LivreDecoupeuseLaser

De Réseau Français des FabLab
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Sommaire

Intro

La machine

Principe de fonctionnement

Principe atomique du LASER

Principe de base

Le faisceau laser est généré par l'excitation d'un atome de matière LASER (solide, liquide ou gazeux - dans notre cas CO2). Cette excitation est alimentée par pompage. Le pompage consiste à envoyer un photon sur l'atome à l'aide d'une source d'énergie externe, que ce soit une décharge électrique, une source de lumière, voire un gaz. Dans une première phase, ce photon va donc exciter le matériau LASER en le faisant changer d'état électronique, il sera donc chargé d'un photon. Puis, dans une deuxième phase, un deuxième photon va être bombardé sur l'atome, cette fois excité, ce qui aura pour effet de le décharger de deux photons en même temps. Ce processus en 2 phases va être répété autant que nécessaire, soit de manière continu, soit pulsé.

Nottons que cette opération engendre deux effets fondamentaux :

l'émission monochromatique d'un flux de lumière à une seule longueur d'onde en fonction du matériau Laser utilisé. Ce dernier déterminant les applications possibles du laser,
la cohérence dans le temps (toutes les ondes sont en phase), et dans l'espace (le faisceau est unidirectionnel).
Schéma d'une source LASER

Principe de la source laser

C'est donc dans la source laser que le faisceau est généré. Plus concrètement c'est ce mouvement d'allers et venus, que l'on appelle donc pompage, qui va créer le faisceau à faible densité en sortie.

En fait, le tube laser possède deux miroirs :

Le miroir arrière qui va reflèter toutes particules de lumière en retour,
Et le mirroir de sortie, qui lui est semi-transparent, c'est-à-dire qu'il laisse passer une infime quantité de lumière et renvoie le reste en retour.
Chemin parcouru par le faisceau LASER

Le parcours du faisceau dans la machine

Voici une illustration du parcours du faisceau dans la machine :

Le faisceau parcourt 5 segments :

  • Le laser se dirige vers le miroir fixe à l'arrière de la machine
  • Puis, du miroir fixe vers un miroir mobile (le miroir de l'axe Y)
  • Puis ce miroir mobile va renvoyer le faisceau vers le miroir de renvoi (axe X)
  • Puis du miroir de renvoi à la lentille de focalisation
  • Enfin, de la lentille de focalisation au matériau à découper.

Pour procéder à la gravure/découpe laser, le faisceau se déplace dans deux directions : à l'horizontale (axe X) et à la verticale (axe Y). Le déplacement se fait simultanément : on parle alors de déplacement interpollés. Les chemins de découpe sont donc des lignes vectorielles - ou des arcs de cercle - la tête du laser se déplaçant le long de ces lignes par un mouvement combiné, ou pas, suivant les axes "X" et "Y".

Schéma explicatif tête LASER

La tête laser

Vous l'aurez compris, c'est dans la tête laser que le faisceau est dirigé. En partant du miroir de renvoi situé au sommet de celle-ci. Ce miroir étant, à l'instar des autres, réglable à l'aide de vis pointeaux, afin de garantir la meilleur focalisation possible. Le but étant de concentrer à très forte densité le faisceau laser, et ce, au moyen de la lentille de focalisation qui le dirige en un point vers le matériau à découper.

En résumé, le principe du laser (i.e de la création du faisceau laser) est de concentrer une quantité importante d'énergie, sous forme de lumière, sur une très faible surface.

Choisir et acheter sa découpe laser

Ce chapitre est une ébauche, nous vous invitons à y contribuer !


Une découpe laser est une machine indispensable pour un fablab. Le choix d'une bonne machine et l'attribution d'un budget correct est donc primordial. Nous n'allons pas dans cette catégorie nous transformer en guide d'achat en comparant telle ou telle marque, mais vous donner des indicateurs pour bien choisir une machine.

Avant toute chose, rappelons les règles de base :

  • N'hésitez pas à demander des avis sur une machine. Appelez des fablab, pour avoir des avis d'utilisateurs.
  • Si c'est possible, testez la machine, allez la voir "en vrai".
  • Définissez bien vos besoins (voir le chapitre suivant)
  • Prévoyez de la place dans votre lab et prenez en compte les nuisances induites par une découpe laser (bruit, odeur, etc).

Définition des besoins

Voici les différents aspect à prendre en compte. Le type d'usager Qui aura accès à la découpe laser ? Sous quelle condition ? Les logiciels de découpe laser ne sont pas forcément très intuitifs. Une formation sera nécessaire pour les nouveaux. Une découpe laser avec un bon logiciel permettra de réduire le temps de formation et le nombre d'erreurs. En dehors de l'ergonomie logicielle, il faut anticiper sur les besoin des usagers. Une découpe laser de 30W ne pourra pas dépasser une coupe de 5mm de médium et travaillera lentement (voir tableau). La surface de travail conditionne les projets réalisables. Il faut aussi envisager la complémentarité avec les autres machines. Si le lab dispose d'une grosse fraiseuse CNC, la découpe laser servira pour les découpes modestes. Sachant qu'une laser reste plus facile d'utilisation qu'une fraiseuse. Un fablab avec beaucoup de fréquentation devra vite envisager une seconde découpe laser pour désengorger la première.

L'emplacement

En soi, une découpe laser prends peu de place. Elle est posée sur un châssis à hauteur d'homme et fait entre 1m et 2m de long pour les machines les plus courantes. Mais il faut rajouter à la machine l'aspiration des fumées (voir la partie dédiée à cet aspect en particulier) et un poste informatique pour le contrôle de la machine. Rajoutons aussi que les usagers vont avoir besoin d'un espace pour poser leurs travaux en cours et trier les pièces découpées des chutes.

Il faut aussi penser à un espace de stockage pour les matériaux, un bac à chutes et plusieurs poubelles pour trier les types de déchets (plastique et bois). La machine est placée le long d'un mur et éloignée de source de chaleurs (radiateur) pour éviter les variations de température trop brusques. C'est un appareil qui attire du monde. Dans le cas d'un lab ouvert au passage, il faut prévoir de la place pour circuler autour de la machine ou restreindre l’accès pour éviter de gêner l'usager qui fais sa découpe.

