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Coup de projecteur sur les usines du futur

Le projet HALO, financé par l'UE, a perfectionné les techniques laser pour le traitement des matériaux afin de créer des solutions plus adaptables, d'augmenter la qualité et la vitesse, tout en réduisant le coût global.
Coup de projecteur sur les usines du futur
Depuis quelques années, l'utilisation industrielle des lasers de grande puissance, en particulier dans l'automatisation des lignes de production, se fait de plus en plus courante. Ces lasers sont utilisés avec les métaux, céramiques, verres, semi-conducteurs et plastiques pour la découpe, le marquage, l'assemblage et la formation de motifs. De ce fait, les lasers font maintenant partie intégrante de la production de nombreux objets de la vie courante, comme les composants des appareils électroniques qui soutiennent l'ère de l'informatique.

Toutefois, il n'y pas de modèle universel de laser, chaque procédé et matériau requiert un laser spécifique. Pour que l'industrie européenne soit compétitive au plan international, elle a besoin d'une génération d'outils laser plus adaptable. Le projet HALO s'est fixé comme objectif de réussir cette avancée.

Mise en forme

L'utilisation du laser dans la science des matériaux impose d'équilibrer de nombreuses variables complexes, telles que puissance, impulsion, longueur d'onde, forme, durée et profil de faisceau. À travers l'expérimentation, l'équipe du projet HALO a défini l'état de l'art actuel, et stocké ses résultats dans une base de données. En outre, le procédé de découpage laser a été analysé de manière méticuleuse avec une vidéo haute vitesse. À l'aide des données connues, des méta-modèles ont permis ensuite de vérifier les meilleurs paramètres pour l'utilisation du laser dans divers scénarios. Ces modèles ont indiqué des voies prometteuses pour une adaptabilité accrue, y compris une forme de faisceau variable.

Le spot de lumière qu'un laser génère lorsqu'il est projeté sur une surface est plus brillant en son centre. L'intensité lumineuse faiblit au fur et à mesure que la distance au centre augmente, ce qui crée une forme en cloche classique (distribution de Gauss). Cependant, cette disposition n'est pas idéale pour toutes les utilisations du laser. D'autres formes pourraient être mieux adaptées pour la découpe de précision, comme celles qui ont un effet de halo, avec un anneau plus brillant autour d'un centre plus sombre. Il a été démontré que l'utilisation d'une forme ainsi modifiée augmente l'efficacité de certains procédés de quelque 30 %.

Le projet HALO a principalement étudié l'exploitation de l'adaptabilité de la découpe laser pour trois domaines industriels. D'abord, en examinant l'utilisation des systèmes d'onde continue guidée par fibre pour la découpe des feuilles de métal (1 à 25 mm d'épaisseur), qui constitue la plus grande part de marché pour l'utilisation du laser industriel. Les techniques du projet HALO ont amélioré la qualité des bords avec moins de déchets. Deuxièmement, en examinant les lasers à impulsions émettant sur de nouvelles longueurs d'onde pour la découpe de verre et de feuilles métalliques fines (d'une épaisseur inférieure au millimètre), qui représente le marché grand public d'articles tels que les téléphones mobiles et les composants informatiques. Ici, les techniques ont réduit la rugosité et amélioré la résistance à la flexion. Enfin, en analysant le façonnage du saphir en utilisant pour la première fois des lasers guidés par jet d'eau, avec des techniques HALO réduisant le dommage thermique avec une contamination moindre.

Une vision de l'avenir

Les conceptions et les procédés laser utilisés dans HALO étaient nouveaux, le projet a donc développé de nombreux composants, dont certains étaient jusqu'ici indisponibles, par exemple des raccords capillaires, isolants, modulateurs opto-acoustiques, commutateurs Q opto-acoustiques en cavité, et lames d'onde segmentées pour une polarisation adaptée.

En ce qui concerne le découpage de lames de métal, la polarisation optimale du faisceau laser a été établie en même temps que des avancées dans l'utilisation de la vidéo haute vitesse en ligne dans le traitement. De plus, le projet a développé un laser à 2 microns (µm) capable de découper des polymères transparents. Dans le domaine de la découpe du verre, les lasers à impulsions ultra courtes utilisant des formes de faisceau personnalisées et des structures multi-spot ont fait l'objet de développements approfondis. Ils ont amélioré la vitesse et la qualité de coupe, et ont réduit des problèmes tels que ceux des microfissures.

Les enseignements du projet ont été enregistrés dans l'outil informatisé de HALO à des fins de planification et d'évaluation, apportant aux opérateurs une interface pour interroger les modules, ce qui garantit une optique et des procédures laser optimisés pour leurs besoins.

La retombée principale des travaux du projet HALO est peut-être d'offrir l'opportunité d'utiliser un laser adaptable pour les procédés d'usine, tels que la découpe par des robots de pièces de caoutchouc et de métal dans la production d'automobiles où de nombreux laser sont actuellement en exploitation.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet HALO

Source: D'après des informations communiquées par le projet

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