Laser à diode VS Laser CO2 - Pourquoi le graveur laser CO2 est-il plus populaire ?

I. Que savez-vous des lasers ?

Diodes, CO2 – tous ces graveurs laser sont disponibles sur le marché, mais savez-vous quel laser vous convient le mieux ou répond à vos besoins ?

Laquelle convient le mieux au matériau dont je dispose ? Quelle machine offre le meilleur résultat et la plus grande efficacité ?

J’espère que cet article vous aidera à choisir ou à en apprendre davantage sur les lasers à diodes et les lasers CO2 ainsi que sur leurs graveurs.

Types de lasers

La source de lumière laser est l'élément central d'une machine de gravure laser. Ses caractéristiques déterminent l'effet produit par la machine sur la matière lors de la gravure, et son niveau d'énergie influe considérablement sur la profondeur et la vitesse de gravure. Je vais donc vous présenter les différents types de lasers et leurs principes d'émission de lumière, afin de vous permettre de mieux comprendre les machines de gravure laser à diode et les machines de gravure laser CO2.

Les différents types de lasers utilisent des composants différents et génèrent un faisceau lumineux à différentes longueurs d'onde – ces longueurs d'onde sont adaptées à différents types de matériaux sur lesquels ils peuvent être gravés.

Tous les lasers peuvent être classés dans les catégories suivantes selon l'état du matériau de travail : lasers à l'état solide (cristal et verre), lasers à gaz, lasers à liquide, lasers à semi-conducteurs, lasers à électrons libres.

Les lasers à gaz utilisent un gaz comme matériau de travail et, selon la nature des particules qui produisent l'émission stimulée dans le gaz, ils sont divisés en lasers à gaz atomiques, lasers à gaz ioniques, lasers à gaz moléculaires, lasers à gaz excimères, etc. ; le laser CO2 appartient à cette dernière catégorie.

Les lasers à semi-conducteurs, ce type de laser utilise un certain matériau semi-conducteur comme substance active pour générer l'excitation. Le principe d'émission est obtenu en excitant des porteurs hors d'équilibre entre les bandes d'énergie des matériaux semi-conducteurs ou entre les bandes d'énergie et les niveaux d'impuretés par une certaine méthode d'excitation (injection électrique, pompage optique ou injection de faisceau d'électrons de haute énergie). La population est inversée pour produire une émission stimulée de lumière ;

• Lasers à diodes : 

Le composant principal d'un laser à diode est une diode semi-conductrice. Plus précisément, il s'agit d'une diode à jonction pn composée d'un semi-conducteur de type p et d'un semi-conducteur de type n. La jonction pn fonctionne comme une porte tournante, permettant aux électrons de traverser la barrière de potentiel.

Les diodes laser utilisent généralement des semi-conducteurs en alliage d'aluminium ou d'arséniure de gallium. Le courant électrique traversant la diode induit un flux d'électrons à travers la jonction pn. Ces électrons se recombinent avec des trous de l'autre côté de la jonction, libérant ainsi l'énergie excédentaire sous forme de photons.

L'espace entre les deux semi-conducteurs agit comme un miroir qui amplifie l'intensité des photons. Ces derniers rebondissent à plusieurs reprises dans cet espace et entrent en collision avec d'autres dispositifs électroniques. Cette résonance contribue à produire davantage de photons. Des centaines de collisions sont nécessaires pour obtenir le gain optique requis dans un laser à diode.

Dans des applications plus complexes, plusieurs diodes semi-conductrices peuvent être empilées. Les faisceaux issus de ces diodes peuvent être focalisés en un seul faisceau, augmentant ainsi la puissance du faisceau de sortie. Ceci permet également de créer plusieurs lasers avec des longueurs d'onde différentes. 

• Lasers CO2 : 

La longueur d'onde du laser CO2 est d'environ 10,6 μm (infrarouge), un laser industriel important.

