Qu'est-ce que la gravure laser ? Procédé, matériaux et applications

Lorsqu'on évoque la gravure laser, on pourrait penser qu'il s'agit d'une technique de marquage. Si vous vous demandez comment fonctionne la gravure laser, quels matériaux peuvent être gravés au laser, quelles sont ses applications et ses avantages, cet article pourrait vous donner des idées de conception de traitement.

Qu'est-ce que la gravure laser ?

En tant que méthode de traitement de surface soustractif, la gravure au laser forme des motifs ou du texte en utilisant un faisceau laser pour supprimer ou modifier la surface du matériau. 

Avantages de la gravure

Haute précision

Prenons l'exemple de la machine de gravure laser à fibre la plus utilisée : elle peut graver une ligne fine de 0,01 mm (environ 1/5 d'un cheveu humain) avec une précision de ± 0,003 mm. Cette précision dépasse largement celle obtenue à la main.

Longue durabilité

Les marques réalisées par gravure laser sont permanentes et très durables.

Fonctionnement rapide

Le laser de gravure peut se déplacer avec précision à une vitesse élevée de 500 à 1 000 mm/s, ce qui lui permet de couvrir et de graver une surface de 100 cm² en une minute, soit environ 1/6 d'une feuille A4.

Hautement automatisé

Les paramètres du programme et le contrôle par ordinateur permettent à la gravure laser de réaliser des processus hautement automatisés et d'éliminer les erreurs.

Respectueux de l'environnement

La gravure au laser peut réduire les erreurs ou les déchets causés par la gravure manuelle, étant ainsi plus respectueuse de l'environnement.

Types de machines de gravure laser

Selon les différences de longueur d'onde laser et de sources laser, la gravure laser peut être divisée en trois catégories suivantes.

Laser à fibre

Le laser à fibre a une précision et une vitesse élevées, il convient aux métaux, aux plastiques (comme l'ABS) et aux matériaux de revêtement (comme les revêtements de peinture et zingage). Le coût d'exploitation de machines laser à fibre est faible et l'efficacité du traitement est élevée.

Laser CO₂

Équipement de gravure laser le plus couramment utilisé, le laser CO₂ est idéal pour les matériaux non métalliques, comme le bois, le verre, l'acrylique et le cuir. Son coût est plus faible et il présente des avantages significatifs pour la découpe profonde et le traitement grand format.

Laser UV 

Les lasers UV peuvent effectuer une gravure de haute précision sur des matériaux fragiles tels que le verre, les miroirs et la porcelaine sans fissures, bien que leur coût soit relativement élevé.

Comment fonctionne la gravure laser ?

Contrôlée avec précision par les paramètres et programmes de l'ordinateur, la gravure laser utilise un faisceau laser hautement focalisé pour libérer d'importantes quantités d'énergie thermique. La surface du matériau sélectionné chauffe alors immédiatement. Cette chaleur brûle ou vaporise une petite quantité de matière. L'ordinateur contrôle précisément le faisceau laser pour créer des marques gravées uniques et permanentes, qui peuvent apparaître sous forme de zones convexes, concaves ou foncées avec des motifs.

Procédé de gravure au laser

Alors, comment fonctionne réellement la gravure au laser étape par étape ?

1. Concevez les motifs ou les logos sur un ordinateur en utilisant le format de fichier numérique approprié, comme .jpg, .svg ou .pdf. 
2. Sélectionnez les matériaux adaptés au projet, comme l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane. Placez le matériau propre sur le bâti de la machine. 
3. Ajustez les paramètres du graveur laser, notamment la puissance, la vitesse, le chemin et la mise au point, pour garantir les meilleures performances des matériaux et des machines.
4. Après avoir effectué toutes les étapes ci-dessus, commencez la gravure. Veillez à la ventilation intérieure pendant cette étape afin d'éviter tout danger potentiel dû à la fumée. 
5. Refroidissez le matériau et nettoyez tout résidu sur la surface pour révéler un marqueur permanent et précis.

Quels matériaux peuvent être gravés au laser ?

La gravure au laser, en tant que méthode de traitement de surface souvent utilisée par les fabricants de produits personnalisés ou les propriétaires de marques originales, convient à une variété de matériaux.

Métal

Pour la plupart des métaux, comme aluminium, acier inoxydable, titane, et Acier Carbone, la gravure au laser est l’une des méthodes de marquage les plus efficaces, précises et durables. 

