Soudage au laser des plastiques

Le soudage au laser des plastiques au moyen de lasers à diodes complète les procédés de soudage traditionnels comme le soudage par ultrasons, le soudage par vibration ou le soudage par éléments chauffants. Il allie les avantages du soudage sans contact, sans boulochage et sans coulures de bain de fusion à la possibilité de souder avec un jeu d'assemblage mesurable.

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Les lasers à diodes de faibles et moyennes puissances sont parfaits pour la liaison de qualité et durable de polymères thermoplastiques par soudage traversant. Différentes optiques spéciales et composants additionnels comme un pyromètre pour le soudage par contourage avec régulation de la température ou encore une caméra CMOS pour la visualisation du processus peuvent être adaptés sous forme de modules. Pour le soudage quasi simultané, des systèmes de balayage dotés de miroirs de diffraction hautement dynamiques amènent le point focal laser sur n'importe quel contour 2D.

Soudage au laser des plastiques – Le procédé

Dans le soudage traversant par laser, on assemble un élément transparent à un élément absorbant. Dans le cadre du soudage, les éléments à joindre sont d'abord positionnés et pressés l'un sur l'autre. Au cours du processus de liaison proprement dit, le faisceau laser traverse l'élément transparent sans le chauffer de manière notable. C'est d'abord l'élément absorbant qui absorbe l'énergie laser, de sorte que sa surface s'échauffe. Cette énergie passe par conduction thermique sur la surface de l'élément transparent. L'énergie absorbée assure la plastification du plastique et la pression et la diffusion de la chaleur génèrent la liaison des composants. Et avec la force de pressage, la liaison des matières assure l'assemblage des deux éléments. La solidité de la soudure qui en résulte se situe dans la plage de résistance du matériau de base.

Laser à diode: les avantages du processus

Grâce à sa gamme de longueurs d’onde et au profil d’intensité top-hat de son faisceau, sans pic d’intensité, le laser à diode possède un avantage sur les lasers à solides traditionnels puisqu’il permet d’éviter des pics locaux de température susceptibles d’endommager les pièces à assembler. L’énergie apportée localement par le laser fait augmenter très rapidement la température du plastique à l’interface de l’assemblage tout en respectant la matière, ce qui se traduit par une fusion homogène sans peluchage dû au frottement à sec. Des systèmes mesurant le jeu d’assemblage ou la température permettent d’enregistrer le processus de soudage pour transmettre le résultat à un niveau de commande supérieur. Une modification fonctionnelle de la pièce ou une nouvelle conception pour le contour à souder sont faciles à programmer. Grâce à un apport thermique sans contact, le laser préserve notamment les éléments internes sensibles aux vibrations et les systèmes électroniques complexes. Très homogène, la diffusion d’énergie au niveau du point focal du laser fait fondre l’interface sans surchauffer le matériau, évitant ainsi la formation de pores. L’un des atouts majeurs du laser est la grande liberté qu’il offre pour le développement de nouveaux composants d’une pièce ou d’un boîtier. La technologie laser permet de souder sans contact des boîtiers en plastique renfermant des composants électroniques que les méthodes traditionnelles telles que le soudage par vibration ou par ultrasons risquent d’endommager ou de salir ; de plus, les contraintes thermiques et mécaniques résultantes sont faibles.

Exemples d'applications

Le soudage quasi simultané dans le secteur de l'électronique

Le soudage quasi simultané est par exemple une application type. Il s'agit d'une forme de soudage traversant principalement mise en œuvre pour le scellement définitif de boîtiers en plastique dans le secteur de l'électronique. Des systèmes de balayage extrêmement dynamiques avec point focal rond homogène assurent ici un guidage optimal du faisceau pour des résultats de très haute qualité. L'apport de chaleur sans contact protège les pièces délicates et le chauffage rapide et non destructeur de la matière génère un bain homogène.

Soudage traversant de hayons de voitures

Les hayons légers en matériaux composites pour automobiles sont fabriqués par soudage traversant à l'aide de lasers à diodes de Laserline. La particularité : avec le soudage au laser des plastiques, les cordons de soudure sont invisibles et aucune retouche de la couche interne n'est nécessaire.