Polyvalent et performant Lasers CO₂ | Des appareils polyvalents pour le marquage laser

Un marqueur laser CO₂ est un système de marquage industriel qui utilise un milieu laser à dioxyde de carbone comme source laser. L'excitation électrique d'un mélange gazeux de CO₂ permet de générer une lumière laser infrarouge dans la gamme de longueurs d'onde comprise entre environ 9,3 et 10,6 μm. Ce faisceau laser infrarouge invisible est focalisé sur la pièce à usiner à l'aide de lentilles et de miroirs, ce qui provoque un échauffement local de la surface du matériau. Selon le matériau, l'énergie du faisceau produit des effets de marquage très variés : Évaporation ou enlèvement de la surface (gravure), changement de couleur ou moussage des matières plastiques, ainsi que marquage thermique des matériaux organiques. Il en résulte des marquages durables et précis (par exemple, numéros de série, codes-barres, codes 2D, logos) sans utilisation d'encre ni d'autres additifs.

Les lasers à CO₂ fonctionnent dans le domaine de l'infrarouge moyen et conviennent particulièrement à tous les matériaux qui absorbent fortement cette lumière laser. Parmi ceux-ci figurent de nombreux matériaux non métalliques tels que les plastiques (par exemple le PE, le PP, le PET, le PVC), les résines, le caoutchouc, le verre, la céramique, le bois, le papier, le carton, le cuir ainsi que d'autres matériaux organiques (comme les textiles ou les denrées alimentaires). Même les surfaces peintes ou revêtues peuvent être facilement marquées : les lasers CO₂ permettent ainsi de marquer efficacement et avec un fort contraste les métaux peints et l'aluminium anodisé . Les métaux non revêtus (nus), en revanche, n'absorbent pratiquement pas le laser CO_₂ et ne peuvent donc pas être marqués directement, ou seulement de manière insuffisante, sans traitement préalable spécifique.

Les marqueurs laser CO _₂ modernes atteignent des vitesses de marquage très élevées, ce qui les rend idéaux pour les lignes de production à haut débit. En fonction de la puissance du laser et de l'optique, il est par exemple possible d'atteindre des vitesses d'écriture allant jusqu'à environ 2 100 caractères par seconde et des vitesses de ligne pouvant atteindre 900 mètres par minute. Cela permet d'apposer des codes et des inscriptions lisibles sans interrompre la production, même sur des chaînes de fabrication à cadence élevée (marquage « à la volée »). Dans la pratique, la vitesse réellement atteignable dépend de facteurs tels que le matériau, le contenu du marquage, la profondeur et le contraste souhaités, ainsi que la puissance du laser ; toutefois, les lasers CO₂ offrent généralement une méthode de marquage très rapide et efficace.

Leur longueur d'onde se situe dans le domaine infrarouge, entre 9,3 et 10,6 μm.

Oui, mais uniquement sous certaines conditions. Les métaux purs (polis) réfléchissent fortement le faisceau laser CO₂ dans la gamme des 10,6 µm, de sorte qu'un marquage direct sur du métal nu n'est généralement pas possible. Un laser à CO₂ permet toutefois de marquer des métaux présentant une surface absorbante, par exemple des pièces métalliques peintes en couleurfoncée ou anodisées. Dans ce genre de cas, le laser vaporise la couche supérieure de peinture ou d'oxyde et met à nu une inscription contrastante. En revanche, pour la gravure directe sur du métal non peint (par exemple l'acier ou l'aluminium), on utilise généralement des lasers à fibre, car les matériaux métalliques absorbent nettement mieux la longueur d'onde plus courte des lasers à fibre (~1,06 µm).

Les lasers de marquage au CO₂ sont utilisés dans tous les secteurs d'activité où il est nécessaire de marquer des matériaux non métalliques. Parmi les principaux domaines d'application, on peut citer notamment l'industrie automobile et ses équipementiers, le secteur des technologies médicales (par exemple, le marquage d’appareils et de boîtiers en plastique), l’industrie électronique (marquage de circuits imprimés et de composants) ainsi que dans l’industrie de l’emballage et des biens de consommation. Les applications typiques comprennent le marquage permanent des matières plastiques (interrupteurs, boîtiers), le marquage du verre (bouteilles de boissons, récipients pharmaceutiques), le marquage direct des emballages (cartons, films) ou le marquage de matériaux organiques (par exemple les produits en bois, le cuir). Partout où l'on a besoin de marquages rapides, sans contact et résistants à l'abrasion sur ce type de matériaux, les lasers CO₂ constituent une solution éprouvée.