Voici des photos d'emplacement dans différents fablabs :

N'oubliez pas aussi de pouvoir faire rentrer la machine dans le fablab. Les petites machines (comme la Speedy 100 de Trotec) passent une porte, mais ce n'est pas le cas pour les grosses machines. Idem pour un espace à l'étage, si il n'y a que des escaliers, il faudra appeler un service de déménagement avec une grue pour faire passer une grosse machine par la fenêtre.

Nuisances

Il y a deux types de nuisances importantes dues à la découpe laser :

  • Le bruit de l'aspiration des fumées
  • Les odeurs

Malgré une filtration et une aspiration, les odeurs ne s'évitent pas si facilement. Ce qui frappe les visiteurs d'un fablab est souvent l'odeur du bois brulé, pas désagréable si le système de filtration fait son travail. Dans le cas de découpe de matériaux comme le plastique ou le cuir, les odeurs sont plus problématiques. Il faut donc pouvoir aérer le fablab si besoin. Ou isoler la découpe laser dans une pièce à part.

puissance du laser Voici un tableau qui donne un aperçu approximatif de l'épaisseur maximum de découpe du MDF dans un délai raisonnable (une passe) en fonction de la puissance :

puissance / épaisseur
Puissance Épaisseur max MDF Épaisseur max CP Okoumé Épaisseur max PMMA
30W 5mm 6mm 5mm
60W 8mm 10mm 8mm
100W 10mm 12mm 10mm

Attention ce tableau ne prends pas en compte l'usure du laser, et les variations de la qualité du bois. Il est là à titre indicatif.

Fabriquer sa découpe laser // tour des solutions

Fabriquer sa découpe laser est tentant. Déjà parce qu'il est possible d'obtenir une machine pour moins cher, et aussi pour le défit que cela représente.

Cependant, avant de vous lancer, prenez note que cela va vous couter aux alentours de 10000 euros et que vous êtes partis pour de longues heures de montage, réglages et d’essai/erreurs. Une découpe laser peut paraitre facile à monter car c'est un appareil optique, sans contraintes mécaniques particulières en comparaison à une fraiseuse qui demande un châssis rigide capable d'encaisser les forces latérales dues au contact de la fraise avec la matière à couper. La difficulté se trouve dans la partie optique.

Déjà, il faut trouver un bon tube CO2. Ce qui est possible mais doit être fait avec un très grand soin. Les tubes laser sont sensibles à la température. Ils perdent aussi leurs CO2. Un mauvais tube va s'user très rapidement (quelques mois d’après des témoignages) et un tube industriel régulé en température de qualité coute plusieurs milliers d'euros. Ces derniers perdent beaucoup moins vite leurs gaz et garantissent des milliers d'heures d'utilisation.

Ensuite, il est important que le chemin optique (miroirs, lentilles) soit précis et réglé avec soin. Il faut aussi prévoir un accès et un démontage facile pour l'entretien (une lentille se nettoie tous les jours par exemple, voir le chapitre sur l'entretien d'une découpe laser).

un tube laser monté dans une Lasersaur - dallasmakerspace.org

L'électronique de contrôle du tube ainsi que des moteurs est assez classique. Les machines DIY fonctionnent à partir de Gcode et on trouve de nombreuses options (liaison réseau, logiciel sur navigateur, écran LCD, etc). Lasersaur propose et vends sa propre carte de contrôle, utilisable avec un Raspberry Pi ou un Beaglebone.

la carte mère de la Lasersaur


Machines complètes

Lasersaur

Lasersaur

La Lasersaur est un projet open source de découpe laser. Conçue par Nortd Labs à New York. C'est un des projets les plus aboutis à ce jour.

  • Concepteur : Nortd Labs
  • Pays d'origine : US
  • Prix (approximatif) : de 8000 à 11000$ (7500 - 10200€)
  • Spec :
    • Dimensions hors tout: 1700x1170x360mm (67x46x14.2")
    • Surface de travail : 1220x610mm (48x24")
    • Résolution : 0.1-0.03mm (240-840dpi)
    • Puissance : up to 100W (tout dépend du tube que vous avez)

Pour en savoir plus, consultez le dépôt GitHub

Il est aussi possible des pièces sur le magasin officiel.

Site web et documentation : http://www.lasersaur.com/

Un exemple de réalisation au Makerspace de Dallas

Un compte rendu de l'utilisation d'une lasersaur (FR)

The Buildlog.net 2.x laser

Contrôleurs

Entretien d'une découpe laser

Transport d'une découpe laser

Placer une machine dans son lab

Sécurité

une laser qui as pris feu

Les fumées, comment les traiter ?

Matériaux

Matériaux à prohiber

Une machine laser CO2 peut découper ou graver une grande variété de matériaux (par exemple certains plastiques, le bois, le carton, les textiles, le liège, etc.). Cependant, toutes les précautions doivent être prises, afin d'éviter des dommages irrémédiables (lire l'introduction de Univeral Laser Cutter Tutorial (MIT)).

Il convient notamment de ne jamais découper les matériaux suivants :

