Utiliser la lumière pour usiner le verre Découper le verre au laser par fracturation contrôlée

Auteur / Rédacteur: Athanassios Kaliudis, Trumpf online magazine / Gilles Bordet

Plutôt que de couper le verre par ablation, il suffit de prendre un laser et de générer une tension à l'intérieur du verre pour qu'il se fracture de façon contrôlée. Et avec la bonne optique, cela se produit à une vitesse d'un mètre par seconde.

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TOP Cleave de Trumpf permet la découpe du verre au laser en créant une ligne de fracture nette et précise en une seule passe.
TOP Cleave de Trumpf permet la découpe du verre au laser en créant une ligne de fracture nette et précise en une seule passe.
(Source : Trumpf)

Utiliser la lumière pour usiner le verre. A première vue, cela semble absurde. La propriété la plus évidente du verre est d'être transparent à la lumière. Les faisceaux produits par un laser à semi-conducteurs, généralement dans le spectre infrarouge, passent ainsi simplement à travers le matériau.

Ce n'est pas le cas de la lumière laser pulsée ultra-courte dans la plage de picoseconde ou femtoseconde. La densité spatiale et temporelle massive des photons dans l'impulsion modifie le mécanisme d'absorption des matériaux transparents. Cela permet d'utiliser des faisceaux laser pour traiter le saphir synthétique et le verre.

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Modification de la structure du matériau pour une coupe parfaite

Au lieu de couper le verre par ablation, en travaillant en plusieurs passes, une technique élégante a récemment été mise au point pour couper du verre fin et durci comme celui utilisé pour les écrans de smartphone. Les rayons laser pulsés ultra-courts sont focalisés à l'intérieur du verre et modifient une zone étroite le long de la ligne de fracture souhaitée.

La modification génère des tensions intrinsèques; le verre se casse de manière contrôlée. La surface est lisse comme un miroir et précise au centième de millimètre, qu'elle soit droite ou courbe. Trumpf a développé une nouvelle optique qui permet d'accélérer cette procédure au centuple : TOP Cleave.

Il distribue l'intensité de la lumière laser uniformément le long de l'axe du faisceau. De cette façon, la focalisation est étirée en longueur; le faisceau devient une ligne de focalisation. Les impulsions laser ne balayent plus le verre niveau par niveau, mais modifient - en un seul passage - l'ensemble de la surface de séparation intérieure.

Selon l'énergie pulsée, le verre peut avoir jusqu’ à 700 microns d'épaisseur. En travaillant cette épaisseur, les lasers TruMicro à haute performance équipés de TOP Cleave atteignent des vitesses de coupe allant jusqu’à' à un mètre par seconde - cent fois plus vite que sans l'option.

Découper du verre d'une épaisseur de plus d'un millimètre

Le nouveau modèle phare des lasers TruMicro est le TruMicro 5080. Il permet d'atteindre une fréquence maximale de 1 000 kilohertz avec une énergie d'impulsion maximale de 500 microjoules, la valeur la plus élevée au monde pour des lasers à impulsions ultra-courtes à usage industriel. Le laser produit une puissance moyenne supérieure à 150 watts, ce qui le rend extrêmement puissant dans toutes les applications.

L'optique TOP Cleave peut répartir la puissance élevée du TruMicro 5080 sur une si longue ligne de focalisation que la découpe par fracturation peut-être utilisée avec des verres de plus d'un millimètre d'épaisseur. Le TruMicro 5080 est également disponible en version femto. C'est le premier laser industriel capable de produire des impulsions femtosecondes dans le spectre vert.

Il réunit ainsi le meilleur des deux mondes. Malgré des pics d'intensité élevés, les impulsions laser femtoseconde injectent encore moins d'énergie thermique dans la pièce par rapport à une impulsion picoseconde. Ils sont donc particulièrement adaptés au traitement extrêmement délicat de métaux ou de matériaux sensibles à la chaleur.

TruMicro 5080, le nouveau vaisseau amiral des lasers TruMicro

La lumière verte peut être focalisée jusqu’à' représenter un point infime. Le rayonnement vert a une plus grande longueur d'onde que la lumière infrarouge et, par conséquent, une plus grande profondeur de champ. Le TruMicro 5080 est donc particulièrement bien adaptée au perçage de trous extrêmement fins et précis comme ceux des buses d'injection.

Un autre avantage du TruMicro 5080 est qu'il s'intègre facilement dans les machines industrielles et peut être entretenu tout en restant à l'intérieur de l'équipement. Cela élimine les problèmes de démontage et le réajustement ultérieur du trajet du faisceau. Cela a été rendu possible grâce à un nouveau concept technique.

Tous les composants importants pour l'entretien et le remplacement, tels que les câbles d'alimentation, les lignes de refroidissement, l'électronique et la partie optique, sont facilement accessibles d'un seul côté. Cela réduit les temps d'arrêt des machines et augmente considérablement leur rentabilité. MSM

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