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Approche économique et perspectives
Lasers de puissance et traitements superficiels
M1642 v2 Article de référence

Approche économique et perspectives
Lasers de puissance et traitements superficiels

Auteur(s) : Cécile LANGLADE-BOMBA, Bernard VANNES, Pierre SALLAMAND, Dominique GREVEY

Date de publication : 10 mars 2002 | Read in English

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1 - Spécificités des faisceaux lasers

2 - Procédés de traitement

3 - Systèmes connexes

4 - Approche économique et perspectives

Sommaire

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Auteur(s)

  • Cécile LANGLADE-BOMBA : Docteur de l’École centrale de Lyon - Maître de conférences à l’École centrale de Lyon

  • Bernard VANNES : Docteur de l’INSA de Lyon - Professeur à l’École centrale de Lyon

  • Pierre SALLAMAND : Docteur de l’INSA de Lyon - Maître de Conférences à l’université de Bourgogne

  • Dominique GREVEY : Docteur de l’INSA de Lyon - Professeur à l’université de Bourgogne

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INTRODUCTION

La recherche de l’optimisation de l’adéquation entre les sollicitations mécaniques, telles que tribologiques (usure, frottement...), ou physico-chimiques, telles que l’oxydation, et les propriétés des matériaux conduit naturellement à l’élaboration de structures à gradients fonctionnels. Le corollaire est la notion de traitements de surface. Aujourd’hui, le florilège des techniques permettant de réaliser de tels traitements est très vaste, leur pertinence dépendant du cahier des charges aussi bien technique qu’économique. Les techniques, qui s’appuient sur la mise en œuvre d’un faisceau laser, occupent une place particulière et privilégiée, ne serait-ce que parce que le panel des traitements envisageables ou déjà en production industrielle est très large.

En allant de la source (présentant une fiabilité industrielle) jusqu’au produit en passant par le transport, la mise en forme du faisceau et les techniques connexes, ce document a pour ambition de montrer le très grand potentiel des techniques lasers.

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https://doi.org/10.51257/a-v2-m1642

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4. Approche économique et perspectives

Objet de nombreux travaux en laboratoire, les applications industrielles concernant les traitements superficiels ne progressent que très lentement. L’investissement requis constitue, sans aucun doute, le frein principal. Un système comprenant : la source, les dispositifs optiques de transport et mise en forme du faisceau, la table support, les systèmes informatisés de déplacement (du faisceau, de la pièce ou des deux coordonnés à l’aide de robots, de portiques...), les systèmes connexes (amenés de poudre, fil, feuillard..., ou de protection des surfaces) représentent, selon le type de sources, des investissements de plusieurs centaines de kiloeuros (typiquement 450 à 950 kE). Les plus coûteux sont les systèmes mettant en œuvre les lasers CO2 , les moins chers sont les systèmes s’appuyant sur les lasers à diode. Les premiers sont parfaitement fiabilisés, les seconds sont en train de l’être. Un dispositif laser permet, en projection, de déposer de l’ordre de 2 kg de matière par heure. Une PME semble être en mesure de vendre une heure laser de l’ordre de 150 à 300 E. Ces tarifs restent élevés par rapport aux autres procédés. Les gains principaux sont le plus souvent obtenus sur les avantages induits (reprises d’usinage simplifiée, gain de matière déposée, simplification des systèmes...).

Il en résulte que les perspectives sont très larges. Au début 2002, deux à trois PME françaises sont susceptibles de répondre aux demandes des donneurs d’ordre et un nombre significatif d’applications réalisées par les intégrateurs existent déjà. En fait, ce qui devrait assurer le développement de ce secteur est l’émergence des lasers à diode de puissance : simples de mise en œuvre, ne nécessitant qu’un entretien minimal, n’impliquant pas la mise en œuvre de systèmes optiques complexes (même si des progrès importants sont à réaliser à ce niveau), ils sont d’un coût raisonnable.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SALLAMAND (P.), PELLETIER (J.M.) -   *  -  Materials Science and Eng. A171, 263 (1993).

  • (2) - MORDIKE (B.L.) -   *  -  In Proc. 6th Euop. Conf. On Laser treatment of Material, ECLAT’96, 16-18 sept. 1996, Stuttgart, 307 (1996).

  • (3) - MAILLET (H.) -   Le laser, principes et techniques d’applications.  -  Tech. et Doc. Lavoisier, Paris (1986).

  • (4) - Von ALLMEN (M.) -   Laser-beam interactions with materials, physical principles and applications.  -  Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Londres, Paris, Tokyo (1987).

  • (5) - BÄUERLE (D.) -   Laser processing and chemistry.  -  Second edition, Springer, 649 p. (1996).

  • (6) - STERN (G.) -   Absorptivity of cw CO2 , Co and YAG laser beams by different metallic alloys.  -  Proceeding of ECLAT’90, p. 25-35.

  • ...

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