Brève introduction à la mousse
La mousse se forme grâce aux poches d'air emprisonnées dans un matériau. Généralement composée de polymères, elle se divise en trois catégories selon sa composition : mousse rigide, mousse souple et mousse semi-rigide (ou semi-souple). Les mousses rigides sont utilisées comme isolants thermiques et phoniques, notamment pour l'isolation des tuyaux et des conteneurs, comme matériaux flottants et comme matériaux d'emballage antichoc. Les mousses souples sont principalement utilisées pour la fabrication de coussins, comme le similicuir.
Le plastique expansé, également appelé plastique poreux, est composé principalement de résine et possède d'innombrables micropores. Il est largement utilisé comme isolant thermique et acoustique, matériau d'emballage et pour la fabrication de carrosseries automobiles. Parmi les mousses les plus courantes, on trouve le polyuréthane, le polystyrène, le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène et la mousse phénolique.
Pourquoi découper de la mousse au laser ?
Le laser est un outil extrêmement flexible : tout est possible, de la conception et la fabrication de prototypes à la production en série. Vous pouvez démarrer directement avec le logiciel de conception, ce qui est particulièrement important pour le prototypage rapide. Comparé au procédé complexe de découpe au jet d'eau, l'équipement laser est nettement plus rapide, plus flexible et plus efficace. La mousse peut être découpée au laser pour obtenir des bords nets, fusionnés et étanches. La découpe de mousse au laser est aujourd'hui une pratique courante, car certains la considèrent plus rapide et plus précise que les autres méthodes. Comparée aux procédés mécaniques, la découpe laser offre une coupe uniforme, sans risque de déformation ni d'endommagement des pièces sur les machines de la chaîne de production, et sans nettoyage ultérieur.
Dans l'industrie traditionnelle, la machine de découpe exerce une forte pression sur la mousse, ce qui entraîne une déformation du matériau et des bords de coupe sales. La découpe au jet d'eau utilise une technique où l'eau est aspirée par la mousse absorbante puis séparée de l'eau de coupe. Le matériau doit d'abord sécher avant toute transformation ultérieure, une opération fastidieuse. Avec la découpe laser, cette étape est supprimée et le traitement du matériau peut être immédiatement repris. De plus, le laser est plus esthétique et représente sans aucun doute la technologie la plus efficace pour le traitement de la mousse. Pour la découpe de mousse industrielle, les avantages du laser par rapport aux équipements de découpe traditionnels sont indéniables. La découpe laser de la mousse offre de nombreux atouts : traitement en une seule étape, utilisation optimale du matériau, haute qualité de fabrication, nettoyage et précision de découpe.
Le laser permet d'obtenir un profil minimal grâce à une découpe laser précise et sans contact, ce qui accroît considérablement l'utilisation industrielle de la mousse. L'industrie de la mousse offre aujourd'hui une grande variété de matériaux pour diverses applications, et la technologie de découpe laser constitue une alternative rapide, professionnelle et économique aux méthodes de transformation traditionnelles. L'utilisation de la découpe laser pour la découpe de la mousse est devenue de plus en plus courante dans l'industrie.
On distingue généralement trois types de mousses pouvant être découpées sans risque : la mousse de polyéthylène (PE), la mousse de polyuréthane (PUR) et la mousse de polyester (PES). La mousse de polystyrène expansé (EPS) peut également être découpée au laser, mais son inflammabilité et le fait qu’elle ne s’éteint pas spontanément exigent des précautions particulières. Les autres types de mousses dégagent généralement des gaz hautement toxiques.
Comment découper de la mousse ?
En raison de la composition et de l'inflammabilité de la mousse, il est recommandé d'utiliser le mode ponctuel, une faible puissance et une faible vitesse lors de la gravure afin de limiter l'échauffement de la pièce. Les valeurs optimales dépendent du type de mousse, de son épaisseur et de sa densité, ainsi que de la puissance du laser. Plus la densité de la mousse est élevée, plus la puissance ou la vitesse sera faible. À l'inverse, pour une mousse plus fine, une puissance moindre ou une vitesse plus élevée suffiront. Rapprocher la buse de la pièce améliore l'assistance d'air, mais dans la plupart des configurations, cela signifie que le faisceau laser sera focalisé sous la surface, ce qui augmente la largeur de coupe en surface. En réalité, une faible puissance laser est nécessaire pour graver de la mousse. Mes paramètres habituels pour un laser de 50 W sont : 20 % de puissance (environ 18 watts), 400 mm/s et un intervalle de balayage de 0,2 mm. Bien sûr, ces paramètres varient selon la configuration de votre machine. Il est important de ne pas injecter trop d'énergie/de chaleur dans la mousse au départ, au risque de la faire fondre. Si vous voulez creuser plus profondément, il vaut mieux réduire la vitesse ou répéter la coupe plusieurs fois.
