Machine découpe laser 2D : 4 aspects pour choisir une table laser

Depuis quelques années, les constructeurs de machine laser privilégient l'intégration de source laser fibre sur leurs machines, au détriment des sources CO2, offrant ainsi à l'utilisateur des coûts d'exploitation réduits : absence de gaz lasant, faible coût de maintenance, etc.
Les principaux constructeurs de machine laser sont unanimes sur l'intérêt et la pertinence des sources fibre. Ce n'est donc plus un point de discussion !

La découpe laser fibre est très aboutie, tant sur la qualité des pièces découpées que d'un point de vue de la productivité. Metal-Interface a interrogé les principaux constructeurs sur les aspects à privilégier lors du choix d’une table de découpe laser.

Christophe Berquet – Prima-Power estime que la « maîtrise globale de la machine, des logiciels et des paramètres de coupe sont des éléments essentiels à prendre en compte pour le choix du constructeur. »

Pour Loïc Vicaud – Trumpf : « Aujourd'hui, une machine laser doit tendre vers un objectif : celui de travailler en autonomie avec une intervention la plus réduite possible de l'opérateur. »

Franck Ferrari – Amada insiste « sur l'importance de mesurer le coût par pièce et/ou le coût de fonctionnement machine afin de faire le choix le plus optimal. »

Hugues Cousseau – Bystronic abonde dans ce sens en expliquant que « pour faire le choix du format, de la puissance et des automatismes d’une machine laser 2D, il est essentiel de bien connaître les productions, les volumes et les délais de production envisagés avec le nouvel équipement. »

Et il en ressort donc 4 aspects à prendre en compte dans ce choix : le cahier des charges, la productivité de la machine, la flexibilité et l'évaluation du coût d'exploitation.

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L'industriel qui souhaite investir dans une machine de découpe laser aurait intérêt à réunir, dans un premier temps, les données sur les productions envisagées et le contexte propre à son entreprise, à savoir :

• Les matières à couper : acier, inox, alu, laiton, cuivre, etc., ainsi que les références particulières, comme les matières filmées par exemple.

• Les épaisseurs minimum et maximum pour chaque nuance, et leur part dans le volume global à produire sur la machine.

• Un échantillon de pièces (.dxf) représentatif de la production, notamment d'un point de vue de la complexité et des quantités. L'idéal étant de pouvoir extraire une période complète et représentative des pièces à découper.

• Le type de lancement : taille et répétitivité des séries, pièce unitaire, etc.

• Le fonctionnement de l'entreprise : travail en équipe 1/8, 2/8 ou 3/8.

• La zone disponible dans l'usine et éventuellement les contraintes d'implantation.

Ces premières données permettront d'affiner les modèles de machines pouvant répondre au besoin.

Dans un deuxième temps, les essais de production que l'industriel sera amené à réaliser seront ainsi exploitables dans le cadre d'une analyse fine de retour sur investissement (ROI) et de calcul de coût d'exploitation. L'erreur communément faite est de faire une sélection de pièces posant des difficultés à produire dans l'entreprise, sans prendre en compte le volume global des autres pièces à découper.

« Une machine laser découpe en moyenne seulement 50 % de son temps d'ouverture. La vitesse de coupe est donc un indicateur trop réducteur pour mesurer la productivité d'une table laser. » introduit Pierangelo Tartaglia - Bystronic.

Un aspect important de la productivité se trouve au point d'équilibre entre la puissance de la machine et sa dynamique. Le temps de découpe sur une pièce de faible épaisseur est très rapide. Le temps de déplacements de la tête entre 2 coupes impacte donc significativement le temps de production global. A l'inverse, sur les fortes épaisseurs, le temps de découpe est élevé et, par voie de conséquence, les temps de déplacement de la tête entre deux découpes ne sont pas significatifs.

