Les technologies de laser pulsé nanoseconde et femtoseconde jouent un rôle crucial dans le traitement de surface des matériaux dans l’industrie. Meliad a développé une expertise importante dans l’utilisations de ces technologies pour le monde industriel.
Laser Nanoseconde
Des impulsions laser intenses et très courtes produisent des micro-explosions de plasma, des ondes de choc et une pression thermique entraînant la sublimation et l’éjection du matériau cible. Un faisceau laser focalisé vaporise avec précision le revêtement cible ou le contaminant. L’optimisation de la technologie du faisceau laser produit une réaction maximale avec la pollution cible sans pour autant nuire au matériau de base.
Toutes les surfaces métalliques sont adaptées aux applications de nettoyage et de préparation de surface laser. Les paramètres de faisceau optimisés ne modifient pas métallurgiquement ou n’endommagent pas la surface traitée au laser. Seul le revêtement, le résidu ou l’oxyde ciblé pour l’élimination est affecté car le faisceau laser est précisément ajusté pour ne pas réagir avec la surface métallique sous-jacente. La densité de puissance du faisceau laser est ajustée avec précision et facilité pour obtenir des résultats de nettoyage impossibles avec d’autres méthodes d’ablation.
Les lasers de la catégorie CleanLaser sont des lasers à onde pulsée et scannée, permettant de créer une ligne laser de largeur définie et pouvant atteindre 100 mm.
L’ablation laser reposer sur la combinaison de deux phénomènes:
- L’interaction lumière – matière génère un plasma qui est comprimé. En se détendant, le plasma crée une onde de choc qui expulse les particules et pollutions de surface.
- La forte intensité du rayonnement laser sur un point d’impact de quelques µm seulement génère une forte élévation de température sur un temps très court. Les pollutions présentes en surface absorbent cette énergie et vont ainsi être sublimées en passant directement de l’état solide à l’état gazeux.
Une particularité de nos lasers est de pouvoir atteindre des vitesses de répétition très rapides associées à des durées d’impulsion courtes (quelques centaines de nano-secondes). La puissance nominale de nos lasers allant jusqu’à 2000 W, avec une focalisation du spot sur une surface variant de 30 à 980 µm, il est possible d’atteindre des énergies de très haute densité.
Avantages de la méthode
- Très bonne efficacité de nettoyage et d’enlèvement de revêtement, le tout à vitesse élevée
- Très faible coût d’exploitation
- Pas de produits chimiques, ni projectiles
- Silencieux
- Flexible grâce à la fibre optique
- Intégration simple
- Coût de maintenance réduit (nettoyage optique)
- Grande fiabilité et répétabilité
- Temps d’ouverture élevé pour la préparation avant collage
Forme de faisceau
Le profil gaussien est beaucoup plus agressif et permet éventuellement de structurer la surface du matériau.
A l’inverse le profil top hat permet de choisir un niveau d’énergie nécessaire au retrait du revêtement mais en gardant un niveau inférieur au seuil d’ablation du matériau de base. Cela permet de garantir un nettoyage sans effet sur la matière de la pièce. C’est particulièrement utile pour le nettoyage de moules par exemple.
Laser femtoseconde
Les lasers femtosecondes, émettent des impulsions de lumière qui durent seulement quelques femtosecondes (10-15 secondes). Ce laps de temps extrêmement court permet de concentrer une grande quantité d’énergie dans une très petite zone, ce qui est idéal pour des applications nécessitant une précision extrême.
La durée de pulse femto permet un effet d’ablation athermique (à la différence du laser nanoseconde) en générant un usinage fin sans projection de matière fondue.
Le principe de fonctionnement des lasers femtosecondes est basé sur l’émission stimulée de radiations. Les atomes ou les molécules du milieu amplificateur sont excités par une source d’énergie externe, puis un photon incident stimule l’émission d’un second photon, identique au premier. Cela crée un effet de cascade qui aboutit à l’émission d’un faisceau de lumière très intense.
Les lasers femtosecondes sont utilisés dans divers domaines tels que le micro-usinage ou le traitement de surface des matériaux. En microfabrication, ils est possible de couper, percer ou marquer de manière extrêmement précise une grande variété de matériaux.
En traitement de surface, il est possible de travailler sur des pièces critiques dont la performance en fatigue revêt une importance majeure.
Meliad est équipé d’une machine 5 axes LP400U de GF+. Cet équipement possède une source laser verte (515 nm – 20 W) ou infrarouge (1060 nm – 40 W) flexipulse (durée de pulse variable de 260fs à 10ps). Cette technologie permet la gravure et texturation de surface en 3D.
LP400U de GF+