Le laser CO2 est un laser à gaz utilisant le CO2 comme fluide de travail. Le tube à décharge est généralement en verre ou en quartz et est rempli de CO2 et d'autres gaz auxiliaires (principalement de l'hélium et de l'azote, et parfois une faible quantité d'hydrogène ou de xénon). L'électrode est généralement un cylindre creux en nickel. Une des extrémités de la cavité résonnante est un miroir à réflexion totale plaqué or, et l'autre extrémité est un miroir à réflexion partielle poli au germanium ou à l'arséniure de gallium. Lorsqu'une haute tension (généralement continue ou alternative basse fréquence) est appliquée à l'électrode, une décharge luminescente se produit dans le tube à décharge. Un faisceau laser est émis à l'une des extrémités du miroir au germanium, avec une longueur d'onde dans l'infrarouge moyen, proche de 10,6 microns. Un tube de meilleure qualité permet généralement d'obtenir une puissance de sortie continue de 40 à 60 watts sur une zone de décharge d'environ un mètre de long. Le laser CO2 est un laser à gaz relativement important.

II . Graveur laser à diode VS Graveur laser CO2

Nous allons maintenant comparer la graveuse laser à diode et la graveuse laser CO2 selon les principaux aspects suivants :

• Pouvoir​

Aucune diode ne peut générer une puissance optique supérieure à 10 watts. Découper du papier ou du bois de balsa, ou encore graver du cuir, ne pose aucun problème, mais l'utilisation de métal ou de bois épais peut s'avérer difficile. Pour des matériaux plus complexes, un graveur laser CO2 sera plus approprié.

L'un des principaux avantages des lasers CO2 réside dans leur puissance brute généralement élevée. Le plus petit tube disponible sur le marché développe au moins 25 watts, et la plupart des machines CO2 offrent une puissance de 40 à 80 watts. La puissance des modèles professionnels et industriels atteint généralement 150 watts, voire 400 watts pour les modèles industriels. La graveuse laser CO2 permet de découper le bois, l'acrylique, le verre et certains métaux.

• Vitesse et la précision

Grâce à leur puissance supérieure, les graveurs laser CO2 permettent de découper ou de graver les matériaux plus rapidement. Cet avantage est précieux en milieu industriel, où la productivité et la rapidité de production sont des indicateurs clés. C'est pourquoi on retrouve fréquemment les graveurs laser CO2 dans les usines de fabrication.

Le système laser CO2 marque le bois, le papier, le plastique, le cuir, le tissu, la pierre et une large gamme d'autres matériaux non métalliques à une vitesse allant jusqu'à 500 mm/s (19,68 pouces/seconde) avec une précision extrême. Compatible avec la plupart des logiciels graphiques tiers, il reçoit facilement des fichiers via Internet ou USB. Ses roulettes verrouillables permettent de déplacer et de sécuriser facilement la découpeuse laser. La gravure laser à diode est moins rapide que la gravure laser CO2.

• Taille et poids

La graveuse laser à diode présente une structure robuste et facile à installer : sa conception entièrement en alliage d'aluminium anodisé lui confère une plus grande durabilité et améliore la précision de la gravure. L'ensemble de la machine est conçu pour un assemblage rapide, généralement réalisé en 10 à 20 minutes.

Cependant, la machine laser CO2 est très volumineuse et lourde. Le tube de CO2 prend beaucoup de place. Pour les machines industrielles, la taille n'est pas un problème, mais pour les garages, les ateliers ou les petits commerces, c'est une autre histoire. La plupart des petits entrepreneurs et des amateurs n'ont tout simplement pas assez d'espace pour un équipement aussi encombrant.

• Coût

En général, le coût d'une graveuse laser à diode n'est que de quelques centaines de dollars, tandis que celui d'une machine de gravure laser CO2 peut atteindre plusieurs milliers de dollars. La gravure laser à diode ne génère pas de coûts supplémentaires, car elle ne produit pas de déchets et ne nécessite aucun traitement ni entretien particulier.

Du fait de leur ingénierie de haute précision, les graveurs laser CO2 sont généralement plus chers que les graveurs laser à diode. C'est une autre raison importante pour laquelle les machines de gravure laser CO2 sont rarement utilisées par les amateurs ou les petites entreprises manufacturières.

•  Applications​

L'utilisation d'un laser à diode implique d'accepter l'impossibilité de graver ou de découper de nombreux matériaux. Ce type de laser n'est pas suffisamment puissant pour graver le métal ou le verre sans revêtement préalable. De plus, il est difficile de travailler avec des surfaces brillantes, transparentes, translucides ou peintes en blanc.