Pour Jacques Betton - B-Technologie,  « il y a deux sujets sur le besoin de puissance de la source laser : la capacité de couper de la forte épaisseur, et surtout d’avoir une vitesse de coupe de l'acier 3 à 4 fois supérieure lorsqu'on utilise l'azote par rapport à l'oxygène. »

La gestion de la tête de découpe est également importante pour limiter l'intervention de l'opérateur et réduire ainsi les temps de changement entre deux séries. Les paramètres à gérer sont notamment la taille du faisceau, la gestion du point focal, l’optique, la buse, etc.. Les principaux constructeurs proposent ainsi des solutions techniques (standards ou optionnelles) pour répondre à cet aspect et limiter les opérations de l'opérateur :

• Changement automatique de buse et/ou l'utilisation d'une buse unique sur une grande variété d'épaisseurs ou de matières.

• Gestion automatique du point focal et de la taille du faisceau.

• Adaptation automatique des paramètres de coupe en cours de production.
   

Les aspects de flexibilité sont également des aspects à prendre en compte.

Ainsi, Kurt Van Collie – LVD souligne « l'importance de toujours pouvoir couper avec la vitesse et la qualité de coupe les plus élevées possibles dans n'importe quel matériau/épaisseur. Il est donc important de pouvoir ajuster automatiquement non seulement la position du point focal, mais aussi le diamètre du faisceau par matériau/épaisseur ».
 

L'accessibilité de la machine peut simplifier l’accès à la table. Les constructeurs ont des solutions différentes sur ce sujet : ouverture sur la longueur (axe y) ou sur la largeur (axe x), voire sur plusieurs côtés. Hugues Cousseau – Bystronic insiste aussi sur « l'importance d'une interface conviviale de la commande numérique. Il est difficile de trouver des opérateurs qualifiés, c'est donc d'autant plus important. La productivité dans l'atelier en dépend ! »

Christophe Berquet - Prima Power estime aussi que « l'interface homme-machine et la facilité de modification sont des aspects très importants pour optimiser le travail de l'opérateur ».


Enfin, pour Serge Bourdier - Salvagnini, « la possibilité de pouvoir mettre en suspend une production afin, par exemple, de passer une tôle/production urgente sur la machine, et surtout de pouvoir ensuite reprendre facilement la production suspendue, est une fonctionnalité essentielle. »
 

→ La valeur résiduelle de la machine

Lors de l'investissement dans une machine de découpe laser, l'industriel amortit souvent complètement la machine sur une période donnée. Or, la machine a encore une valeur plus ou moins grande suivant le modèle et la marque à l'issue de la période d'amortissement. Le coût d'exploitation devrait prendre en compte cette valeur résiduelle afin de pouvoir faire un choix plus en adéquation avec la réalité.

→ Maintenance
Certains constructeurs proposent des outils de contrôle automatisés afin de prévenir les éventuelles pannes et indiquent les opérations à effectuer. Certaines opérations de maintenance, comme la lubrification des moteurs, peuvent même être automatisées.
 

Un autre aspect à prendre en compte concerne les peignes support de la tôle sur la table de la découpe laser. Ceux-ci doivent être en bon état de propreté afin d'éviter toute difficulté de coupe. Une solution consiste à changer les peignes toutes les 4 à 8 semaines. C'est une opération qui a l'inconvénient d'immobiliser la machine et de représenter un coût pour les 160 à 200 peignes que compte une machine laser.

« Une solution simple et économique est de nettoyer les peignes avec un appareil électroportatif adapté. En poussant l'appareil sur le peigne, les fraises viennent détruire les particules collées et dégagent ainsi le peigne de ses scories. » expique Emmanuel Capron - Mate Outillage.

Enfin, lors de la maintenance curative, le coût des pièces de rechange et de la main d’œuvre (interne/externe) pèse sur le coût d'exploitation. En évaluant le prix des pièces maîtresses, comme par exemple un moteur d'axe, un écran tactile ou une tête de coupe, le budget maintenance peut être estimé et le coût des pièces de maintenance contrôlé en amont.

→ Coût énergétique

La technologie laser fibre a fait baisser les dépenses énergétiques de manière drastique pour la génération du faisceau laser.

Néanmoins, pour atteindre des vitesses plus importantes, des moteurs linéaires sont souvent installés sur les portiques, déplaçant ainsi plusieurs centaines de kilos. Ils sont très rapides mais aussi très énergivores, notamment pour leur refroidissement (groupe froid). Certains constructeurs peuvent également proposer des moteurs couplés afin de limiter les déplacements du portique.

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