Découpe laser de tôles avec film de protection : 4 points clés !

La protection par un film est nécessaire pour les tôles qui sont utilisées comme pièces d'aspects sans traitement ou peinture. C'est-à-dire principalement des pièces constituées d'inox, d'aluminium et de cuivre, ayant des finitions variées : brossé, brillant...

L’enjeu est de limiter l'impact de cette protection par film sur la productivité globale. La découpe de la tôle et du film au laser doit pouvoir se faire en pleine vitesse et en une seule passe.

Si la découpe est réalisée en deux fois, ou qu'elle nécessite de réduire la vitesse de la machine, c'est le signe d'une problématique à régler. Au même titre, le film ne doit pas 'buller' durant la phase de coupe, et l'opération pour le retirer doit être aisée sans laisser de résidus.

A travers cet article, réalisé avec le support de deux acteurs majeurs dans la fabrication de films, Novacel et Polifilm, nous aborderons :

• Les difficultés liées à la découpe de tôle filmée au laser, à savoir le bullage.
• L'importance de la phase de retrait du film.
• Comment choisir le film et quels repères pour le contrôle par l'opérateur ?
• Les indices permettant de détecter une anomalie et les points d'investigations.

 

Des bulles peuvent se former sous le film lorsque, pendant la découpe, le gaz de coupe s'échappe entre la tôle et le film. Les risques sont :

• qu'une grosse bulle s’accroche à la tête laser et embarque la tôle, provoquant des mouvements non contrôlés et donc d'importants dégâts.
• d’endommager la tête et la lentille.
   

Lorsque les découpes sont très proches, le risque de bullage est amplifié. Un cas classique est, par exemple, des petits trous très rapprochés les uns des autres. La pression du gaz se concentre sur une surface très contenue et des bulles apparaissent. Aussi, lorsque les trous sont à une distance inférieure à 5 mm, le risque de bullage est très important, nécessitant pour l'éviter de faire une vaporisation, c'est-à-dire de brûler le film avant l'opération de découpe, et du perçage en particulier. Ce 'pré-perçage', disponible sur la majorité des machines, peut se faire dans la même opération que le perçage, sans pénaliser significativement la productivité.

A contrario, lorsque la distance entre les perçages est plus importante, les trous sont dans une zone où le film est intact. Les risques de bullage sont donc réduits.
 

Le film de protection peut aussi présenter des difficultés au moment de le retirer, entraînant :

• des temps supplémentaires très conséquents pour réaliser cette opération, et donc une perte de productivité.
• une déformation mécanique des produits et/ou des résidus de colle lorsque l'opérateur retire le film.

Une pré-découpe du film lors de la découpe laser permet de simplifier cette opération et de limiter les contraintes sur la matière, ceci sans abîmer la tôle comme cela pourrait être le cas avec un cutter.
 

Le film pour la protection de la tôle a un impact sur le processus de production. Or, les vendeurs de matière première standardisent les films au détriment de l'optimisation de la découpe. Mais, lorsque les volumes le permettent ou si la pose du film est réalisée en interne, l'industriel pourra choisir un film plus adapté.

A) Dans cette optique, plusieurs aspects sont à prendre en compte dans le choix du film :

? la technologie de découpe : source laser fibre ou laser CO2
La longueur d'onde d'un laser fibre est divisée par dix par rapport à un laser CO2, et n'est pas absorbée par le plastique. Ainsi, l'utilisation d'un film prévu pour le laser CO2 créerait une coupe très inesthétique s'il est utilisé avec une source laser fibre. En effet, les films spécifiques pour la découpe laser fibre intègrent des absorbeurs.

? la matière : inox, aluminium, pré-laqué,  etc.

Inox/aluminium : Certaines matières sont très conductrices thermiquement, comme par exemple l'aluminium, le cuivre, etc. Dans ce cas, la chaleur se diffuse au moment de la découpe et peut faire fondre le film. La protection de la tôle pour ces matières doit donc être adaptée à cette contrainte, par un niveau de résistance thermique plus important qu'un film pour l'inox par exemple.

Acier pré-laqué : La découpe d'acier pré-laqué peut être problématique si la laque utilisée n'est pas conçue pour une bonne absorption de l'onde laser. Même s'il existe des films dédiés, la laque doit être adaptée, avec en particulier des additifs spécifiques.

Double-face : La protection double face peut générer une petite bavure lors de la découpe, car le film du côté de la table retient la matière. Il est alors conseillé d'utiliser des films de faible épaisseur, avec lesquels les problèmes de qualité sont réduits, voire annulés.

? L'épaisseur de la tôle utilisée
En fonction de l'épaisseur, la pression du gaz de coupe est différente et ne nécessite donc pas le même niveau d'adhésivité. En conséquence, un film prévu pour la tôle fine donnera beaucoup de bullage s'il est utilisé sur une tôle de forte épaisseur.

? La finition de la matière : brossée, brillante, scotch-brite, etc.
L'adhésivité dépend de la surface et les produits films sont adaptés à chaque surface. Dans le choix du film, il est donc important de prendre en compte cette finition de la matière.


B) Contrôle : comment s'assurer que le film est adapté et bien posé ?

? Des codes couleur et des inscriptions spécifiques permettent d'identifier le type de film pour un contrôle visuel par l'opérateur. Brice Lequette – Novacel explique : « Ainsi, le film de protection pour un laser CO2 est noir du côté colle et blanc à l'extérieur, alors qu'il est noir côté colle et gris à l'extérieur pour un laser fibre. »


? Une bonne application du film est nécessaire, notamment en limitant son allongement. En effet, le plastique est un matériau qui a une mémoire de forme et qui va reprendre sa taille initiale en cas d'allongement. L'adhésivité sera affaiblie en cas d'allongement et le film sera donc moins résistant à la pression du gaz, entraînant alors un risque accru de bullage.

Un petit test rapide peut être réalisé pour contrôler la pose du film :

• décoller une bande de film de la tôle,
• attendre une minute,
• comparer la longueur du film retiré à la zone où il était collé. La différence ne devrait pas être supérieure à 1 %.

Quelques indices visuels peuvent aussi alerter, comme par exemple des petits défauts de pose : bulle, tunnels de décollement, etc.

? Durant les 48 heures suivant la pose du film, la tôle ne doit pas être découpée.
 

Quelques indices visuels permettent de mettre en évidence un problème au niveau du film ou de détecter des paramètres de la machine ayant des conséquences sur la qualité :

• bullage du film,
• bord noir lors de la coupe ou bavure,

• le retrait lié à la coupe doit être réduit afin que la tôle/pièce reste protégée au maximum,
• des résidus lorsqu'on retire le film.

Une  petite 'enquête' en modifiant les réglages de la machine permet d'identifier les causes ou tout du moins d'écarter les problèmes liés à la machine, à la lamination du film, à la tôle ou encore à la qualité du film. Ainsi, ces modifications effectuées étape par étape et sous le contrôle de l'opérateur optimisent les réglages en vue d’éviter le bullage :

• Temps de perçage (proche de 0 seconde).
• Diamètre de la buse (augmenter le diamètre),

• Pression du gaz (diminuer la pression du gaz - minimum 5 bar)

• Mode de perçage (CW au lieu du mode Pulsé)

• Diminution de la puissance pendant le perçage »

Une fois les aspects paramètres machine écartés et si les défauts persistent, il est probable que la cause se trouve dans le laminage de la matière, le choix du film ou son bon usage. A cette phase, les fabricants de film peuvent apporter un support pour identifier les difficultés et trouver des solutions techniques adaptées.


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