Les marqueurs laser CO₂ produisent des marquages haute résolution et d'une netteté exceptionnelle, même avec des polices de très petite taille ou des graphismes très fins. Grâce à une focalisation précise du faisceau et à des optiques de haute qualité, les marquages restent nets et facilement lisibles (par exemple, les codes-barres lisibles par machine ou les codes DataMatrix). De plus, le marquage au laser est généralement extrêmement durable : Il résiste à l'abrasion, à la chaleur, aux produits chimiques et aux rayons UV. Cette robustesse fait du marquage au laser CO₂ la solution idéale pour une utilisation dans des environnements industriels exigeants, où une qualité élevée et une grande durabilité du marquage sont requises.

Les marqueurs laser CO₂ sont conçus pour s'intégrer parfaitement dans les lignes de production. Ils peuvent être utilisés aussi bien de manière fixe sur un poste de travail que sur des lignes de production (par exemple, sur des convoyeurs à bande). De nombreux lasers à CO₂ offrent différentes options de guidage du faisceau (par exemple, une sortie de faisceau à 0° ou à 90°) ainsi que des lentilles de focalisation interchangeables pour des champs de marquage de différentes tailles, afin de s'adapter à la configuration de l'installation. Grâce à des interfaces standard (par exemple, Ethernet TCP/IP, E/S numériques pour le déclenchement/la commande), ils peuvent être intégrés dans des systèmes de commande existants. De plus, des modèles conformes à l'indice de protection IP54, voire IP65 en option, sont disponibles, ce qui permet de les utiliser également dans des environnements poussiéreux ou humides (par exemple dans l'industrie pharmaceutique, agroalimentaire ou des boissons).

Les lasers de marquage au CO₂ ne nécessitent que très peu d'entretien. Les systèmes modernes utilisent des tubes laser au CO_₂refroidis à l'air, qui ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Contrairement à de nombreux procédés de marquage traditionnels, ce procédé ne nécessite aucun consommable tel que de l'encre, des étiquettes ou des rubans encreurs : il ne requiert que de l'électricité et, le cas échéant, de l'air comprimé pour le refroidissement ou le rinçage. Cela permet de maintenir les coûts d'exploitation à un niveau bas et d'éviter les temps d'arrêt liés au changement de matériau. Dans l'ensemble, les marqueurs laser CO₂ sont conçus pour offrir une grande fiabilité dans le cadre d'une utilisation industrielle quotidienne et ont fait leurs preuves au fil des ans grâce à leurs faibles coûts d'entretien et d'exploitation.

Les marqueurs laser CO₂ industriels relèvent de la classe 4, car ils émettent un rayonnement infrarouge invisible à haute énergie, dangereux pour les yeux et la peau. C'est pourquoi des mesures de sécurité strictes doivent être respectées. Dans la pratique, les lasers à CO₂ sont souvent utilisés dans des enceintes de protection fermées ou sur des postes de travail laser (classe laser 1), afin de protéger le personnel d'exploitation contre le rayonnement laser direct. De plus, un système d'aspiration efficace équipé de filtres adaptés est nécessaire, car le processus de découpe au laser – en particulier lors du marquage des plastiques – peut générer des vapeurs et des particules fines nocives pour la santé. Les utilisateurs doivent respecter les dispositions légales (par exemple, la norme DIN EN 60825 relative à la sécurité laser, les directives en matière de sécurité au travail concernant la protection de la qualité de l'air) et faire appel à du personnel formé pour l'exploitation et la maintenance. Si toutes les mesures de sécurité sont correctement mises en œuvre et si l'on utilise des enceintes de protection certifiées adaptées, l'utilisation d'un laser à CO₂ est sûre et fiable.

La principale différence réside dans la source du faisceau laser et la longueur d'onde, ce qui détermine l'adéquation à différents matériaux. Les lasers à CO₂ émettent une lumière infrarouge à environ 10,6 μm, qui est particulièrement bien absorbée par les matériaux organiques et non métalliques (par exemple, le bois, le papier, les plastiques, le verre). Les lasers à fibre, en revanche, émettent une lumière laser à 1 064 nm et conviennent donc parfaitement aux métaux ainsi qu'à de nombreux plastiques contenant des additifs laser. Concrètement, cela signifie : Les lasers CO₂ sont principalement utilisés pour le marquage de matériaux non métalliques et de matériaux revêtus, par exemple dans les secteurs de l'emballage, de l'électronique, de l'automobile et des technologies médicales, pour les plastiques, le verre, le caoutchouc ou les surfaces revêtues. Les lasers à fibre constituent en revanche le choix idéal pour le marquage direct sur métal (acier, aluminium, métaux précieux, etc.) et sont de plus en plus utilisés dans les domaines où une grande profondeur de marquage ou une précision maximale sur le métal sont requises (par exemple la technologie médicale, la construction d’outils et la construction mécanique, l’aéronautique et l’aérospatiale, l’industrie automobile).