Les opérations de gravure hybride reposent sur la texturation au laser

Selon John Seiberlich, président de St. Paul Engraving Inc., les ateliers ont besoin de capacités de texturation chimique et laser à cinq axes pour générer des motifs qui étaient autrefois considérés comme inaccessibles et rivaliser efficacement sur le marché actuel.

Une telle approche hybride permet à la boutique basée à Stacy, dans le Minnesota, de générer des modèles plus rapidement et à moindre coût que ses concurrents. En utilisant un processus laser et chimique en tandem, l'atelier peut créer des motifs complexes et complexes et rationaliser ses opérations de gravure chimique.

Le processus commence par le développement du motif nécessaire à l'application avec des lasers à cinq axes, suivi de techniques de gravure chimique. Cela permet d'appliquer des motifs à des géométries complexes avec précision et des résultats reproductibles.

St. Paul Engraving a ajouté la technologie laser à cinq axes alors que les besoins des applications des clients devenaient plus compliqués. Les lasers permettent à l'atelier de maintenir des tolérances extrêmement serrées ainsi qu'une répétabilité exacte du motif, selon Seiberlich. La technologie laser à cinq axes a permis à St. Paul Engraving d'élargir sa clientèle, car l'atelier peut désormais générer des détails de motifs jusqu'à 0,0015" [0,038 mm] de taille et des lettres aussi petites que 0,007" [0,18 mm] de hauteur, jusqu'aux textures qui recouvrent le toit d'un VTT.

"En ce qui nous concerne, les procédés laser et chimiques ne se font pas concurrence", a déclaré Seiberlich. « La seule fois où nous avons besoin d'une gravure chimique, c'est lorsqu'une caractéristique de la pièce gêne et empêche le faisceau laser d'atteindre sa surface cible. Si vous ne pouvez pas l'atteindre, vous ne pouvez pas la texturer au laser. En dehors de cela, c'est notre processus de choix.

Les systèmes de texturation laser de St. Paul Engraving comprennent un LASER P 1000, un LASER P 1200 et un LASER S 600, tous de la société suisse GF Machining Solutions Management SA, dont le siège américain est basé dans le Lincolnshire, dans l'Illinois. demandes individuelles, a déclaré la société.

La technologie Flexipulse, associée à des sources doubles, permet de régler la durée d'impulsion de quatre à 200 nanosecondes et de basculer entre une source de 100 et 30 W. Cela permet d'améliorer la finition de surface et de réaliser plusieurs applications avec une seule configuration sur une seule machine, a noté GF Machining. Les sources Flexipulse peuvent également accueillir divers matériaux, notamment l'acier, l'aluminium, le graphite, le cuivre, la céramique, le verre, le saphir et les polymères.

En utilisant la technologie Flexipulse, St. Paul Engraving peut allonger ou raccourcir la largeur d'impulsion du faisceau pour plus d'énergie utilisable, moins de brûlure, de meilleures finitions de surface, des taux d'élimination plus rapides et une réduction globale du temps de production.

Les LASER S 600 et LASER P 1000 du magasin fonctionnent ensemble dans une cellule WorkPartner 1+ System 3R. Le robot de la cellule peut charger de grandes palettes Dynafix sur le LASER P 1000 et des palettes Macro plus légères sur le P 1000 et le S 600, avec une capacité totale de 10 palettes Dynafix et 90 palettes Macro.

St. Paul Engraving a commencé par un simple changement de palette sur sa LASER P 1000, mais a rapidement réalisé la nécessité d'étendre les capacités de production, ce qui a incité la configuration de la cellule à deux machines, a expliqué le vice-président Bryan O'Neill. En conséquence, l'atelier peut fournir aux clients une production continue 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, ce qui permet d'exécuter la configuration de plusieurs pièces et travaux en même temps. Avec la bonne configuration de pièces, ils peuvent exécuter plusieurs travaux sur une palette, puis charger plusieurs palettes dans la machine pour les travaux de production à volume élevé.

"Bien que nous puissions combiner des lasers avec notre gravure chimique, certains modèles ne peuvent être produits qu'avec le laser, y compris des modèles détaillés pour l'ostéointégration sur de petits composants médicaux tels que des implants à vis en titane", a déclaré O'Neill. "Parce qu'il est difficile de contrôler l'acide utilisé dans la gravure chimique, le processus implique également des restrictions matérielles, ainsi que celles impliquant la taille, la profondeur du motif et les détails."