Matériau Désignation DANGER ! Cause
MDF Panneau de fibres à densité moyenne (medium-density fibreboard) Produit des émanations cancérogènes La résine employée dans le MDF est composée à hauteur de ~10% de colle urée-formaldéhyde (urea-formaldehyde resin glue). En 2004, l'International Agency for Research on Cancer (IARC), a passé le MDF de "probablement cancérogène" à "cancérogène reconnu" associé au cancer du sinus, du nasopharynx, et éventuellement de la leucémie.
PVC Polychlorure de Vynil Emet un gaz chloré Les émanations endommage gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
Cuir synthétique Emet un gaz chloré Les émanations endommage gravement les optiques de la machine, engendre une corrosion accrue de la machine et ruine les axes de celle-ci. En outre vos poumons peuvent être gravement atteint, sans ventilation cela peut même être fatal.
GFRP Fibre de verre (glass-fiber reinforced plastic) Emet des dégagements nocifs C'est un matériau composé de deux matériaux non découpable, le verre (gravage uniquement avec poussière nocive) et la résine époxy (dégagement de fumées).
CF Fibre de carbone (carbon fibers) Emet des dégagements nocifs Ce matériau seul - sans résine - peut être découpé avec un certain effilochage de la fibre et dégagement de particules particulièrement nocives. Une fois recouvert de résine époxy la découpe n'est plus possible.
PTFE Polytétrafluoroéthylène (Teflon) Emet des dégagements nocifs Lorsque le PTFE est chauffé au-delà de 450°C, la pyrolyse peut causer des dégâts aux poumons (sensation de contraction thoracique), mais surtout un état assimilé à de la fièvre. Celle-ci apparait en règle générale 4 à 8 heures après exposition à la pyrolyse du PTFE.
PSE Polystyrène expansé Prend feu Il prend feu sous la forme expansée, seules les plaques de faible épaisseur sont découpables. Ce matériau est la première cause de départ de feu dans les machines laser !!!
PPE Polypropylène expansé Prend feu Tout comme le PSE, il prend feu sous la forme expansée.
PE-HD Polyéthylène Haute Densité (bouteilles de lait) Fond et prend feu Il fond, tout simplement à éviter.
PC Polycarbonate (Lexan) Ep.>1mm se découpe très mal, prend feu Les vitres de protection des machine Laser sont souvent réalisées en PC, car ce dernier absorbe particulièrement bien l'infrarouge (spectre Laser CO2). Fréquence à laquelle le laser découpe les matériaux, il est donc particulièrement inefficace dans le découpage du polycarbonate.
ABS Acrylonitrile Butadiène Styrène Fond L'ABS ne se coupe pas très bien dans une découpeuse laser. En effet, ce dernier aura plutôt tendance à fondre plutôt qu'à se vaporiser, ce qui fait qu'il aura tendance à prendre feu tout en laissant un dépôt de matière fondue au passage du faisceau.

Source :

Nouveau matériau ? conseils de tests de gravure et découpe

Idée : une fiche matériau fais entre une et deux pages avec deux ou trois images. A la fin de chaque catégorie, on trouve un ou plusieurs exemples de réalisation fais avec le matériau.

Stocker les matériaux

CP de 3mm tordu

Comment gérer les déchets

fiche matériau : modèle à remplir

Il est important pour un rendu homogène et etre le plus utile possible, de respecter un modèle qui permettra au lecteur de retrouver des infos rapidement. L'objectif ici est de faire un bible et de parler des retours d'expérience. Ainsi, une attention sera aussi portée à l'aspect du matériau coupé ET pendant la découpe (odeur, gravure au touché, etc) ce qui permet de mieux cerner l'utilité de tel ou tel matériau en fonction du projet.

Micro fiche matériau (sera dans un cadre en haut de page)

  • Nom du matériau
- nom réel du matériau, par exemple "PMMA coulé" au lieu de "Plexiglass"
  • Description
- en 300 signes max, inutile de faire l'histoire du contreplaqué depuis les origines. on ne parle pas de la coupe ici
  • Fournisseur
- j'éviterais de mettre des marques précises (sauf si le matériau est une marque, comme Dibon par exemple) on peut mettre par exemple "magasins de bricolage" ou "à éviter dans les magasins de brcolage, préférez un fournisseur spécialisé (mettre le nom générique du fournisseur, par exemple "négociant en bois" pour en trouver facilement).
  • Remarques
- ici on peut mettre par exemple "on confonds souvent ce matériau avec "XXX" qui est différent"
  • Déclinaisons
- (par exemple : "on peut en trouver de différentes couleurs, voire en bi-couches pour la signalisation"
  • Déchets
-bac bois en déchetterie (trouver ici les catégories de déchets, je suis sur qu'il en existe :p )
  • Environnement
-ici on peut décrire si le matériau est écolo ou pas. par exemple : fabriqué à partir de colle et de bois, interdit dans certains pays.
  • Une photo générique du produit
-photos internet interdites si la licence n'est pas CC-By
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure
-Ce test est le même sur TOUS les matériaux et le fichier dispo quelque part pour le lecteur.

Format carré, sur fond blanc (sauf matière transparente) de la meilleur définition possible. voici le code pour insérer l'image sur le wiki :

[[Fichier:matière - auteur - fablab (ou structure) - machine - puissance.jpg|center|thumb|auteur - machine à puissance|400px]]

Description de la coupe et de la gravure (exemple ici avec du PMMA)

La matière
Livrée avec un film de protection sur les deux faces. Ce film peut être conservé pour de la découpe, doit être enlevé pour la gravure. Très rigide et cassant, supporte mal la flexion, ce qui a posé de nombreux problèmes sur des projets mécaniques. L'épaisseur du matériau varie en fonction de la température. Si stocké au froid, les emboitements ajustés à température normale (20°) ne passent plus.

A la découpe
Le matériau se découpe bien, les bords sont transparents et précis. Le retrait peu présent. une odeur de plastique se fais vite sentir, à éviter si vous travaillez dans un espace confiné. Sur les fortes épaisseurs (à partir de 5mm) la dépouille s'accentue, ce qui peut devenir problématique.

A la gravure
Sur une surface transparente, un effet mat blanc granuleux au toucher. La résolution de la gravure est importante : à 500dpi, on remarquera les points, contrairement au bois.

modèle à copier/coller

* Nom du matériau
:-
* Description
:- 
* Fournisseur
:- 
* Remarques
:- 
* Déclinaisons
:- 
* Fumées <!-- Très chargées, chargées, faiblement chargées, très faiblement chargées (c'est pour remplir un tableau après :) -->
:- 
* Déchets
:-
* Environnement et santé
:-
* Une photo générique du produit <!-- pas de photo internet sans être sur de la licence (CC-By) -->
[[Fichier:matière - auteur - fablab (ou structure).jpg|center|thumb|auteur - matière|400px]]

* Une photo avec un test de découpe ET gravure <!-- pas de photo internet sans être sur de la licence (CC-By) -->
[[Fichier:matière - auteur - fablab (ou structure) - machine - puissance.jpg|center|thumb|auteur - machine à puissance|400px]]

'''Description de la coupe et de la gravure'''

'''La matière''' <br />

'''A la découpe''' <br />

'''A la gravure''' <br />

Bois

ou se fournir ?