Les graveurs laser CO2 sont disponibles pour une grande variété de matériaux. Ils fonctionnent avec le bois, le caoutchouc, le plastique, le papier, le verre, le cuir, la céramique, le carrelage, le tissu, la fibre de verre, le marbre, le liège, le jade, l'acrylique, le placage, le Corian, le Mylar, le Delrin, la mélamine, le carton pressé, le carton et bien d'autres matériaux non métalliques.

Les lasers CO2 sont considérés comme plus adaptés aux applications intensives. Ils sont très répandus dans les environnements industriels, notamment pour la découpe du bois et du verre.

• Spectre de longueur d'onde

Le laser à diode possède un large spectre de longueurs d'onde allant de 405 à 1080 nm, cependant la machine de gravure laser CO2 ne possède qu'une longueur d'onde limitée de 10,6 µm (10600 nm) (ne fonctionne pas pour la gravure sur métal).

• Construction

La graveuse laser à diode ne nécessite aucun réglage de la mise au point avant la gravure. Grâce à sa lentille à focale fixe et à sa conception coulissante, il suffit de faire glisser le laser et de serrer la vis pour une mise au point rapide. Les axes X et Y comportent des graduations précises, facilitant ainsi la mesure des dimensions des objets à graver.

En plus d'être encombrant, le laser CO2 est également très fragile car il est équipé de miroirs minuscules et positionnés avec précision. Ces miroirs ne doivent en aucun cas être désalignés, sous peine de voir le laser cesser de fonctionner correctement. De ce fait, il est fortement déconseillé de déplacer fréquemment le laser CO2. 

• Zone de travail

La graveuse laser CO2 est idéale pour les particuliers et les professionnels : équipée d'un tube laser de 80 watts et d'une large surface de gravure de 61 cm x 91 cm (près de 0,56 m²), elle est parfaite pour vos projets de grande envergure ! Sa table de gravure réglable en hauteur est dotée de portes à double rail, permettant d'accueillir des objets volumineux ou de formes irrégulières.

Bien que la zone de travail d'un graveur laser à diode soit généralement plus petite que celle d'un graveur laser CO2, les lasers à diode peuvent également être utilisés pour la gravure laser à petite échelle, notamment sur des produits en cuir ou en papier.

III . Lequel vous convient le mieux ?

Choisir entre les deux est simple. Les graveurs laser à diode sont moins chers, plus compacts, plus robustes et plus faciles à utiliser. Ils sont donc plus pratiques au quotidien, ou si vous souhaitez simplement pratiquer la gravure laser comme loisir. Vous pouvez également utiliser des lasers à diode pour de petites activités de gravure, par exemple sur des produits en cuir ou en papier.

Les machines de gravure laser CO2 sont davantage adaptées aux applications professionnelles. Posséder et utiliser une graveuse laser CO2 peut s'avérer très coûteux ; il est donc conseillé de privilégier les applications commerciales ou de recherche. Les graveuses laser CO2 sont très sensibles, fragiles, encombrantes et nécessitent une expertise pointue. Leur puissance requise implique également des mesures de sécurité renforcées. En résumé, si votre espace de travail est limité, que vous n'avez pas besoin de découper en continu ni de matériaux très épais comme du contreplaqué ou du bois de 10 mm, le laser diode est la solution idéale.

Pour certains utilisateurs, les graveurs laser CO2 restent très polyvalents : grâce à leur puissance supérieure, ils peuvent travailler plus rapidement et produire des résultats en un temps record. Si vous souhaitez réaliser une production à petite échelle ou une production industrielle, cette machine pourrait vous convenir.

Si vous achetez une machine de gravure laser CO2 pour ses fonctionnalités, alors le graveur laser CO2 représente un investissement judicieux. En revanche, les lasers à diodes sont plus adaptés aux projets de bricolage.

Alors, savez-vous quel modèle vous convient le mieux ? Si vous avez encore des questions sur les différents types de machines de gravure laser, ou si vous souhaitez en savoir plus sur nos produits, n’hésitez pas à nous contacter ; nous serons ravis de vous aider à répondre à tous vos besoins en matière de gravure !