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Micro-usinage
du bois par impulsions laser ultra-courtes
Les technologies ultra brèves
Comme nous venons de l’évoquer, dans une impulsion
laser on concentre l’énergie disponible dans un temps court. La
puissance atteinte, pour une énergie par impulsion donnée, est d’autant
plus grande que l’impulsion est courte. Il est possible de descendre
aujourd’hui jusqu’à quelques femtosecondes. La puissance dont on peut
disposer est alors capable d’usiner par ablation n’importe quel type
de matériaux, même ceux qui restaient inaccessibles aux techniques
laser. Un paramètre fondamental est la période entre les impulsions, c’est
à dire le temps qui s’écoule entre deux impulsions. Typiquement on
peut atteindre une cadence de 1000 impulsions par seconde (correspondant
à une fréquence de 1 kHz) pour les systèmes amplifiés requis pour ces
applications.
Les impulsions femtosecondes de faible puissance sont
aisément accessibles (des machines commerciales existent). La clé du
développement technologique des machines éligibles aux applications
industrielles est l’amplification de ces impulsions, obtenue grâce à
un second laser de puissance ou laser de pompe, qui, lui, est un laser
nanoseconde ou continu. En sortie de chaîne laser amplifiée, des
puissances de l'ordre du Watt moyen sont actuellement disponibles.
Les propriétés étonnantes de l’interaction
laser-matière en mode femtoseconde expliquent la richesse des
applications des sources à impulsions ultra-courtes amplifiées : cette
interaction est quasiment athermique. C’est à dire que les effets de
conduction thermique, évoqués plus haut, sont très limités et ne
conduisent pas à l’altération des zones voisines de la zone
traitée : il n’y a pas de bavures d’usinage dans le cas des
métaux par exemple . Un tel rayonnement n’est donc pas adapté au
soudage, domaine d’excellence des lasers de puissance.
Dans le cas du bois, les conséquences du caractère
peu thermique de l’interaction sont spectaculaires. Alors que l’on a
mentionné que les lasers brûlaient les échantillons de bois traités, l’usinage
femtoseconde du bois ne laisse aucune trace, y compris sur les essences
les plus claires. Cette observation a été également rapportée par un
groupe canadien. Dans la suite, nous détaillons les essais de découpes
de plusieurs essences de bois à l’aide d’un laser femtoseconde. |