O'Neill a également noté que parce que St. Paul Engraving peut générer rapidement des motifs uniques que la gravure chimique ne pourrait pas réaliser, un plus grand nombre de ses clients repoussent les limites en termes de conception de produits. Dans de nombreux cas, ces motifs sont des marques ou des logos que St. Paul Engraving peut reproduire de manière cohérente à l'aide d'une texturation laser à cinq axes.

St. Paul Engraving réalise environ 2 000 projets par an, au service des marchés de la médecine, des biens de consommation, des armes à feu, de l'emballage, de l'automobile, des véhicules récréatifs et de l'équipement lourd. Elle est spécialisée dans le marquage, la gravure et la texturation de pièces sur les surfaces d'outillage de moules et les composants individuels. Les volumes de travaux peuvent aller d'une pièce à des milliers.

La capacité de traitement de la taille des pièces de l'atelier s'oriente vers des pièces et des surfaces plus petites et plus critiques avec des tolérances plus strictes. Les motifs eux-mêmes ne nécessitent pas de tolérances serrées, juste la possibilité de les appliquer à des zones très petites et précises, comme un motif à fossettes pour la diffusion de la lumière dans les phares d'automobiles.

"Les durées de fonctionnement des pièces sur les machines laser peuvent aller de quelques minutes à plusieurs jours, mais une à huit heures est plus typique", a déclaré O'Neill. "Avec la gravure chimique, c'est un compromis. Sur une pièce de la taille d'un quart, la texturation au laser sera plus rapide que la gravure chimique. À mesure que les surfaces des pièces deviennent plus expansives, la gravure chimique peut prendre moins de temps, mais le processus implique beaucoup plus de travail en termes de préparation", a-t-il poursuivi. "De plus, la durée d'exposition à la pièce contrôle la profondeur avec la gravure chimique, tandis que les paramètres de vitesse de balayage et de puissance contrôlent la profondeur beaucoup plus précisément avec un laser."

St. Paul Engraving a démarré dès l'introduction des premiers lasers à cinq axes, grâce à des investissements antérieurs dans la technologie laser pour la gravure de logos, de textes et de petites zones de texture il y a plus de 20 ans. Les sources laser réelles n'ont pas beaucoup changé au fil des ans, mais les capacités de la machine et du logiciel ont, selon O'Neill. « La machine LASER de GF Machining Solutions et le logiciel à cinq axes ont facilité la mise en œuvre de nos connaissances existantes sur les lasers et le processus de texturation pour programmer et obtenir des textures complexes », a déclaré O'Neill.

« Fondamentalement, le logiciel nous permet de prendre une texture en niveaux de gris, puis de l'appliquer à un maillage, de rendre le motif et de le poser numériquement sur la surface de la pièce », a-t-il expliqué. "Dans le logiciel, nous "aplatissons" la surface qui sera texturée, créons le motif, puis le programme dispose le maillage aplati et l'enroule sur la surface de la pièce. Avec la gravure chimique, nous devrions poser les motifs ensemble, puis retoucher les coutures. Le logiciel de la machine laser, cependant, est parfait pour enrouler le motif de manière transparente autour de n'importe quelle forme géométrique."

Le succès de St. Paul Engraving a entraîné une croissance annuelle de 10 à 20 % ces dernières années. Cependant, pour assurer l'efficacité, la boutique s'efforce de maintenir l'expansion à un rythme gérable.

"C'est une chose de sortir et d'obtenir le travail, mais cela n'apporte aucune valeur si nous ne sommes pas en mesure de le terminer en temps opportun", a reconnu Seiberlich. « L'une des raisons à cela est qu'il est difficile de trouver de la main-d'œuvre qualifiée. Heureusement, cependant, nos machines de texturation au laser nous permettent d'automatiser le processus, alors que la gravure chimique demande beaucoup de main-d'œuvre qualifiée. Ainsi, les lasers nous permettent de faire plus de travail avec notre main-d'œuvre existante. En même temps, nous évaluons constamment la capacité de nos machines, et si nous avons besoin de plus, nous investirons dans des systèmes laser supplémentaires, grands et petits », a-t-il conclu.

"Où que le travail nous mène, nous nous appuyons sur la technologie GF Machining Solutions."

Pour plus d'informations sur St Paul Engraving, visitez stpaulengraving.com ou appelez le 651-462-9356. Pour plus d'informations sur GF Machining, visitez gfms.com/com/en.html ou appelez le 201-555-0123.

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