Laser fibre Cloudray

Surface de travail maximale : 200 x 200 mm

Liens divers:
Modèle achete au fablab (MP-60 LiteMarker Pro 60 watts avec axe rotatif)\
Manuel d'utilisateur\
Manuel d'utilisateur du module laser (fabriqué par la compagnie JPT)\ Avertissement : L’utilisation du laser fibre peut endommager vos yeux. Il est donc obligatoire de porter des lunettes adaptées à ce laser lors de son utilisation. De plus, la porte du laser doit obligatoirement rester fermée durant toute la durée du processus de gravure.

Différence entre laser CO₂ (Trotec Speedy) et laser fibre (Cloudray)

1. La découpeuse laser Trotec utilise un laser CO₂ qui a une longueur d'onde (couleur) 10 000 nanomètres. Ce laser fonctionne bien avec les matériaux organiques et les plastiques, mais est mal adapté pour les métaux. Les laser à fibre optique comme la Cloudray ont une longueur d'ondes de 1 065 nanomètres, ce qui tombe dans l'infrarouge proche. Comme c'est une longueur d'onde quasi-optique, elle n'est pas absorbée par les matériaux transparents. Les lasers fibres sont specialisés pour la gravure de métaux et peuvent graver des plastiques et céramiques, mais travaillent mal les matériaux organiques tel le bois. (plus de détail sur les matériaux utilisable plus bas)

2. À la différence de la découpeuse Trotec où le faisceau se déplace à l'aide de deux axes cartésiens, la découpeuse Cloudray positionne son faisceau en actionnant deux miroirs pivotants (galvanomètres). C'est beaucoup plus rapide! Ce système est idéal pour la gravure, mais permet seulement de graver une surface assez petite (200mm x 200mm) et est moins adapté à la découpe. Les bords découpés ne sont pas toujours parallèles, et il n'est pas possible de souffler de l'air directement à partir de la buse.

La Cloudray que l'on possède peut bouger son laser à 2000mm/s, les déplacements à 45 degrés sont les plus rapides étant donné que les deux miroirs pivotent en même temps.

Plusieurs concepts pour préparer des fichiers à découper sont identiques comparé à la Trotec. Cependant, Le logiciel qui commande la machine (Lightburn) est différent et offre l'option de préparer un dessin directement a l'intérieur plutôt que de l'importer.

Comprendre les laser fibre MOPA.

Le faisceau d'un laser à fibre optique fonctionne de façon intermittente: il n'est pas continu mais formé de courtes pulsations. Le laser fibre du fablab peut produire jusqu'à 4 millions de pulsations par secondes. Individuellement, chaque pulsation contient très peu d'énergie (autours d'un millijoule), mais comme la pulsation est extrêmement brève (entre 2 et 500 nanosecondes) la puissance instantanée durant une pulsation peut dépasser 10 kilowatts.

La plupart des lasers fibres d'entrée de gamme sont des modèles "q-switched", qui permettent de configurer 3 paramètres de découpe: puissance, vitesse de gravure et fréquence de pulsations. Notre découpeuse Cloudray est du type «MOPA», une technologie qui permet aussi d'ajuster la longueur des pulsations. Ce réglage permet plus de contrôle sur le fini, et même de créer des effets colorés sur certains métaux. Avantages supplémentaires des machines MOPA

Le manuel d'utilisation du module laser fournit une liste spécifique de longueurs supportées, et ce lien suggère que la machine sélectionne parmi celles-ci la valeur qui est la plus proche du chiffre entré dans Lightburn.

Comprendre les différents paramètres

Vitesse (mm/sec): Indique la vitesse de déplacement du laser en marche. Son maximum étant 2000mm/s

Puissance (%): Puissance maximale en pourcentage dont le laser fera preuve, 100% étant égal à 2mJ. Notez que le manufacturier recommande de limitier la puissance utilisée à 80% afin de prolonger la durée de vie de la machine.