Pour l'utilisation en découpe laser, vous utiliserez le plus souvent des faibles épaisseurs (entre 3 et 8mm), sous la forme de panneaux de la taille de votre machine. Les types de panneaux sont le plus souvent le MDF et le contre-plaqué. Mais il en existe d'autre, plus onéreux mais très intéressant comme le Bambou ou le plaquage.
Il est possible de se fournir dans un magasin de bricolage, à la coupe. Mais uniquement pour des faibles débits, le magasin n'ayant pas le stock pour débiter des dizaines de plaques pour un seul client. Dans ces magasins, le bois est souvent de faible qualité (okumé pour le contre plaqué et MDF de faible densité) pour un prix élevé du à la vente au détail. Pratique pour dépanner, il vaut mieux se tourner vers un fournisseur si vous avez une consommation importante.
Pour alimenter un fablab en bois, le plus pratique est de passer par un négociant en bois. Ce genre de négociant se trouve via les pages jaunes ou par bouche à oreille, en général ils n'ont pas ou peu de visibilité sur le Web, à part un site vitrine sans vraiment d'informations. N'hésitez pas à appeler directement les fournisseurs prés de chez vous. Les négociants fournissent les artisans et entreprises locales, ils ont un catalogue de bois beaucoup plus varié et surtout du bois de qualité nettement supérieure aux magasins de bricolage. De plus, vous ferez tourner l'économie locale.


Avant de faire une commande, renseignez vous sur différents points :

  • Demandez le catalogue.
-Sous la forme d'un PDF, vous aurez les prix HT du bois disponible. Le catalogue indique la taille des panneaux et aussi des matériaux que vous ne soupçonnez peut être pas. L'occasion de découvrir !
  • Il est possible d'obtenir des échantillons de matériaux spécifiques (par exemple le medium teinté) pour faire des tests avant la commande.
  • La taille des panneaux et la coupe sur mesure
- Chez un négociant, vous achetez la matière au panneau, pas au détail. Ces derniers sont de grande taille, par exemple 2,8m par 2.07m. Il vous faudra faire débiter les panneau au format de votre machine. Attention, la coupe est souvent payante. En général, 1€ le trait de coupe. Plus vous demanderez de tailles différentes, plus vous aurez de frais de coupe.
  • Les chutes
- Il y a peu de chances que la taille des plaques qui rentrent dans votre machine permet de débiter un un panneau entier sans chutes. apres la coupe, le fournisseur aura donc des chutes qu'il vous fera payer (vous payer le panneau entier). Précisez bien que vous voulez récupérer les chutes. Et précisez aussi de faire débiter les chutes à la largeur de votre machine. Cela représente parfois une quantité de bois non négligeable.
  • La livraison
- Un négociant dispose d'un camion de livraison. Cette dernière est bien sur payante. Vous pouvez passer directement chez le négociant pour charger dans votre véhicule le bois. Demandez lors de la commande quand il sera disponible (les délais de préparation peuvent varier de quelques jour à une semaine). Si vous vous faites livrer, choisissez un espace de livraison ou un camion peut accéder et pourquoi pas un chariot pour décharger plus rapidement.
  • Les consommables
- un négociant vend aussi des consommables (visserie, colle à bois, etc) en grosses quantités et bien moins cher qu'un magasin de bricolage (de 50 à 80% en fonction des quantités). La colle à bois blanche par exemple est vendue en pots de 5Kg, parfait pour avoir du stock.

Le cas particulier de la récupération Les entreprises comme les magasins de bricolage, les négociants ou les ateliers jettent d'énormes quantités de bois. Ce sont des chutes, de diverses taille et de diverses épaisseurs. Pour avoir accès à ses chutes, il faut avoir en tète que vous n'êtes pas les seuls. D'autres structures récupèrent le bois, comme les ressourceries ou des ateliers d'aide aux personnes en difficultés. Cependant, l'entreprise paye pour faire évacuer, parfois chaque semaine, sa benne de chutes. elle a donc tout intérêt à s'en débarrasser gratuitement.

Le mieux est de s'associer avec d'autres structures, et de montrer que le bois récupéré servira un intérêt général (proposer à vos usagers du bois gratuit ou presque) plutôt qu'un moyen de revendre du bois obtenu gratuitement. Vous n'aurez pas la capacité de tout récupérer (un gros magasin de bricolage fais une benne de chutes par semaines par exemple) à moins d'en faire profiter un écosystème plutôt qu'une seule structure. L'aspect associatif (structure à but non lucratif) est aussi une aide pour négocier l'accès à la benne.

MDF et HDF

  • Nom du matériau
- MDF (panneau de fibres à densité moyenne, HDF (panneau de fibres à haute densité) ou "medium" (nom commercial)
  • Description
- Panneau de fibre de bois (diverses essences) mélangée à de la colle. Isotrope et sensible à l'humidité. Il existe diverses densités (600 à 1000kg/m3 pour le HDF)
  • Fournisseur
- Magasins de bricolages pour des faibles quantités ou négociant en bois
  • Remarques
- Un des matériaux les plus utilisés en découpe laser. son aspect Isotrope (invariant) évite le "travail" des plaques comme c'est le cas avec le contre plaqué.
  • Déclinaisons
- Épaisseur de 3 à 30mm, hydrofuge, teinté dans la masse.
  • Déchets
- Benne bois en déchetterie
  • Fumées
- Très chargées
  • Environnement
- Le médium répond à la norme E1 au niveau de la colle (absence de formaldéhyde). (le reste à venir)
  • Une photo générique du produit
-
MDF en plaques
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure
Dimitri F - Trotec Speedy 300 à 60W

