plus en termes de rapport qualité/prix et il est beaucoup moins cher que le plexiglas à la même épaisseur.

Les pièces de bois sur mesure pour les enseignes dépendront du bois requis et de la taille requise. Le tissu, le carton, le formica, le mylar et d'autres matériaux peuvent tous être achetés dans différentes tailles de feuilles auprès de différents fournisseurs en fonction de la couleur et de la quantité requises. Certains fournisseurs ne vendent que de grandes tailles de feuilles, tandis que d'autres vendent une gamme de couleurs restreinte en fonction des besoins de leurs principaux clients.

Découpe laser vs gravure laser sur métal

Application pour différents matériaux :

En général, les machines de découpe laser ont une puissance plus élevée, souvent équipées de sources laser CO2 et fibre, leur permettant de traiter une plus large gamme de matériaux.

La machine de découpe laser à fibre est adaptée aux matériaux plus épais, notamment les métaux, les alliages, les plastiques et le verre organique. Elle est particulièrement adaptée à la découpe précise et rapide des matériaux métalliques.

Les matériaux métalliques comprennent l'acier inoxydable, l'aluminium, le cuivre, le fer, etc. Les matériaux non métalliques comprennent le PVC, l'acrylique, le panneau de densité, le bois, etc. Les matériaux qui peuvent être traités par découpe laser comprennent les métaux, l'acrylique, le panneau de densité, le bois, etc. En comparaison, les machines de gravure laser peuvent traiter des portions plus fines de métaux, d'alliages, d'acrylique, de panneau de densité, de bois, de panneau KT et de matériaux similaires.

Différence entre un graveur laser et un découpeur laser

Découpe laser :

But:

Principalement utilisé pour le façonnage et la découpe précis de matériaux métalliques afin de créer des composants précis.

Processus:

Le faisceau laser est focalisé sur la surface métallique et, sous l’action à haute température du laser, le métal s’évapore ou fond, permettant une coupe précise et nette le long d’un chemin prédéterminé.

Applications :

Largement utilisé dans les secteurs de la fabrication, de l'automobile, de l'aérospatiale et de la fabrication de métaux pour la production de composants, de pièces et de prototypes métalliques complexes. Applicable à divers matériaux, notamment les métaux, les plastiques, le bois, etc.

Gravure au laser :

But:

Généralement utilisé pour les matériaux non métalliques tels que le bois, le cuir, les produits en papier et les plastiques. Il peut également graver certaines surfaces métalliques avec des revêtements adaptés.

Gravure fine :

La gravure au laser permet d'obtenir des effets de gravure très détaillés, adaptés aux applications avec des exigences élevées en matière de motifs, de texte, etc.

Flexibilité:

Différents effets peuvent être obtenus en ajustant l'intensité du laser et la profondeur de gravure, offrant une grande flexibilité.

Sans contact :

Similaire à la découpe laser, la gravure laser est une méthode de traitement sans contact qui n'endommage pas la surface de la pièce.

Applicable à divers matériaux :

La gravure au laser peut être utilisée sur divers matériaux, notamment le bois, le plastique, le verre, etc.

Enlèvement de matière : La découpe au laser forme des formes en coupant le matériau, tandis que la gravure au laser forme des marques en retirant le matériau de surface.

But: La découpe est utilisée pour la fabrication des composants, tandis que la gravure est utilisée pour la décoration et l'identification.

Profondeur: La découpe est généralement plus profonde, tandis que la gravure est un traitement de surface.

Applications : La découpe laser est principalement utilisée pour réaliser des pièces fonctionnelles, tandis que la gravure laser se concentre davantage sur l'esthétique et l'identification. Dans le cas des matériaux métalliques, la découpe laser est couramment utilisée dans le secteur manufacturier, tandis que la gravure laser est plus adaptée à des fins d'identification et de décoration.

Découpe laser vs gravure laser pour le travail du bois

L'utilisation de la découpe et de la gravure laser CNC sur bois dépend de facteurs tels que le type de bois, la dureté et d'autres paramètres tels que l'humidité ou la texture. Plus la couleur et la texture du bois sont uniformes, plus l'effet de gravure laser est uniforme.