Cependant, en raison des différences de taux d'absorption, de conductivité thermique et de points de fusion, tous les métaux ne se prêtent pas à la gravure laser. Les métaux polis comme l'acier inoxydable et l'aluminium sont difficiles à graver, car leurs surfaces lisses réfléchissent la lumière laser.

Dans ces cas, une gravure laser à fibre est nécessaire, ou des traitements de surface tels que sablage, le brossage ou l'application d'un revêtement spécialisé sont effectués avant la gravure pour réduire la réflectivité et améliorer le taux de réussite et la qualité de la gravure laser.

Bois

Le bois présente une densité modérée, ce qui le rend idéal pour la gravure laser. Le laser crée un motif contrasté net à sa surface grâce à la réaction de carbonisation (brûlure). 

Étant donné que les différents types de bois réagissent différemment au laser, les marques de brûlure et le contraste varient. Par conséquent, la sélection de bois de dureté modérée, comme le bouleau, le noyer et le bambou, donnera de meilleurs résultats de sculpture.

Plastique

La plupart des plastiques se prêtent à la gravure laser en raison de leur sensibilité à la chaleur. Le laser vaporise ou modifie chimiquement la surface rapidement pour obtenir une gravure précise. 

Parce que différents composants en plastique (tels que acrylique, abdos, polycarbonate) réagissent de manière complètement différente aux lasers, des tests de paramètres doivent être effectués pour déterminer la puissance et la vitesse optimales.

Verre

Le verre est idéal pour la gravure laser en raison de sa texture cassante et dure. Mauvais conducteur de chaleur, le verre subit des microfissures générées par l'énergie thermique du laser, formant alors une marque mate et dépolie par réflexion diffuse. 

Cependant, un contrôle incorrect du faisceau laser peut entraîner des fissures dans le verre, des ajustements prudents des paramètres avant la gravure sont donc nécessaires.

Il convient de mentionner que différents matériaux auront de meilleurs effets lorsqu'ils sont traités avec des types spécifiques de graveurs laser.

Plus important encore, avant de sélectionner le matériau à traiter, vous devez vérifier la fiche de données de sécurité du matériau pour éviter qu'il ne libère des gaz toxiques en raison d'une chaleur élevée, ce qui peut présenter un risque pour la sécurité.

Applications de la gravure laser

Si vous souhaitez savoir si la gravure laser peut être appliquée à votre projet, le contenu suivant peut vous aider à porter un jugement approprié.

Industrie et fabrication

De nombreux fabricants de marques originales utilisent la gravure laser pour imprimer leur propre logo de marque, ou marquer un numéro de série unique ou un code QR pour le contrôle qualité, garantissant ainsi la traçabilité du produit.

Industries électroniques et médicales

Les codes de gravure laser peuvent être appliqués aux composants électroniques tels que les puces et les résistances, ainsi qu'aux numéros de modèle et aux informations de lot sur les instruments chirurgicaux et les implants orthopédiques.

Emballage et impression

La gravure au laser des dates de production et des dates d'expiration qui ne s'effaceront jamais peut être effectuée sur les emballages de médicaments et d'aliments.

Créations artistiques

La gravure laser peut parfaitement transformer des conceptions numériques complexes en œuvres tangibles, permettant la création de paysages ou de portraits détaillés sur des panneaux de bois ou d'acrylique.

Gravure laser vs autres méthodes de marquage

Gravure laser vs gravure laser

La profondeur de l'effet de la gravure laser sur les matériaux peut atteindre 25 à 150 microns, tandis que la gravure laser ne modifie généralement que la microstructure de la surface du matériau (avec une profondeur d'effet d'environ 25 microns), par conséquent, par rapport à la gravure laser, les marquages de gravure laser sont plus clairs et plus durables.

Gravure laser vs estampage

La gravure au laser est un procédé numérique sans contact qui ne nécessite pas de moules, tandis que estampillage est un procédé mécanique basé sur le contact qui utilise des moules personnalisés pour créer des motifs en relief ou en creux sur des matériaux en feuille comme marquages. Par conséquent, par rapport à l’estampage, la gravure laser offre une plus grande flexibilité et un niveau d’automatisation plus élevé.

Conclusion

Vous avez maintenant une compréhension générale des bases de la gravure laser. Si vous avez un projet de gravure laser ou recherchez un fournisseur capable de vous proposer des services complets de traitement des métaux sur mesure, HDC vous apportera une assistance rapide, professionnelle et fiable.