Description de la coupe et de la gravure

La matière
Le mdf est livré en panneaux. On distingue deux types : le MDF à base feuillus (plus clair) et à base de résineux (plus foncé). Il est très sensible à l'humidité (dans sa version non hydrofuge). C'est une matière très facile à travailler. On remarque à la coupe à la scie à main une matière parfois "friable" comme une sorte de feuilleté. La matière absorbe la peinture, demandant plusieurs couches pour obtenir une couleur unie. Mécaniquement le médium est moins rigide que le contre plaqué et son aspect "friable" le rend plus facile à travailler mais moins évident pour construire un objet rigide et solide.
A la découpe
Le médium étant très stable, les plaques sont planes ce qui permet une découpe très facile. Sur une laser 30W, on arrivera à découper du 5mm environ. Les champs sont brulés, parfois charbonneux si le réglage du couple puissance/vitesse est mal fait. Sur du 3mm, avec des bons réglages l'aspect brulé est très peu présent. L'épaisseur de coupe sera d'environ 0,1mm sur du 3 ou 5mm. Les fumées de coupe sont très chargées, pouvant vite remplir un filtre d'aspiration. Le médium est interdit dans certains labs à cause de ça. Préférez son utilisation si la machine dispose d'une aspiration avec rejet extérieur.
A la gravure
Granuleux au toucher, les gravures profondes sont irrégulières et charbonneuses. Préférez des gravures de surface.

Contreplaqué (CTP)

  • Nom du matériau
- Contreplaqué ou CTP ou CP
  • Description
- Panneau composé de couches de bois déposées à fil croisés en angle droit lié par de la colle. Le nombre couches (ou plis) est variable en fonction de la densité et de l'épaisseur.
  • Fournisseur
- Magasin de bricolage (en général de l'Okoumé et de l'épicéa) ou négociant en bois (plus grande diversité)
  • Remarques
- Un des matériaux les plus utilisés en découpe laser.
  • Déclinaisons
- Cintrable (couches dont la fibre est dans le même sens), intérieur (CTBS), extérieur (CTBX), coffrage (CTBC), hydrofuge (CTBH), ignifugé (CTBI), épaisseur de 3 à 30mm
  • Déchets
- Benne bois en déchetterie
  • Fumées
- Chargées
  • Environnement et santé
- A forte exposition, risques d'exposition au formaldéhyde.
  • Une photo générique du produit
Contreplaqué livré en plaques
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure
Dimitri F - Trotec Speedy 300 à 60W

Description de la coupe et de la gravure

La matière
Livrée sous la forme de panneaux, le contreplaqué "travaille" c'est à dire qu'il se cintre, se tord si il est mal stocké. Le problème est particulièrement présent sur les faibles épaisseurs (3mm, 5mm) mais peut aussi etre présent sur des épaisseurs plus grandes en fonction de l’environnement de stockage. Le chapitre sur le stockage explique en détail comment bien entreposer ce genre de matériau. Toutefois, n'oubliez pas que si le CP travaille avant la coupe, il travaillera après. c'est une contrainte à prendre en compte pendant la conception.

Son aspect fais plus "bois" que le médium, car les couches extérieures du contreplaqué sont des couches de bois dont l'essence peut varier. On trouvera en général de l'Okoumé, de l'épicéa ou du bouleau mais ont peut aussi trouver chez un négociant de l'acajou, du chene, du noyer... attention, le prix va du simple au triple en fonction de la rareté du bois. Il faudra veiller à ne pas le mélanger dans le stock. Il est aussi possible de trouver un contreplaqué avec un plaquage ou de faire sois même son plaquage. Voir le matériau "plaquage" pour plus de détails.

Le bois est livré en panneaux de grandes taille (par exemple 2,5*1,22m) puis débité aux dimensions de la machine. Sur du 3 ou 5mm, le panneau d'origine est rarement plat, ce qui veut dire que les plaques livrées ne seront pas forcément parfaitement planes.

Le nombre de plis et l'essence du bois va être déterminant dans la résistance du matériau, sa densité et donc sa capacité à être coupé à la laser. Si l'Okoumé est plus résistant mais moins dense que le MDF, ne vous méprenez pas : un CP bouleau sera bien plus résistant et plus difficile à couper. Les exemples présent sur cet ouvrage ne sont donc pas représentatifs de la diversité des contreplaqués et nous vous invitons à en tester différents types. Ce serais dommage de passer à coté d'un tel matériau qui réponds par ses différentes variantes à de nombreuses contraintes.

A la découpe
Le bois n'étant pas forcément plat, la mise au point peut varier, rendant la coupe difficile. Sur une plaque plane, le trait de coupe charbonne plus que du MDF, les flammes sont plus présentes. Sur une 60W avec de l'Okoumé, on peut couper du 10mm sans problèmes. La dépouille est en revanche plus importante que sur du MDF. Malgré une homogénéité relative, il peut y avoir la présence de nœuds dans le bois ce qui fais varier la profondeur de coupe. Le sens du fil du bois n'a pas une grande importance à la coupe.

A la gravure
Le contreplaqué de bois clair marque naturellement plus que le MDF, les réglages de puissance devrons donc être vu à la baisse. A forte profondeur, on peut éliminer la première couche de bois pour faire apparaitre la seconde. Même sur la première couche, un bois clair fera ressortir facilement les nuances de gravure. Au toucher, la fibre du bois (donc orientée) ressort, contrairement à l'aspect granuleux irrégulier du MDF.

Aggloméré

Bois Massif

OSB - Panneau de grandes particules orientées

  • Balsa
  • Liège
  • Exemple(s) de réalisation(s) (mettre un projet fais à la découpe laser en bois, une page par projet).

Plastiques

La moindre des choses que l'on peut dire, c'est que le plastique, c'est compliqué. La découpe laser n'accepte pas tous les types de plastiques. En particulier celui contenant du chlore, élément particulièrement toxique et corrosif pour les humains et la machine. Mais d'autres types de plastiques ne "passent pas" pour diverses raisons : coupe irrégulière et boursouflée, effet de "recollement" avec le passage du laser (le plastique fond et se recolle après le passage du laser), etc.
Le problème de l'identification
Il existe des dizaines de déclinaisons de polymères et nous avons rarement la composition exacte d'une plaque quand on récupère du plastique. La première partie traitera de l'identification des types de plastiques, soit par son code d'identification de recyclage (si il y en a un) soit par des exemples de produits courants (disque vinyle, bouteille en plastique, etc). Nous listons aussi une liste d'astuces pour identifier un plastique inconnu via des tests chimiques. Nous verrons ensuite comment se fournir et les éléments à savoir au moment de la commande. Enfin, les polymères les plus courants seront listés avec tests à l'appui.