Intervalle (mm) : Indique la distance entre chaque passage du rayon (en mm), utile pour les remplissages

Passes: Combien de fois le laser va devoir répéter le dessin

Fréquence (kHz) : Pour comprendre le fonctionnement de la fréquence, on peut utiliser la métaphore du papier de sable. Plus le grain est gros et plus le papier va être agressif et enlever de la matière. Donc plus la fréquence va être élevée, et plus le laser sera « agressif ».Ce dernier peut aller de 1 à 4000 kHz

Durée de pulsation (Q-Pulse) (ns) : Indique la durée de l’impulsion du laser. Allant de 2 à 500 ns  Attention tout de même, tous les métaux ne réagissent pas pareil a chaque paramètre. Si de l’aluminium pourrait par exemple être brûlé avec des paramètres trop élevés, les mêmes paramètres ne saurait même pas effleurer la dureté de d’autres alliages.

Importation de fichiers

La plupart du temps un fichier vectoriel est préférable à un fichier matriciel. Notez que l'emploi d'un fichier matriciel demandera probablement beaucoup de travail de préparation, ça n'est donc pas un raccourci qui vous permettra d'atteindre votre objectif plus facilement! Que les explorateurs des marais se le tiennent pour dit! Le logiciel Lightburn peut importer les fichiers suivants :

Formats Vectoriels :

• .svg – Inkscape
• .ai - Adobe Illustrator
• .dxf - Autodesk AutoCAD
• .pdf – Adobe Acrobat à condition que le document soit vectoriel
• .plt / .hpgl – Traceur (format beaucoup moins fréquent)

Format matriciels :

• .png – Format Classique acceptant la transparence
• .jpg / .jpeg - Joint Photographic Experts Group format
• .gif / .tif / .tiff / .bmp – Autres…

Matériaux utilisables

Les matériaux suivants peuvent être gravés en toute sécurité :

• Aluminium
• Laiton
• Or (vous êtes fortunés?)
• Argent
• Acier
• Acier inoxydable (possible d'obtenir de l'iridescence (couleurs))
• Pierre, y compris le granit, le marbre, etc.
• Titane
• Tungstène

Cet appareil peut être utilisé avec d'autres métaux, des plastiques durs et d'autres matériaux avec certaines précautions. En cas de doute, renseignez vous! Accordez une attention particulière aux informations relatives à la sécurité, à la toxicité, à la corrosivité, à la réflectivité et à la réaction à la chaleur élevée.

Matériaux qui ne doivent pas être découpés avec cette machine

• Cuir artificiel contenant du chrome hexavalent, en raison de ses émanations toxiques.
• Cuirette : c'est du PVC...
• Astatine, en raison de ses émanations toxiques
• Oxyde de béryllium, en raison de ses fumées toxiques
• Brome, en raison de ses fumées toxiques
• Polybutyral de vinyle (PVB) et le chlorure de polyvinyle (PVC, Vinyle, Cintra, etc.), en raison de ses fumées toxiques
• Polytétrafluoroéthylènes (Téflon, PTFE, etc.), en raison de ses fumées toxiques.
• Iode, en raison de ses fumées toxiques
• Bois, papier et carton, en raison de leur haute inflammabilité lorsqu'ils sont exposés au laser concentré.
• Résines phénoliques, y compris diverses formes d'époxy, en raison de leurs fumées toxiques.
• Circuits imprimés
• Fibre de verre
• Fibre de carbone

Conseil sur les matériaux

Lors de la gravure d'un nouveau matériau, il peut être utile de graver une matrice d'essai avec différents réglages de vitesse, de puissance et de fréquence afin de trouver l'effet exact que vous recherchez. Pour accélérer le processus, voici quelques lignes directrices générales concernant les matériaux couramment gravés:

Métaux ferreux : Pour la gravure des métaux ferreux, il convient généralement d'utiliser une puissance élevée, une faible fréquence et une vitesse faible à moyenne. Pour éviter d'utiliser le laser à plus de 80 % de sa puissance pendant de longues périodes, vous pouvez également obtenir des effets similaires en réduisant quelque peu la puissance tout en augmentant le nombre de passages ou en diminuant la vitesse de gravure. Les métaux mous produisent naturellement plus de poussière pendant la gravure, tandis que les métaux durs peuvent nécessiter des réglages de puissance plus élevés qui produisent également plus de poussière.