Chaque matériau de gravure, y compris la mousse, possède des caractéristiques uniques. Ces caractéristiques déterminent l'interaction des faisceaux laser avec les matériaux et la manière dont ils les modifient. Voici les procédés les plus courants pour les matériaux en mousse :
mousse découpée au laser
Le laser CO2 est la méthode la plus efficace pour découper les mousses à base de polymères. Le faisceau laser chauffe directement le matériau, provoquant son évaporation. Si la puissance du laser est suffisamment élevée, le faisceau pénètre complètement le matériau. Lors de la découpe de polymères, l'évaporation est rapide, ce qui permet d'obtenir une finition lisse et une zone affectée thermiquement minimale. Pour les mousses à base de métal, le laser à fibre est la solution la plus performante. Il permet de découper des feuilles de mousse fines (jusqu'à 3 mm). Les mousses à base de céramique ne sont généralement pas découpées au laser car elles sont très fragiles et risquent de se fissurer.
Gravure laser sur mousse
Lors de la gravure de mousse, la puissance du faisceau laser peut être limitée afin de graver le matériau à la profondeur souhaitée. Le laser CO2 est particulièrement adapté à la gravure de mousse polymère, tandis que le laser à fibre est plus approprié pour la mousse métallique. Ce procédé de gravure laser permet de créer des motifs et des dessins sur la surface de la mousse.
Marquage laser de la mousse
Le marquage laser des mousses métalliques et céramiques s'effectue à l'aide d'un laser à fibre. L'énergie du faisceau laser est absorbée par la surface du matériau, la chauffant et modifiant ainsi sa couleur ou sa teinte. Ce changement d'aspect crée un marquage visible sans altérer le matériau. Les marqueurs laser permettent de réaliser des motifs ou de transmettre des informations.
À l'instar de la gravure traditionnelle sur bois ou cuir, la machine de gravure laser permet de réaliser la découpe et la gravure de surface, ou une combinaison des deux. Les opérations de découpe, de gravure et de marquage laser mentionnées ci-dessus peuvent être effectuées simultanément sans avoir à déplacer ni à repositionner la mousse.
Considérations générales relatives à l'utilisation d'un laser à mousse
La sculpture sur mousse se fait généralement sur des pièces de grande taille. Par conséquent, si vous travaillez principalement la mousse, votre plateforme de sculpture doit être suffisamment grande pour accueillir les plus grandes plaques à usiner au laser. De plus, la mousse est plus inflammable que le bois ou d'autres matériaux. En cas de doute sur la compatibilité du matériau avec la sculpture, il est indispensable de réaliser des essais préalables sur des échantillons. Respectez scrupuleusement les consignes de sécurité lors de la sculpture. La puissance du laser doit être choisie en fonction du procédé à réaliser. Un laser CO2 de 25 à 150 watts est idéal pour l'usinage de la mousse polymère. Un laser à fibre de 40 à 50 watts est quant à lui plus adapté à l'usinage de la mousse métallique ou céramique.
Lors du processus de gravure, il est essentiel de veiller à l'évacuation des gaz et des particules générés par le traitement laser dans les équipements de gravure, de découpe et de marquage laser de la mousse. Un système d'assistance d'air est donc nécessaire pour créer un flux d'air à proximité du foyer laser et faciliter l'évacuation de ces gaz et particules. La mousse étant généralement composée de matériaux chimiques synthétiques, les fumées chimiques et les déchets solides générés lors de la découpe doivent être traités par un système de filtration avant d'être rejetés dans l'environnement extérieur, afin de garantir la santé et la sécurité de l'opérateur et de préserver l'environnement de travail.
