Initiation à la découpe laser

Cette formation a pour vocation d’initier les adhérents aux fondamentaux de la découpe et de la gravure laser afin que vous puissiez réaliser vos premiers travaux en autonomie et sécurité.

La Fabrique est un espace collectif géré bénévolement par un ensemble de personnes désireuses d’améliorer le lieu et de partager d’une manière générale leurs savoirs. Si vous ne savez pas, demandez. Si personne ne sait, documentez-vous, mais s’il vous plaît n’essayez pas quelque chose dont vous n’êtes pas sûr sans avoir l’accord d’un des responsables du groupe “laser” (voir à la fin du document).

De la même manière que pour s’inscrire à cette formation, la réservation et le paiement des heures d’usage se font sur https://lab.lafab.org. Le tarif est de 15€ de l’heure. Il est possible d’être accompagné dans sa session pour 30€ de l’heure. Comme toute activité au sein de l’association, vous devez être adhérent et à jour de cotisation (10€ l’année).

La paiement de la machine ne donne pas accès au reste des ateliers de La Fabrique (et vice-versa). Pour cela, voir les informations sur http://lafab.org/.

La technique de découpe laser permet des découpes fines et de formes arbitraires. Le laser est une lumière concentrée qui transforme le matériau en fumée. L’utilisation en mode gravure permet de réaliser des motifs et textes en brûlant de manière plus ou moins prononcée une surface (le faisceau laser va balayer cette surface).

• zone utile de travail : 120 x 90 cm
  • (c’est la taille de la table moins l’espacement entre les deux têtes)
• la machine est constituée de tubes générateur, de miroirs, de têtes avec une lentille, d’une table, d’un refroidisseur à eau, d‘un compresseur à air et d’un extracteur de fumée
• c’est une machine numérique dont la tête se déplace de gauche à droite (coordonnée x) et d’avant en arrière (coordonnée en y). La table monte ou descend (coordonnée z)
• elle dispose de deux faisceaux laser (deux tubes, deux trajets, deux têtes)
  • le laser n°1 est la tête de gauche et est d’une puissance de 150W
  • le laser n°2 est la tête de droite et est d’une puissance de 50W
  • les deux permettent de découper et de graver mais le 50W est plus adapté à la gravure que le 150W.

Le faisceau est relativement large lorsqu’il est produit par le tube laser, il doit être concentré à l’aide d’une lentille pour pouvoir être utile. Voir le schéma ci-dessous.

Cela implique qu’il faut régler la “distance focale” : c’est la distance entre la lentille (placée dans le cylindre de la tête) et la surface du matériau à travailler. En effet, le laser n’est efficace que s'il est concentré sur une petite surface.

Tous les matériaux “organiques” sont utilisables: bois, carton, tissu, cuir, etc. La machine ne peut pas découper de métal.

Concernant les plastiques, le PMMA (Polyméthacrylate de méthyle) aussi appelé Plexiglas (marque) ou éventuellement “plaque d’acrylique” (dans les magasins de bricolage) donne de bon résultat et n’est pas dangereux.

Interdiction d’utiliser des plastiques inflammables ou toxiques (polycarbonate, PVC, …). Interdiction d’utiliser des matériaux plastiques de sources inconnues (pas de récupération). Voir la liste du FabLab Carrefour Numérique http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=machines:decoupe_laser:0_utili sation:materiaux

Quelle épaisseur peut être découpée ? Il est difficile de répondre dans l’absolu; pour le bois, cela dépend beaucoup de sa densité et seul un essai vous permettra d’être sûr du résultat. Concernant la gravure, la teinte obtenue dépend aussi beaucoup du matériau.

Il existe des fournisseurs spécialisés comme https://www.gamma-tec.com

• Arrêt d’urgence et Marche / Arrêt : coupe toute l’alimentation de la machine. Il faut le déverrouiller en tournant pour mettre la machine en marche.
• Lumière: il permet de mettre en route l’éclairage intérieur de la machine
• Alimentation des deux tubes laser (les 2 boutons bleus): ils permettent d’alimenter respectivement chacun des lasers correspondants. Couper l’alimentation lorsqu’aucun travail n’est réalisé et penser à l’enclencher avant de lancer un nouveau travail.
• Extraction: déclenche l’extraction d’air de la machine (à allumer par défaut pour ne pas enfumer la cabane et ses poumons !).
• Alimentation de l’axe rotatif (usage avancé): permet de remplacer l’axe “y” par un axe rotatif pour graver sur des objets circulaires (non vu en formation). Contactez un responsable de la machine si vous envisagez d’utiliser cette option. Attention, il faut déjà être à l’aise avec l’utilisation de la machine, donc plusieurs utilisations en amont sont nécessaires.