Aluminium : L'aluminium nu nécessite une fréquence un peu plus élevée que les autres métaux et ne produira jamais une marque noire forte semblable à celles créées par la gravure de l'acier. Lorsqu'un marquage plus foncé est nécessaire, il convient d'envisager l'anodisation ou la réalisation d'une gravure profonde qui peut être assombrie par l'utilisation d'époxy noir ou d'un autre produit de remplissage. L'anodisation de l'aluminium nécessite un peu plus de vitesse mais une fréquence très basse.

Métaux recouverts d'une couche de poudre : Les métaux recouverts d'une couche de poudre nécessitent généralement une fréquence très élevée et, pour de meilleurs résultats, au moins trois passages pour enlever la couche et polir la couche inférieure nue.

Métaux précieux : L'or et les métaux tendres similaires doivent être gravés avec une puissance moindre mais une vitesse modérée. L'argent et les autres métaux semi-durables sont mieux gravés avec une puissance légèrement plus élevée et une vitesse légèrement plus lente, mais pas à la même puissance et à la même vitesse que l'acier ou l'aluminium.

Matières plastiques : Lorsque vous gravez des matières plastiques, utilisez généralement une faible puissance et une vitesse élevée. Marquer et graver avec une puissance trop élevée ou à une vitesse trop faible peut concentrer trop d'énergie au point de contact, ce qui fait fondre le plastique. Cela peut entraîner, entre autres problèmes, une mauvaise qualité de la gravure, des fumées nocives et même des incendies.

Pierre : Pour graver différents types de pierre, il convient généralement d'utiliser une puissance et une vitesse modérées à basse fréquence. Comme pour les céramiques et les métaux, il faut faire attention à la poussière produite et prendre des mesures similaires pour assurer la sécurité des utilisateurs et des autres personnes se trouvant dans la zone de travail.

Comment bien découper

La découpe à l’aide du laser fibre n’est pas des plus efficaces, souvent longue et salissante. Vous pourriez toujours être tentés, voici donc quelques conseils:

• Préférer un q-pulse le plus long possible (500ns) avec une fréquence assez basse (30KHz)
• Pour de l’acier de 0,5 mm utiliser une puissance à 75 %, 750 passes, et une vitesse de 150mm/s

Aluminium

• Sur de l'aluminium de 0,5 mm utiliser une puissance à 75 %, 700 passes, une vitesse de 250 mm/s, Q-pulse 300 et la fréquence a 40 kHz.
• Sur de l'aluminium de 1,4 mm, utiliser une puissance a 100 %, 800 passes, une vitesse de 3 mm/s, Q-pulse 300 et la fréquence a 40 kHz.

\- La découpe a tendance a faire tordre l’aluminium à cause la forte chaleur, et visiblement d’autant plus lorsque la découpe s'étant sur une longue période.

• Dans de l'aluminium de 0,5 mm d’épaisseur, couper un cercle de 12 mm de diamètre prends environ 3 minutes, dans du 1,4 mm cela prend environ une heure, et dans de l’acier bas en carbone de 0,5 mm cela prend environ 9min

Comment bien graver

Nous listons ici quelques paramètres ayant fait leurs preuves et sur des matériaux que le fablab possède en bonne quantité.

Gravure sur macaron (badge)

Simplement quelques paramètres intéressants pour graver sur nos macarons. Attention toutefois, une fois votre pièce gravée cela crée une fine couche de poussière qui part facilement d'un coup de doigt. Cette couche est ce qui donne le plus de contraste sur les couleurs et il est donc important de la protéger. Il faut donc appliquer le film protecteur a macaron en plastique afin que cette couche de particules se retrouve prisonnière entre le macaron et le plastique.