Lors de la découpe au laser, le faisceau laser traverse le bois, évaporant rapidement les débris en excès pour garantir des bords de coupe nets et propres. La découpe laser CNC est particulièrement adaptée aux projets de menuiserie nécessitant une grande précision et des détails élevés, tels que les puzzles, les décorations ou les modèles architecturaux.

Pour la gravure au laser, une gravure uniforme peut produire des motifs avec des profondeurs spécifiques, ce qui donne lieu à des transitions subtiles et à des dégradés de couleurs. En ajustant la profondeur de gravure, différents niveaux d'effets de gravure peuvent être obtenus, allant de superficiel à profond, répondant à diverses exigences de conception. La gravure profonde est souvent utilisée dans la création d'œuvres d'art en bois, d'enseignes ou de cadeaux personnalisés.

Le réglage de l'intensité et de la profondeur de gravure du laser peut produire différents effets, ce qui rend le processus de gravure plus flexible. Cela permet de créer des effets plus tridimensionnels et plus riches sur la surface du bois. De plus, en contrôlant le chemin de déplacement et l'intensité du laser, différentes profondeurs et détails de gravure peuvent être obtenus pour répondre à des besoins de conception spécifiques.

Puis-je utiliser une machine de découpe laser pour la gravure ?

Oui, les découpeuses laser sont généralement capables de graver. Les machines de découpe laser utilisent un faisceau laser à haute énergie pour couper ou vaporiser des matériaux, et cette technologie peut créer des motifs, du texte ou des dessins sur différents types de matériaux. Dans certains cas, en ajustant les paramètres, en utilisant des lentilles appropriées et en ajustant la mise au point, des effets de gravure simples peuvent être obtenus.

Les systèmes de découpe laser sont principalement conçus pour découper des matériaux plutôt que pour les graver. Les machines de gravure laser sont spécialisées dans la création de motifs, de textes ou de dessins sur la surface des matériaux. Pour les tâches de gravure dédiées, il est généralement recommandé d'utiliser une machine de gravure laser spécialement conçue à cet effet.

Domaines d'application :

La découpe au laser est utilisée dans de nombreux domaines, notamment l'industrie métallurgique, la fabrication automobile, la fabrication électronique, l'aérospatiale, etc. Dans ces domaines, la découpe au laser peut être utilisée pour découper des plaques métalliques, des tubes, des pièces, etc., avec les avantages d'une grande précision, d'une grande rapidité et d'un faible coût. La découpe au laser est généralement plus rapide que la gravure au laser.

La gravure au laser a également une large gamme d'applications et est principalement utilisée dans les domaines de l'art, de l'artisanat, des cadeaux, des enseignes et des matériaux décoratifs, etc. Dans ces domaines, la gravure au laser peut être utilisée pour produire divers motifs, textes, images, etc., avec les avantages d'une haute précision, d'un bon effet, d'une vitesse rapide, etc. En outre, la gravure au laser peut également être utilisée dans les domaines de l'impression de conteneurs, du traitement de texture du cuir, de la gravure de produits en bois, etc., ce qui peut améliorer l'efficacité de la production et réduire les coûts.

Avantages et inconvénients : découpe laser vs. Gravure au laser

Conclusion

Dans le paysage moderne de la fabrication et de la conception, l'avènement de la technologie laser a ouvert de nouvelles opportunités pour les créateurs et les fabricants. Dans cet article, nous allons comparer en détail les différences entre découpe et gravure au laser, en examinant leurs caractéristiques uniques et les applications adaptées. Que vous ayez besoin d'une découpe précise ou d'une gravure profonde, notre analyse vise à vous aider à prendre des décisions éclairées et à exploiter pleinement le potentiel de la technologie laser dans vos projets.

Les machines de découpe et de gravure au laser utilisent l'énergie laser pour faire fondre les matériaux et leur donner la forme souhaitée. Bien que leurs fonctions puissent sembler similaires et soient souvent confondues, elles remplissent chacune des fonctions distinctes. Comprendre ces différences peut grandement améliorer les résultats de votre projet.