A la Fabrique, la machine est reliée directement à un PC par USB, donc l’intervention sur le panneau de contrôle est limitée à son strict minimum.

Le panneau de contrôle sert à:

• déplacer les têtes laser sur la table de travail (déplacement X/Y) avec les flèches vertes
• modifier la vitesse de déplacement manuel de la tête laser (si trop rapide ou trop lent): bouton “speed”, puis déplacer le curseur avec les flèches gauche ou droite et changer la valeur avec les flèches haut ou bas (100 mm/s est une valeur moyenne correcte).
• faire monter ou descendre la table de travail (déplacement Z): appuyer sur la touche “Z/U” (le menu) puis la flèche gauche pour faire monter la table et la flèche droite pour la faire descendre. On sort de ce mode avec la touche “esc” (ne pas oublier d’en sortir d’ailleurs).
• mettre en pause un travail pour diverses raisons (repositionnement d’un poids, pièce qui gêne, boulot qui ne s’exécute pas correctement, …): bouton “pause”.
• émettre un “pulse” pour vérifier le positionnement exact de la tête laser: bouton “pulse”

Attention : opération dangereuse ! à faire capot fermé obligatoirement.

Ne jamais utiliser les autres commandes du menu (réglages avancés) et ne jamais utiliser la fonction “AUTOFOCUS” sous peine de faire taper la table dans la tête laser.

L’usage de la machine est effectué à partir du logiciel RDWorks. Lancer RDWorks (icône rouge) puis cliquer sur “Oui” lorsqu’il vous demande l’autorisation de pouvoir modifier votre ordinateur.

Le logiciel permet :

• d’importer les fichiers à traiter.
• de faire des dessins ou des retouches simples.
• de réaliser les réglages de puissance et vitesse.

Description des fonctions basiques:

• Importer un fichier
• Créer une forme
• Ecrire du texte
• Sélectionner un objet
• Redimensionner un objet
• Multiplier un objet
• Grouper / dégrouper des objets
• Fonction “offset”
• Mode “preview”

La version installée à La Fabrique est disponible à l’adresse suivante:

https://drive.google.com/file/d/1BhJC9Yq-v_gN4YcS4iAlguJa050mNSky/view?usp=sharing.

Vous pouvez l’installer chez vous si vous le souhaitez (PC sous Windows requis) mais ce n’est pas du tout obligatoire.

Avant d’allumer la machine, vérifier que la zone de travail est dégagée: rien ne doit pouvoir entrer en collision avec la tête. En effet, la tête fait toujours un déplacement au lancement de la machine.

Lors d’une session de travail, il conviendra de :

1. placer le matériau sur la table et éventuellement de le fixer (l’aplatir)
2. régler la distance focale d’une ou des deux têtes laser
3. faire des essais de puissance / vitesse
4. importer votre tracé à découper ou image à graver
5. lancer et surveiller le travail
6. retirer le résultat ainsi que les chutes et nettoyer

La machine dispose de deux dispositifs pour supporter le matériau :

• une table “nid d’abeille” posée sur les lames du plateau
  • le nid d’abeille est amovible et simplement posé dans la machine
  • il est obligatoire pour des matériaux souples (comme du tissu)
  • il est nécessaire pour les découpes de petites pièces afin d’éviter qu’elles ne tombent
• des lames enclenchées dans la plateau
  • les lames sont assez espacées ce qui marque moins le matériaux avec la fumée
  • les petites pièces tombent à travers

Si votre matériau est voilé, il est possible de poser de fines plaques d’acier dessus pour l’aplatir.

Il s’agit de régler la distance entre le bas de la tête laser et la surface du matériau.

Pour le laser de 150W, la distance à régler est de :

• 10 mm

Pour le laser de 50W, la distance à régler est de :

• 14 mm

Pour régler cette distance, utiliser les cales disponibles sur le bureau.

