Résumé : Ce travail est le fruit d'une
collaboration entre des étudiants de DESS productique appliquée dans les
industries du bois et une plate-forme d'application des impulsions laser
ultra-courtes (femtoseconde). La principale propriété de la découpe du
bois par laser femtoseconde est l'absence de brûlure sur les chants
usinés. Les résultats d'essais préliminaires sont présentés et les
perspectives industrielles de cette technologie sont discutées.
Introduction
Le bois est un des premiers matériaux que l'homme ait
utilisé parce que facilement disponible et simple à travailler.
Cependant c'est un matériau complexe et hétérogène dont les
caractéristiques varient beaucoup en fonction des essences, mais aussi en
fonction des conditions de croissance de l'arbre. D'une densité de 0,2
pour un balsa, on peut atteindre 1,2 pour de l'ébène. La transformation
du bois a toujours été essentiellement réalisée par des outils
mécaniques, la varlope, le ciseau, ou encore la scie égoïne. Le
développement de la machine outil au 19ième siècle a bien sûr
fortement fait évoluer ces technologies dont la plupart sont encore
utilisées aujourd'hui : la corroyeuse, la toupie, la scie circulaire. Les
évolutions récentes du travail du bois sont surtout dues à la mise en
place des commandes numériques dans les centres d'usinage.
Dans le monde de la machine outil, une autre
révolution a été celle du laser. L'usinage se fait alors sans contact
mécanique, permettant à la fois rapidité et précision. Le
développement des techniques laser dans l'industrie du bois a toutefois
été freiné par le fait qu'un faisceau laser brûle le bois dans des
conditions standard d'utilisation. Le laser a été pourtant mis en œuvre
dans des domaines précis où la brûlure d'usinage n'est pas limitante.
On peut citer la fabrication de gabarit curviligne pour des coques de
bateaux ou les emportes pièces pour cartonniers. Dans certains cas cette
brûlure est au contraire à la base du procédé comme par exemple dans
le cas de la gravure. Les développements très récents des technologies
laser ont conduit à la réalisation de sources impulsionnelles, dont la
durée d'impulsion est de plus en plus courte, pouvant atteindre quelques
femtosecondes (une femtoseconde (fs) = 10-15 s, c’est à dire
un millionième de milliardième de seconde). On parle alors d'impulsions
ultra-courtes. Les propriétés de ces impulsions sont aujourd'hui
largement étudiées d'un point de vue tant fondamental qu’appliqué à
des domaines variés de la physique, de la chimie et de la biologie . Une
diffusion technologique vers des secteurs industriels tels que ceux de la
mécanique est également en cours . Une propriété extrêmement
intéressante des impulsions ultra-courtes est de ne pas brûler
l'échantillon de bois usiné.
Dans la suite nous détaillerons cette aptitude
particulière de la technologie femtoseconde pour l'usinage du bois en
envisageant particulièrement leurs perspectives industrielles.
Ce travail est le fruit d'une collaboration entre des
étudiants de DESS productique appliquée dans les industries du bois et
de l'ameublement de l'Université de Franche-Comté et la plate-forme
femtoseconde du Pôle Optique et Vision de Saint- Etienne. Cette
plate-forme, développée par le laboratoire TSI avec le soutien de
MECAPOLE (Loire), association d'industriels de la mécanique,
permet à des partenaires industriels, et particulièrement aux PME/PMI, d’accéder
aux technologies laser à impulsions ultra-courtes de haute puissance et
de haute cadence. Elle a également un objectif de formation continue ou
initiale. Le domaine d’application plus particulièrement visé est la
micro-mécanique.
