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Composites

Les composites sont formés en combinant deux ou plusieurs matières avec des propriétés différentes pour former une nouvelle matière (le composite) avec des propriétés supérieures à celles des composants individuels. Par exemple, la matière renforcée en fibres de carbone est incorporée dans une matière de matrice époxyde pour former un composite structurel léger résistant. La fibre de carbone en elle-même n'est pas suffisamment rigide pour être utilisée comme matière structurelle, et l'époxy en lui-même n'est pas suffisamment résistant. La plupart des composites peut être traité par découpe au laser, gravure et marquage au laser.

Exemple de matières composites

Types de matière composite








Types de traitement au laser

Les lasers jouent un rôle croissant dans le traitement des matières, du développement des nouveaux produits à la fabrication de masse. Pour tous les traitements au laser, l'énergie d'un faisceau laser interagit avec une matière pour la transformer d'une certaine manière. Chaque transformation (ou traitement au laser) est contrôlée par un réglage précis de la longue d'onde, de la puissance, du cycle de fonctionnement et du taux de répétition du faisceau laser. Ces traitements au laser sont les suivants :

Toutes les matières possèdent des caractéristiques uniques qui régissent la manière dont le faisceau laser interagit avec la matière, et la modifie en conséquence. C’est le cas, que l’on utilise le système laser commedécoupeuse laser», «graveuse laseroumarqueuse laser». Les procédés les plus courants pour les composites sont les suivants :

Découpe au laser des composites
Étant donné que les composites sont constitués de deux ou plusieurs matières différentes, le choix de la/des longueur(s) d'onde laser est crucial. Si tous les composants du composite sont organiques, ils absorberont tous l'énergie d'un faisceau laser CO2. Le faisceau laser chauffera la matière directement dans sa trajectoire, provoquant ainsi sa vaporisation. Si la puissance laser est suffisamment élevée, le faisceau laser découpera entièrement la matière, laissant un bord net et lisse. Si les composants du composite sont métalliques, le traitement de découpe laser peut être réalisé à l'aide d'un laser à fibre. Dans de nombreux cas, les composants du composite nécessiteront chacun une longueur d'onde laser différente. Cette question est abordée dans la section Avantages ULS.

Gravure au laser des composites
La puissance du faisceau laser CO2 peut être limitée afin qu'il extraie (grave) la matière à une profondeur spécifiée. Le traitement de gravure au laser permet de créer des motifs et conceptions dans la surface du composite. La gravure au laser permet également de communiquer des informations.

Marquage par laser des composites
De nombreux composites peuvent être marqués au laser en utilisant un faisceau laser CO2 ou à fibre. Un laser CO2 doit être utilisé si le revêtement est principalement organique. Un laser à fibre doit être utilisé si le revêtement est principalement métallique. Dans les deux cas, l'énergie du faisceau laser est absorbée par la surface du composite, provoquant ainsi une modification de son aspect. Ceci crée une marque visible, sans extraction substantielle de la matière. Le marquage par laser permet également de créer des conceptions ou de communiquer des informations.

Traitements combinés
Les traitements de découpe, gravure et marquage au laser décrits ci-dessus peuvent être combinés sans devoir déplacer ni refixer le composite.







Considérations générales relatives aux systèmes laser pour les matières composites

Taille de la plate-forme : doit être suffisamment importante pour contenir les composites les plus grands qui seront traités au laser ou dotés de capacité de classe 4 et de précautions de sécurité pour traiter des feuilles plus grandes

Longueur d'onde : le laser CO2 de longueur d'onde 10,6 microns est le meilleur choix si le composite est constitué principalement de matières organiques. Le laser à fibre de longueur d'onde 1,06 micron est le meilleur choix si le composite est constitué principalement de matières métalliques

Puissance laser : doit être sélectionnée en fonction des traitements qui seront réalisés. Une puissance comprise entre 25 et 150 watts (laser CO2) est adaptée à la découpe, à la gravure et au marquage au laser des composites principalement constitués de matières organiques. Une puissance comprise entre 40 et 50 watts (laser à fibre) est adaptée à la découpe, à la gravure et au marquage au laser des composites principalement constitués de matières métalliques

Lentille : une lentille 2.0 est la meilleure lentille standard pour le traitement des matières composites par laser

Table de découpe : prend en charge les composites de plastique pour la découpe au laser

Extraction : doit posséder un débit suffisant pour extraire les gaz et particules générés lors du traitement au laser à partir de l'équipement de gravure, découpe et marquage au laser des composites

Assistance d'air : produit un jet d'air à proximité du point focal du laser pour aider à extraire les gaz et particules générés lors de la gravure, de la découpe et du marquage au laser des composites.



Considérations environnementales, sanitaires et sécuritaires pour le traitement par laser des matières composites

Les interactions entre laser et matière créent presque toujours des effluents gazeux et/ou des particules. L'effluent comprendra différents composés organiques volatils (VOC) et doit être acheminé vers l'environnement extérieur. Il peut également être traité par un système de filtration en premier lieu avant d'être acheminé vers un environnement extérieur. La combustion du composite est inhérente au traitement au laser et peut produire des flammes. Le traitement par laser des matières composites doit donc toujours être surveillé.