Ou se fournir ?

Fournisseurs

Récupération

Identifier un plastique pour la laser

code d'identification recyclage des résines

Les codes d'identifications trouvables sur certains plastiques sont indiqués pour le recyclage. Ils sont présents pour facilité le tri (bouteilles, bouchons, emballages, carcasses, etc). On en trouve donc pas de partout. Le logo est composé au minimum d'un ruban de möibus (symbole du recyclage) et d'un chiffre qui correspond au type de plastique. On peut aussi trouver le nom (PE, PVC, PEHD...). Attention, ces symboles n'englobent pas tous les types de plastiques (loin de là, voir le chapitre suivant sur la liste des codes polymères).

N° de recyclage Unicode Abréviation Nom du polymère Utilisation générique Découpe laser ?
Code d'identification des résine de polyéthylène téréphtalate.
♳ U+2673 PETE ou PET Polytéréphtalate d'éthylène Recyclable pour produire des bouteilles de limonade, des plateaux de traiteur et de boulangerie, des vêtements, des tapis, des pinceauxModèle:Etc. NC
Code d'identification pour le HDPE.
♴ U+2674 HDPE ou PEHD Polyéthylène haute densité Recyclable pour produire des bouteilles, sacs à provisions, poubelles, tuyaux agricoles, sous-tasses, barrières, équipement de terrains de jeu, bûches plastiques, conteneur d'acide (le PEHD est un plastique qui résiste aux acides)Modèle:Etc. NC
Code d'identification pour le PVC.
♵ U+2675 PVC ou V Polychlorure de vinyle Recyclable pour produire des tuyaux, des profilés pour la construction (fenêtres, lames de terrasses, portailsModèle:Etc.) des grillages et des bouteilles non-alimentaires. Non
Code d'identification pour le LDPE.
♶ U+2676 LDPE ou PEBD Polyéthylène basse densité Recyclable pour fabriquer de nouveaux sacs et films plastiques. NC
Code d'identification pour le polypropylène.
♷ U+2677 PP Polypropylène Recyclable en pièces de voiture, cabarets, tapis et fibres géotextiles et industrielles. NC
Code d'identification pour le polystyrène.
♸ U+2678 PS Polystyrène Recyclable dans une grande variété de produits incluant accessoires de bureau, cabarets, jouets, cassettes vidéos et boîtiers, et panneaux isolants. NC
Modèle:Lang, Code d'identification pour les autres polymères.
♹ U+2679 PC ou OTHER Autres plastiques, incluant le polycarbonate, l'acrylique, le styrène-acrylonitrile (SAN) et le nylon. NC

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Code_d'identification_des_résines

  • Matière contenant du Chlore (Vinyle, PVC, etc) = émissions de gaz toxique
  • Matières contenant du Fluor (Teflon PTFE) = émissions de gaz toxique
  • Polystyrène expansé et extrudé = Fond et brûle

Exemples d'objets courants qui passent ou pas à la laser

Nous listons ici des objets usuels qui sont souvent testés à la découpe laser. Pour aller plus vite, on vous donne directement le résultat.

Objet Passe ou pas ? Raison
Disque vinyle Non Constitué de chlorure de vinyle
Plastique des écrans plats (plaque transparente épaisse) Oui
Bouteille en plastique
PLA (imprimante 3D)
ABS (imprimante 3D)

Tests chimiques d'identification

Le meilleur moyen pour savoir si vous avez à faire à un plastique chloré est de repérer visuellement les codes d'identification de recyclage (voir chapitres précédents).

Si vous avez récupéré un morceau de plastique et qu'aucune inscription n'est présente, vous pouvez, avec précaution, effectuer le test de Beilstein.

Méthode:

Source: http://wiki.scienceamusante.net

  • Chauffer au rouge le fil de cuivre tenu à l’aide d’une pince en bois.
  • Poser le fil sur l’échantillon et le tourner afin de l’enrober de matière plastique.
  • Réintroduire le fil de cuivre au sommet de la flamme du bec Bunsen.
  • Si la flamme prend une couleur verte, alors le test est positif (présence de chlore dans le plastique).

Exemple de résultat: http://online.sfsu.edu/meden/COURSES/Chem_336/images/qa639.jpg

Polymères les plus courants pour la découpe laser

PMMA - polyméthacrylate de méthyle

  • Nom du matériau
- PMMA - polyméthacrylate de méthyle - Plexiglas, Altuglas, Lucite, Perspex, Nudec (noms commerciaux)
  • Description
- Polymère thermoplastique transparent ou "thermoplastique amorphe" qui à l'avantage de pouvoir être extrudé et coulé. Il laisse très bien passer la lumière (92% à 3mm d'épaisseur).
  • Fournisseur
-Internet - négociant en plastique
  • Remarques
-Le PMMA est le plastique le plus découpé à la laser. Souvent sous forme de plaques transparentes, il se découpe et grave très bien. On peut aussi le travailler en déformation avec une thermoformeuse ou un pistolet à air chaud.
  • Déclinaisons
- Transparent, teinté dans la masse, diffuseur de lumière, bicouche (deux couleurs pour la signalétique), différentes épaisseurs.
  • Fumées
- chargées
  • Déchets
-
  • Environnement et santé
-
  • Températures :
    • - Température max d'utilisation continue : 70/90°C
    • - Température de transition vitreuse : 100/130°C
    • - Température de fusion : 210/240°C
  • Une photo générique du produit
PMMA livré en plaques
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure
Dimitri F - Trotec Speedy 300 @ 60W

Description de la coupe et de la gravure

La matière
Le PMMA est livré sous forme de plaques avec un film de protection de chaque cotés. Il ne faut pas enlever le film, car il se raye très facilement. C'est un matériaux très intéressant mais aussi très rigide. Il casse comme du verre et se fend à la moindre contrainte. Une erreur commune est de vouloir réaliser des pièces mécaniques avec le PMMA, ce qui est possible mais il faut faire attention aux assemblages trop complexes (typiquement : imprimante 3D). Pour deux raisons :

  • - Le PMMA se dilate. Un élément assemblé serré dans le fablab peut ne plus s'assembler après un tour dans le coffre d'une voiture en hiver (expérience qui parle :p)
  • - Le PMMA se casse facilement. Une vis trop serré sur une plaque peut fendre le plastique, ou une contrainte trop forte en flexion ne lui plait pas.

