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1 - SPÉCIFICITÉS DES COMPOSITES À L’USINAGE

2 - USINAGE PAR ENLÈVEMENT DE COPEAUX

3 - DÉCOUPE DES MATIÈRES PREMIÈRES

4 - USINAGE DES STRUCTURES SANDWICH

5 - DÉCOUPE AU LASER

6 - USINAGE PAR JET D’EAU

Article de référence | Réf : AM5215 v1

Découpe au laser
Usinage des composites

Auteur(s) : Alain DESSARTHE

Date de publication : 10 oct. 1997

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Auteur(s)

  • Alain DESSARTHE : Ingénieur responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites au Centre technique des industries mécaniques (CETIM)

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INTRODUCTION

Les matériaux composites se mettent en œuvre plutôt par moulage ; cependant, des usinages sont assez souvent pratiqués pour différentes raisons comme par exemple :

  • perçage pour assemblage par boulonnage ou rivetage ;

  • détourage de pièces moulées ;

  • fabrication de petites séries ;

  • obtention de cotes extrêmement précises ;

  • découpe de préforme à mouler ;

  • découpe à grandes cadences du type « emporte-pièce ».

Le lecteur se reportera aux articles spécialisés de la présente rubrique pour de plus amples renseignements sur leurs caractéristiques et méthodes de moulage. Dans cet article, on entend par « matériaux composites » ceux dont la matrice est un polymère, et non pas les composites céramiques ou métalliques.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am5215


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5. Découpe au laser

5.1 Principe

Le principe du L.A.S.E.R. (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est la décharge d’électricité de quelques millions de volts qui active, entre deux électrodes, un mélange gazeux (dioxyde de carbone CO2 par exemple) à une pression de plusieurs millibars. Le dispositif (figure 8) est enfermé dans un tube en verre qui ne laisse sortir qu’un faisceau d’une longueur d’onde précise (10,6 mm dans le cas du laser CO2).

Ce faisceau est renvoyé par un jeu de miroirs jusqu’à une tête de coupe mobile, puis focalisé par une lentille sur le matériau à usiner. La focalisation du rayon donne un diamètre de foyer d’environ 0,1 à 0,3 mm, correspondant approximativement à l’épaisseur du trait de coupe.

De manière générale, il y a les lasers à gaz carbonique (CO2), à flux rapide, à flux lent ou à flux transversal, et les lasers YAG (cf. article Lasers pour usinage dans le traité Électronique). Pour la découpe, les caractéristiques importantes du laser sont le mode, la puissance, la stabilité et la polarisation.

Les variables les plus significatives sont la lentille de focalisation, la position focale, la vitesse et le gaz d’assistance.

Une installation complète comprend la source laser, la structure de support, le système de déplacement du faisceau, l’armoire de contrôle, le dispositif d’aspiration des fumées, les écrans de protection.

L’usinage résulte de l’action thermique du rayon qui vaporise la matière en quelques fractions de seconde. Entre la zone où la matière a été « vaporisée » et la zone restée « froide », il y a une zone affectée thermiquement plus ou moins large selon la nature de la matière et les paramètres du process. Dans cette zone intermédiaire, il peut y avoir une carbonisation partielle de la matière organique, en général sur les bords de découpe.

Ainsi, rester trop longtemps au même endroit, pour la découpe de fortes épaisseurs par exemple, peut entraîner une carbonisation ou une inflammation de la matière sur les bords de la zone usinée. Il y a donc une vitesse d’avance minimale à respecter en fonction d’une énergie et de la nature de la matière. Cet aspect « thermique » peut générer des problèmes de sécurité, comme des...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DESSARTHE (A.) -   Usinage des composites à matrice polymère.  -  [BM 7 425] Archives Mécanique (1999).

  • (2) - DESSARTHE (A.) -   Usinage des polymères.  -  [AM 3 780] Traité Plastiques et Composites (1998).

  • (3) - DEFRETIN (A.-L.), LEVAILLANT (G.) -   Usinage à grande vitesse.  -  [BM 7 180] Traité Travail des matériaux. Assemblage (1999).

  • (4) - BRASSART (G.) -   Lasers pour usinage.  -  [E 4 220] Archives Électronique/Informatique/Télécom (1996).

  • (5) - GAUME (O.) -   Découpe du verre plat.  -  [BM 7 428] Traité Travail des matériaux. Assemblage (2004).

  • (6) - JUAN (J.) -   Travail mécanique du bois – Opérations d'usinage sans outil tranchant.  -  [B 7 307] Traité Travail...

NORMES

  • Tamis de contrôle. Exigences techniques et vérification. Partie 1 : tamis de contrôle en tissus métalliques - NF ISO 3310-1 - 2000

  • Sécurité des appareils à laser. Partie 1 : classification des matériels, prescriptions et guide de l'utilisateur - NF EN 60825-1 - 2006

  • Tamis de contrôle. Tissus métalliques, tôles métalliques perforées et feuilles électroformées. Dimensions nominales des ouvertures - ISO 565 - 1990

  • Specification for Wire-Cloth Sieves for Testing Purposes - ASTM E 11 - 2004

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

HAUT DE PAGE

1.1.1 Outils à découper et usiner par enlèvement de copeaux

Abaqueplast http://www.abaqueplast.fr

ANTB CMS France (Application des nouvelles technologies du bois) http://www.antb.fr

ATIA Industrie (Assemblages techniques et industriels des Alpes SARL) http://www.atia.fr

Béwé-Plast http://www.beweplast.com

Calemard et Cie SA http://www.calemard.com

Diamix http://www.diamix.fr

Diamoutils...

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