Des plastiques adaptés à la soudure laser
Le soudage laser de plastiques est le résultat des interactions entre la lumière laser et les matériaux en présence. Tous les plastiques peuvent être soudés au laser mais, certaines conditions sont tout de même à respecter. En effet, lorsque les matières plastiques sont transparentes au rayonnement laser, le faisceau les traverse sans provoquer de réaction. Il est cependant possible de jouer sur cette transparence en ajoutant par exemple des pigments lors de la formulation des plastiques. Le matériau devient alors absorbant et peut interagir avec le faisceau laser.
Le principe de la soudure laser de plastiques
Pour souder deux pièces en plastique, il est indispensable que l’une des pièces soient constituée d’un plastique transparent au rayon laser et que l’autre puisse au contraire absorber le faisceau. L’ensemble est alors placé dans le champ du laser. Dans un premier temps, le rayonnement traverse le plastique transparent sans l’endommager. A l’interface, il se heurte au plastique opaque qui absorbe alors l’énergie fournie. La hausse de température provoque la fonte localisée du plastique absorbant et, par conduction thermique, également celle du plastique transparent positionné en vis-à-vis. Les structures moléculaires des deux pièces vont alors s’entremêler et créer, après refroidissement, une soudure particulièrement solide.
Le laser et la mise en pression
Avant de mettre en œuvre la soudure au laser de matières plastiques, il faut tout particulièrement veiller à deux choses. Il faut tout d’abord choisir un laser capable de fournir la densité d’énergie adaptée et émettant à la bonne longueur d’onde. Les lasers de type YAG et à fibre sont de ceux-là. Dès que les contours des pièces sont un peu complexes, on utilise également une tête laser galvanométrique qui permet de littéralement dessiner le cordon de soudure souhaité. Elle peut également être équipée d’un système de vision pour aider au positionnement des pièces et devenir ensuite un moyen de contrôle du soudage réalisé au laser.
L’autre point critique se trouve dans la mécanique de mise en pression. En effet, pour obtenir un résultat optimal, il faut créer une bonne surface de contact. Et d’autant plus si la surface de soudure laser doit être étendue.
Le laser face aux autres techniques de soudure
Les avantages de la soudure laser sur les autres procédés de soudage de plastiques sont nombreux. D’un point de vue purement technique, citons la qualité des soudures obtenues ainsi que leurs tenues mécaniques, généralement au-dessus de celles produites par les autres méthodes. Des temps de cycle courts et l’absence de contact entre le laser et l’ensemble à souder peuvent aussi représenter des atouts intéressants. D’un point de vue plus pratique, l’encombrement réduit des machines laser, leur prix d’achat devenu raisonnable et leurs besoins en maintenance quasi nuls fait du laser, une solution particulièrement compétitive pour les applications de soudage.
Les applications industrielles de la soudure laser de plastiques
Le soudage laser d’optiques de phares (lentille en plastique PC et support en plastique PE) est l’une des applications industrielles du procédé sur lequel ES TECHNOLOGY a récemment travaillée. Pour en savoir plus sur cette application laser, rendez-vous prochainement dans les actualités ES TECHNOLOGY.
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Dans l’industrie de l’emballage notamment, le codage et l’identification des produits est, depuis longtemps, une obligation légale. Pas un seul carton, ni une seule bouteille ne quitte sa ligne de production sans date limite de consommation, numéro de série ou code barre. Pour mener à bien ce type d’applications, les industriels disposent de plusieurs technologies et le laser en fait bien sûr partie. Le laser à gaz CO2 dans un premier temps mais aujourd’hui également le laser à fibre Ytterbium. Et ce dernier présente un certain nombre d’avantages comparé à son prédécesseur. Il permet en effet de coder une large palette de matériaux : métaux, plastiques, matériaux peints (carton, verre, etc.), etc. Mais, le point fort du laser industriel à fibre Ytterbium, comme le es CODE proposé par ES TECHNOLOGY, est sans aucun doute qu’il est, contrairement aux lasers CO2, capable de marquer sur tous les types de plastiques et sur des matériaux souples (films plastiques, etc.) sans les percer. Le tout à des vitesses comparables à celles des autres technologies employées dans le secteur. Pour le marquage sur verre ou sur bois bruts par contre, les lasers CO2 restent les plus adaptés. Autres atouts du laser à fibre Ytterbium : un faisceau stable et de qualité offrant un bon contraste, une grande fiabilité, des besoins en maintenance quasi nuls avec un changement de la source laser après 100 000 heures de fonctionnement seulement (soit 5 fois plus que pour un laser CO2), une faible consommation d’énergie, la possibilité de marquer en stationnaire comme à la volée et une mise en œuvre aisée. Certains lasers à fibre Ytterbium sont également extrêmement compacts et de ce fait très faciles à intégrer sur ligne de production. Ainsi, le es CODE fabriqué à Bordeaux par ES TECHNOLOGY répond à des critères de compacité particulièrement stricts. La tête de ce laser industriel présente des dimensions très réduites (L=de 195 à 300 mm selon le modèle, l=60 mm, h=75 mm) pour un poids des plus faibles (de 800 à 1 200 g selon le modèle). Un avantage de taille face aux lasers CO2, beaucoup plus encombrants.
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