A la découpe
Dans le cadre de découpes uniquement, il est conseillé de garder le film de protection. Cela évitera de marquer les bords de coupe à cause de la fumée. L'odeur dégagée est plus forte que le bois, et peut devenir dérangeante dans une pièce non ventilée si on fait beaucoup de coupes. Celà reste cependant acceptable si l'aspiration est bonne. La coupe est nette, transparente. En fonction de la fréquence du laser, on verra des stries sur l'épaisseur sensible au toucher.

A la gravure
Le PMMA se grave très bien, sur du transparent l'aspect sera blanc. La gravure laisse des traces blanches sur les bords, qu'on enlèvera facilement à l'eau ou avec de l'alcool ménager. L'aspect au toucher de la gravure est celui du papier. La résolution de gravure joue plus sur le PMMA que sur d'autres matériaux. Une faible résolution fera ressortir la trame de gravure (points espacés) il faudra alors augmenter la résolution pour éviter ce problème.

Acrylique

Caoutchouc

Acétate

Polystyrène Choc (Pas expansé ni extrudé)

PELD Polyéthylène

Mousse EVA et PU

Film polyimide (Kapton)

Polyamide PA (Nylon)

POM (Delrin)

Polyester PES (Thermolite, Polarguard)

Polyéthylène téréphtalate (PET)

  • Nom du matériau
- Polyéthylène téréphtalate, PET - Tergal, Dacron (noms commerciaux).
  • Description
- Le PET est de la famille des polyesters saturés ou polyesters thermoplastiques. Il est utilisé pour la fabrication des corps de bouteille en plastique, des films étirables pour l'emballage, sacs plastiques, pellicule de caméra, éléments mécanique isolés électriquement (interrupteurs, carter d'appareils électroménager, etc).
  • Fournisseur
-
  • Remarques
-
  • Déclinaisons
-
  • Fumées
-
  • Déchets
-
  • Environnement et santé
-
  • Une photo générique du produit
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure

Description de la coupe et de la gravure

La matière

A la découpe

A la gravure

Polypropylène PP

  • Nom du matériau
- Plypropylène (PP), Tyvek®
  • Description
- Thermoplastique semi-cristallin utilisé dans de nombreuses applications comme les boites, des ustensiles alimentaires, éléments mécaniques, baches ou sacs en plastiques...
  • Fournisseur
-
- Tres sencibles aux UVs, se colle et peint très mal.
  • Déclinaisons
- Extrudé ou coulé.
  • Fumées
- Très chargées
  • Déchets
-
  • Environnement et santé
-
  • Une photo générique du produit
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure

Description de la coupe et de la gravure
En cours d'expérimentation, de l'aide serais bienvenue pour revoir / rajouter des retours d'expériences :)
La matière
On trouve le PP sous de nombreuses formes. Le PP extrudé est souple (bâches, films plastiques, plaques souples trouvables dans les magasins d'art, couverture de classeur, etc) et le PP injecté est dur (verres, pièces mécaniques, etc). Sous sa forme dure, le PP est cassant.

A la découpe
(tests sur du PP dur) C'est un plastique qui se coupe mal. Le retrait est important et le plastique à tendance à se ressouder. Une solution pour limiter cela est de faire plusieurs passes rapides. Le plastique dégage une odeur désagréable, les fumées sont blanches opaques qui laisserons des marques sur le résultat de la coupe. Les formes coupées auront du mal à être extraites de la plaque, à cause du plastique qui c'est ressoudé. Les coupes fines ou en pointes sont à éviter (à cause du retrait important). Bref, c'est pas top.

Test sur du PP injecté (boite Samla Ikea) à gauche une passe lente, au milieu plusieurs passes à vitesse rapide et à droite trois passes à vitesse rapide avec attente entre les passes


A la gravure

ABS

PLA

Polycarbonate PC (Lexan, Makrolon)

Magnet

Tampons

  • Exemples

Cellulose

Carton / Papier

  • Carton
  • Papier
  • Carton plume

tissus

Nylon (collant)

  • Nom du matériau
-
  • Description
-
  • Fournisseur
-
  • Remarques
-
  • Déclinaisons
-
  • Fumées
-
  • Déchets
-
  • Environnement et santé
-
  • Une photo générique du produit
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure

Description de la coupe et de la gravure

La matière

A la découpe
Pour faire une coupe sur une surface lisse, il faut étirer le nylon en l'enfilant sur une plaque de bois par exemple. Le problème, c'est que le nylon se rétracte instantanément, rendant impossible la coupe. Nous avons tester plusieurs solutions :

  • mouiller le nylon : il se rétracte moins, du au fait qu'il est "détendu".
  • chauffer le nylon : le polymère passe en transition à 50° et se stabilise ce qui facilite la coupe. En revanche, l'aspiration le refroidit tres vite. L'idéal serait de le mettre sur une plaque chauffante (type imprimante 3D).