Effet Arc en ciel :
Vitesse : 1000 , Puissance : 52
Fréquence : 78 Hz, Q-pulse : 70
Intervalle : 0,01, Passages : 2

Couleur marron doré :
Vitesse : 2000, Puissance : 60
Fréquence : 85 Hz, Q-pulse : 70
Intervalle : 0,01, Passages : 2

Couleur Vert clair:
Vitesse : 140, Puissance : 70
Fréquence : 30 Hz, Q-pulse : 50
Intervalle : 0,009, Passages : 2

Couleur Vert foncé:
Vitesse : 160, Puissance : 70
Fréquence : 30 Hz, Q-pulse : 50
Intervalle : 0,009, Passages : 2

Couleur Bleu:
Vitesse : 180, Puissance : 70
Fréquence : 30 Hz, Q-pulse : 50
Intervalle : 0,009, Passages : 2

Couleur Violet:
Vitesse : 200, Puissance : 70
Fréquence : 30 Hz, Q-pulse : 50
Intervalle : 0,009, Passages : 2

Couleur Rouge:
Vitesse : 220, Puissance : 70
Fréquence : 30 Hz, Q-pulse : 50
Intervalle : 0,009, Passages : 2

Gravure sur cartes d'affaires en aluminium émaillée noir

Exemple gravure carte d'affaire

A partir d'une image matricielle :
Vitesse : 2000 , Puissance : 80
Fréquence : 20 Hz, Q-pulse : 150
 Intervalle : 0,03, Passages : 1

Gravure rotative

Pour la gravure sur des formes cylindrique, nous possédons un tourne-cylindre (alias «quatrième axe»). Une fois le dispositif branché à l'arrière de la centrale, il faut installer la pièce en resserrant les trois mors à l'aide de la clé à mandrin. Étant donnée que l'enceinte n'est pas assez grande pour le tourne-cylindre, la porte devra être laissée ouverte. Cette façon de procéder est dangereuse, il est donc interdit d'opérer le laser de, et donc, s'assurer que personne ne sois aux alentours lorsque le laser est en marche.
Une fois le tour connecté à la centrale l'ordinateur devrait vous permettre de paramétrer votre document :
- Aller à Laser Tool, puis configuration de la rotative, choisir mandrin, activer la rotative oui, reverse rotary direction oui, return to starting point oui, indiquer le diamètre de votre pièce, puis cliquez en bas a gauche sur test, afin de vous assurer que la rotative tourne correctement, si c'est le cas, appuyez sur ok pour valider vos paramètres.
- Ne pas activer cylinder correction setup, cela désactiverais la rotative
- Modifier les paramètres de votre objet (puissance, vitesse, frequence,...) puis cocher remplir les formes individuellement, validez
- Cliquer sur start afin de faire apparaitre une boite de dialogue de pré-lancement, revérifiez le diamètre de votre objet, activer Run whole shapes if possible, et Run shapes in shape order. 
- Mettez vos lunettes
- Appuyez sur start en gardant votre main sur la souris et le curseur sur stop, au cas ou quelque chose dérape.
- Appréciez votre travail

Faits curieux

Utiliser une fréquence en dessous de 10 KHz créera un motif de plus en plus espacé (rappel à l'image du papier de sable). À une fréquence de 1kHz le remplissage devient donc invisible. De plus, plus la fréquence est basse et plus le son que le laser provoque sur le métal est aiguë. Le son varie évidemment en fonction de l’alliage utilisé. Une mélodie comme celle de Mario pourrait par exemple être créée avec du temps et des mathématiques.

La température du matériaux de base n'influe pas sur le résultat final.

Nom d'emprunt

Alhazen, de son vrai nom Ibn al-Haytham, est un physicien et mathématicien arabe du 11e siècle souvent considéré comme l'un des pères de l'optique moderne.

C'est lui qui a fondé les bases de la méthode scientifique et de l'étude de la lumière, bien avant que les sciences n'aient pris leur forme actuelle en Occident. Son œuvre majeure, le Livre de l'optique, a révolutionné notre compréhension de la lumière et de la vision.

Il y explique notamment le fonctionnement de l’œil humain et la réfraction, démontrant que la lumière voyage en ligne droite. Ce pionnier a donc influencé non seulement la science de l’optique, mais aussi tout ce qui concerne la précision et la maîtrise des faisceaux lumineux.