Pour régler la focale, il y deux techniques :

• utiliser le panneau de contrôle numérique pour monter ou descendre la table
  • mesurer avec la cale lorsque la table n’est pas en mouvement afin de ne pas la coincer entre le matériau et la tête
• dévisser la bague rainurée qui maintient le cylindre et ajuster la position du cylindre
  • attention, le pas de vis va de bas en haut donc le sens semble inversé

Vous pouvez régler les deux lasers, ou seulement celui que vous voulez utiliser. Pour régler les deux têtes, il sera nécessaire de dévisser au moins une bague. Si vous n’utilisez qu’un laser, veillez à ce que celui-ci ait la focale la plus basse (afin d’éviter que l’autre laser ne bute dans le matériau).

Pour de grandes plaques de matériaux : faire le réglage à différents endroits.

Pour des matériaux épais (plus de 6 mm) : il est possible de réduire la distance focale de 1⁄3 de l’épaisseur du matériau pour une meilleur découpe.

Pour des matériaux très épais (plus de 10 mm) : il est possible de changer la lentille de 2” par une lentille de 4” qui donne un cône de lumière plus resserré. Cette lentille a une distance focale de 12 mm. Merci de remettre la lentille de 2” à la fin de votre session.

Dans RDWorks, en double-cliquant sur la couleur du calque, on obtient la fenêtre de réglage de celui-ci.

La première chose à régler est le processing mode :

• soit cut pour la découpe
• soit scan pour la gravure

Il faut ensuite cocher le bon numéro de laser (soit 1, soit 2), jamais les deux en même temps. Dans un premier temps, mettre le même chiffre dans les colonnes Min Power et Max Power.

Pour l’utilisation en découpe :

• la puissance (Power) sera généralement de 80% (Celle-ci sera peut-être à adapter en fonction des tests effectués sur votre matériau.)
• il s’agira de trouver la bonne vitesse (Speed) pour traverser le matériau sans trop le brûler
  • trop lent : la découpe est trop brûlée et des flammes peuvent apparaître
  • trop rapide : le matériau n’est pas découpé
  • un bon réglage fait le maximum de fumé sans faire apparaître de flamme
  • la vitesse est typiquement entre 5 mm/s et 60 mm/s

Pour l’utilisation en gravure:

• la vitesse (Speed) sera généralement de 300 mm/s
• il s’agira de trouver la bonne puissance (Power) pour marquer convenablement le matériau
  • le critère est essentiellement esthétique, c’est à vous de choisir
• la distance entre deux ligne de balayage (Interval) est généralement de 0,1 mm
  • vous pouvez l’augmenter pour réduire le temps de balayage (en contrepartie d’une perte de précision), mais il faudra réajuster la puissance
• il est possible d’augmenter la distance focale pour brûler une plus grande surface à chaque passage, cela permet de réduire le temps de balayage

Il est aussi possible de graver les contours d’un dessin : c’est simplement le mode découpe à faible puissance. Cela fonctionne bien en augmentant la distance focale.

Pour la découpe, il est possible de baisser la puissance minimun (colonne Min. Power) d’un ratio de 20% afin de compenser la baisse de vitesse lors des changements brusques de direction.

Pour la gravure, il est possible de régler la puissance minimun (colonne Min. Power) pour ajuster le dégradé de puissance entre le blanc et le noir du dessin.

Attention : il est nécessaire de prévoir du temps et du matériau pour faire des tests pendant votre session. C’est la seule façon d’obtenir un travail correct !

Chaque calque (matérialisé par une couleur) a son propre réglage. Vous pouvez utiliser plusieurs calques pour faire différentes actions à la suite les unes des autres.

Il est très courant d’avoir un calque pour la découpe et un calque pour la gravure.

Il est possible d’utiliser un laser puis l’autre dans le même travail, dans ce cas il convient d’activer la distance de décalage entre les têtes. Il faut donc cocher l’option suivante :

• onglet Output > option Laser 2 offset

Attention dans ce cas la tête de référence est toujours celle du laser 1.

Penser à désactiver cette option en fin de session !

La machine travaille à partir de fichiers numériques. Vous allez les préparer chez vous puis il faudra les importer dans le logiciel.

Format .ai ou .dxf pour le mode “découpe” ainsi que pour la gravure d’aplats (forme pleine sans dégradé de teinte).

Possibilité de convertir un fichier *.svg facilement en passant par Inkscape (logiciel libre): https://inkscape.org/fr/ en utilisant la fonction “Enregistrer sous” et choisir le format de fichier *.dxf.