A la gravure

  • Jeans
  • Lin
  • soie
  • Satin
  • Suède
  • Feutrine
  • Cuir

Cuir

  • Nom du matériau
- Cuir ou Cuir pleine fleur
  • Description
- Obtenu à partir de la peau d'un animal, le cuir est souvent obtenu à partir de bovins ou de porcins. Il existe beaucoup de déclinaisons et beaucoup de teintes.
  • Fournisseur
- Soit chez un grossiste soit en ressourcerie (en général des chutes issues d'entreprises qui travaillent le cuir). En ressourcerie on peut tomber sur de bonnes surprises (cuit de bonne qualité) mais on tombe aussi sur différentes couleurs et coupes.
  • Remarques
- Le cuir est un matériaux très intéressant, résistant et souple qui peut servir pour de nombreuses applications. Toutefois, son usage à la laser est assez capricieux.
  • Déclinaisons
- Cuir "fleur corrigée", Cuir plongé, Cuir nappa/voilé (résistant au soleil et intempéries), Cuir grainé, Cuir Vieilli, Cuir croute (qualité inférieure)
  • Fumées
- chargées
  • Déchets
- Organique
  • Environnement et santé
-
  • Une photo générique du produit
Chutes de cuir en vrac
Le cuir peut avoir deux aspects différents
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure

Description de la coupe et de la gravure

La matière
Le cuir se décline sous de nombreuses formes. L'épaisseur, la texture et la densité varie. Il sera donc difficile de trouver un réglage "générique" convenant à tous les cuirs. Certains cuirs sont très souples, ce qui rendra le travail plus facile (mise au point, etc) d'autres sont plus rigides. L'astuce dans ce cas est d'humidifier le cuir pour le rendre plus souple. Après la coupe, on peut le sécher avec un seiche cheveux pour qu'il retrouve son aspect normal.

A la découpe
Vu la grande diversité, il faut faire des tests de coupe pour trouver un bon réglage à chaque nouveau cuir. Le cuir se coupe très bien, en revanche cela produit une odeur très désagréable (cochon grillé) y compris avec une bonne aspiration. Le travail du cuir se fera donc dans une pièce ventilée et éloignée des espaces de travail. La coupe peut être inégale (endroits bien coupés, d'autres moins biens) cela est du au manque d'homogénéité du matériau (variation d'épaisseur, etc) surtout dans le cas d'un cuit brut peu travaillé. Quand la coupe est mauvaise, on peut finir le travail au cutter, le matériau se sépare avec un aspect filandreux. La tranche peut vite bruler, voire charbonner si les réglages sont mal fait et les marques de brulures en bord de coupe sont difficile à éliminer. Une des techniques pour éviter cet effet est de recouvrir le cuir de tape (scotch de masquage ou tape pour la pose du vinyle) qui prendra les brulures. En revanche, il n'est plus possible de graver et il faudra enlever le tape de chaque morceaux coupés. Sur des coupes en pointes ou avec des traits rapprochés, le cuir se courbe ou se rétracte sous l'effet de la chaleur.

A la gravure
Le cuir marque très bien, aussi bien en marquage qu'en gravure. En fonction du réglage, l’aspect peut être très foncé. L'état de surface est granuleux, et un mauvais réglage entraine des brulure ou des marques dues à la fumée.

Plaquage

Verre

Métal

Autres

Chocolat

  • Nom du matériau
- Chocolat
  • Description
-
  • Fournisseur
-
  • Remarques
-
  • Déclinaisons
-
  • Fumées
-
  • Déchets
-
  • Environnement et santé
-
  • Une photo générique du produit
  • Une photo avec un test de découpe ET gravure
Exemple de gravure sur du chocolat

Description de la coupe et de la gravure

La matière

A la découpe

A la gravure

  • Alimentaire (chocolat, biscuits, etc)
  • composites interdits et/ou non découpables
    • fibre de verre
    • fibre de carbone
    • PCB
  • Bakélite
  • Verre
  • Surface réfléchissante
  • béton
  • plâtre
  • matière pyrotechniques
  • êtres vivants

Techniques laser

Ici on va trouver les techniques générales faites au laser (peu importe le matériau).

  • Types de gravures et résolution
    • Gravures pleines
    • Gravures fines
  • Assemblages
  • 3D avec la découpe laser (123D make, etc)
  • Rendre souple un matériau

Techniques logiciel

Ici on trouve des astuces software pour la découpe laser.

Créer du vectoriel

Comme toute machine à commande numérique, la découpe laser fonctionne à partir de tracés vectoriels. Le dessin doit etre une courbe mathématique pour que l'ordinateur puissent reconnaitre et interpréter le tracé de coupe.

Logiciels courants

Illustrator

  • Adresse
- https://creative.adobe.com/fr/
  • Développeur
- Adobe
  • Licence
- Propriétaire
  • Prix approximatif
- Environ 60€/mois (créative cloud) ou 25€/mois (logiciel seul) possibilité de version éducation/étudiante
  • Usage
- Graphisme pro / amateur
  • Remarques
- Illustrator est le logiciel vectoriel le plus utilisé dans le milieu pro. Il est vendu avec la suite créative qui comprends entre autre le logiciel d'édition InDesign et le logiciel de retouche Photoshop

Inkscape

  • Adresse
- https://inkscape.org/fr/
  • Développeur
- Inkscape.org
  • Licence
- GPL 2.0 (Libre)
  • Prix approximatif
- Gratuit
  • Usage
- Graphisme pro / amateur
  • Remarques
- Logiciel libre très utilisé en fablab d'excellente qualité.

Corel draw

  • Adresse
- http://www.coreldraw.com/fr/
  • Développeur
- Corel
  • Licence
- Propriétaire
  • Prix approximatif
- 700€ (graphics suite), 100€ (Student suite), 1000€ (technical suite) ou possibilité d'abonnement.
  • Usage
- Graphisme pro / amateur et dessin technique
  • Remarques
- Logiciel souvent livré avec les découpes laser.

Inkscape

  • Sélection de plugins Inckscape

Générateurs de plans de boites

Gestion de la machine en lab

ici on traite de la partie « gestion » avec le public (donc on ne parle pas de logiciels, ni de rangement, ça c'est ailleurs)

Machine en accès libre

Machine en accès payant

Formation sécurité

Calcul des coûts d'achats et de fonctionnement : quelques exemples

Annexe : Paramètres préférés

Annexe : Bibliographie

Annexe : Glossaire

  • Isotrope
  • Distance focale
  • Dépouille
  • Retrait
  • Raster / rasterisation : le mode raster permet à une découpe laser de graver une image pixelisée par balayage. Le procédé de la rasterisation est la transformation d'un ensemble de vecteurs en une matrice. (passage du vecteur au pixel)