Remarque :

• Pensez bien à mettre l’unité de base en “mm”
• Pensez à convertir les éventuelles formes créées en “objet” (rectangles, cercles, texte, …) en les sélectionnant puis dans “Chemin”→”Objet en chemin” sinon l’objet ne sera pas exporté correctement au format *.dxf.

Il arrive parfois que dans un fichier récupéré, les dimensions ne soient pas conservées correctement lors de l’importation dans Rdworks. Il faut donc vérifier, avant de lancer la machine, que les pièces à découper sont aux bonnes dimensions. Dans les cas simples, il est souvent possible de redimensionner directement dans Rdworks.

Pour les assemblages, il est important de prendre en compte la notion de kerf (trait de découpe). La machine a une largeur de trait de découpe minimum qui dépend de la lentille utilisée mais également du matériau. Si un assemblage est souhaité ou une précision sub millimétrique il convient d’en tenir compte. Il est possible de compenser la largeur du trait de coupe avec la fonction d’offset de Rdwork. Faites des essais jusqu'à obtenir l’ajustement souhaité.

Fichier au format image (*.bmp, *.jpg, …) : pour de la gravure uniquement

Le logiciel Rdworks dispose d’une fonction de tramage en fonction du matériau final. Remarque: il est possible de cumuler une image avec un ou plusieurs fichiers *.dxf (ou *.ai). Mais:

• 1 fichier image au maximum par travail,
• le fichier image doit être ouvert en premier sous peine de perdre le travail accompli avant.

Méthode pour importer une image matricielle (bitmap) :

• placer votre image dans le dossier c:\pictures ou la prendre depuis une clé USB
• importer votre image
• une nouvelle fenêtre se lance
• redimensionner éventuellement votre image aux dimensions souhaitées
• choisir une trame
• choisir une taille
• fermer la fenêtre

Fichier au format .*rld: il s’agit d’un format propriétaire à Rdworks, qui permet de conserver une préparation d’un travail avec les différents paramètres ( vitesse, puissance, définition des couches…) et de le réutiliser directement ultérieurement.

Le carré vert représente la position de la tête au début du travail ainsi que la position de retour de la tête à la fin du travail si l’option choisie est bien “Current position” au moment de démarrer le travail (option par défaut). Ce mode d’utilisation correspond à 99% des utilisations.

Assurez-vous d’avoir bien placé la tête laser par rapport au matériau de la même manière que le carré vert par rapport au dessin. (le positionnement du carré-vert est réglable dans le menu config > System Setting > laser head)

Lancer le travail avec le bouton start, il est obligatoire de rester dans la cabane et de surveiller l’opération. Attention : le matériau peut prendre feu !

Retirer vos pièces découpées de la machine.

Placer les chutes de bois dans les bacs gris placés à l’extérieur de la cabane (les briser en plusieurs morceaux s’ils ne rentrent pas). Les chutes de plastique doivent aller dans la poubelle. Les grosses chutes peuvent être mises en commun (derrière la cabane laser).

Ne pas laisser d’objets ou de chutes à l’intérieur de la cabane.

Au début, avant d’allumer la machine, vérifier que la zone de travail est dégagée: rien ne doit pouvoir entrer en collision avec la tête. En effet, la tête fait toujours un déplacement au lancement de la machine.

Le laser est invisible et il est extrêmement dangereux pour les yeux !

Pas de fonctionnement avec le capot ouvert (même pour la fonction pulse).

Toujours couper l’alimentation des laser avant d’ouvrir le capot ou avant d’allumer la machine. La position coupée des interrupteurs est celle “en haut”, moyen mnémotechnique :

**“A chaque fois que vous voulez relever le capotles boutons bleus doivent être relevés !”**

Des lunettes de sécurité spécifiques au laser sont disponibles dans la cabane. Ces lunettes sont opaques aux infra-rouge (qui est la couleur du laser).

Ne jamais laisser la machine sans surveillance.

Des extincteurs sont disponibles dans le hall de La Fabrique. Un téléphone est disponible dans le bureau pour appeler les urgences. Il y a toujours un bénévole disponible au bureau lorsque La Fabrique est ouverte.

Si vous ne vous sentez pas autonome, il est possible de prendre rendez-vous pour une session accompagnée.