Gravure Laser 3D : Maîtrisez la Technique

Cet article vise à vous initier au processus de gravure 3D et à sa mise en œuvre à l'aide de logiciels modernes et de machines à graver au laser. Et pour ceux d'entre vous qui sont passionnés par les travaux manuels et à la recherche de l'outil idéal, je partagerai avec vous mes connaissances sur la meilleure machine de gravure laser 3D, la xTool D1 Pro.

Depuis les hiéroglyphes de l'Égypte ancienne aux gravures ornées de la Renaissance, chaque gravure racontait une histoire ou immortalisait un moment dans le temps.

En accélérant jusqu'à nos jours, l'essence même de la gravure 3D est restée inchangée mais les outils ont subi une transformation révolutionnaire. La technologie moderne de gravure laser a remplacé les outils traditionnels, offrant une précision, une vitesse et une polyvalence autrefois jugées impossibles.

Source: https://youtu.be/3ApUxQ-wuT8

Voici la suite de cet article, qui vise à vous présenter le processus de gravure 3D et son exécution à l'aide de logiciels modernes et de machines de gravure laser. Et pour ceux d'entre vous qui sont passionnés par les travaux manuels et en quête de l'outil parfait, je vais partager avec vous mes connaissances sur la meilleure machine de gravure laser 3D, la xTool D1 Pro.

Qu'est-ce que la Gravure Laser 3D ?

Au cœur de la méthode, la gravure laser 3D est le processus précis d'élimination de matière à des profondeurs variables en utilisant un faisceau laser de haute intensité. Plutôt que de fonctionner à la même puissance sur l'ensemble de la surface, l'intensité du laser est contrôlée de façon dynamique pour retirer plus de matière là où une gravure plus profonde est souhaitée.

Pour le dire simplement, ce type de gravure enlève le matériau dans les trois directions. La tête laser se déplace sur la pièce dans les directions horizontale et verticale, tandis que la troisième dimension, la profondeur, est variée grâce à l'intensité du laser.

Le processus de gravure 3D est aussi appelé gravure en relief. Le terme est particulièrement courant pour la gravure sur bois 3D, où une œuvre d'art profondément gravée, avec des points de hauteur variés, est créée.

Le Rôle des Images en Niveaux de Gris dans la Gravure Laser 3D

Alors, qu'est-ce qui détermine la profondeur ? Les images en niveaux de gris ou les cartes de hauteur. Le terme "niveaux de gris" fait référence à des nuances de gris s'étendant du noir à une extrémité au blanc à l'autre. Dans les images numériques en niveaux de gris, chaque pixel porte une valeur de luminosité allant de 0 (noir) à 255 (blanc). Entre les deux, il y a 254 niveaux de gris.

Ces images sont dépourvues de toute information de couleur, et les détails sont transmis purement sur la base des motifs de luminosité à travers les pixels. Elles sont fournies en entrée aux graveurs laser, où les niveaux de luminosité sont traduits en profondeurs de gravure. Les gris foncés et noirs indiquent une gravure plus profonde, tandis que les gris clairs créent une gravure plus superficielle. Les zones blanches sont laissées intactes.

Durant le processus de gravure, tandis que la tête laser balaie le matériau, la puissance du laser change en fonction de la nuance de gris en dessous. Avec 256 niveaux de gris à exploiter, des pentes douces, des courbes subtiles et des creux et sommets dramatiques peuvent être sculptés en éliminant le matériau en conséquence. Ceci confère aux créations un véritable profil tridimensionnel.

On peut se demander où trouver ces cartes de hauteur en niveaux de gris ? Vous pouvez les trouver sur Internet ou les générer avec des logiciels de rendu 3D. N'oubliez pas, une carte de hauteur de qualité est ce qui rend une gravure ordinaire extraordinaire. Prenez donc le temps de l'optimiser.

Gravure Laser 3D versus Gravure Laser 2D

Planche à Découper Gravée en 2D

Ornement Gravé en 3D

La principale différence entre la gravure 3D et la gravure laser standard 2D réside dans la capacité d'ajuster la puissance et la profondeur. Dans la gravure laser 2D, le laser fonctionne à une puissance et une profondeur fixes uniques. La totalité de la zone gravée est gravée à la même profondeur. Cela crée des dessins gravés plats, sans aucun contour.

La gravure laser 3D permet un contrôle plus fin de la puissance du laser sur la zone de travail. En modulant la puissance, il est possible d'obtenir des hauteurs et des profondeurs variées. Ceci permet la création de structures 3D avec des surplombs et des surfaces incurvées.

Avantages de la Gravure en Relief 3D

Passer de la gravure laser plate 2D à la gravure en relief 3D offre plusieurs avantages majeurs :

Un Plus Grand Sens du Réalisme - Avec le jeu des lumières et des ombres sur les formes 3D, les objets gravés et les œuvres d'art sont bien plus réalistes et organiques. L'information visuelle supplémentaire augmente la qualité perceptive des dessins.

L'Union de la Forme et de la Fonction - Pour des produits tels que les bijoux ou les moules industriels, il existe des avantages fonctionnels découlant des contours 3D qui peuvent être ergonomiquement plus adaptés ou offrir une meilleure prise.

Une Profondeur Qui Accroche le Regard - Une gravure 3D attire le regard dans l'image, créant ainsi des pièces maîtresses captivantes et des points focaux. La profondeur ajoute de l'intérêt.

Personnalisation au Prochain Niveau - Étant donné que les dessins peuvent être formés en trois dimensions, la gravure laser 3D permet une personnalisation détaillée et un façonnage personnalisé.

La Gravure Laser Sous la Surface

La gravure 2D et la gravure 3D sont des processus de gravure laser de surface car le matériau est enlevé de la surface. Il existe une autre technique de gravure particulière appelée Gravure Laser Sous la Surface (GLSS) qui permet de créer des designs complexes à l'intérieur de matériaux transparents, le plus souvent en verre ou en cristal.

Horse Bubblegram ©RFHLaser

Dans ce processus, un faisceau laser est focalisé sur des points spécifiques à l'intérieur du matériau. Aux ces points ciblés, le laser provoque des dommages localisés ou des micro-fissures. Au fur et à mesure que le laser avance, ces micro-fissures forment cumulativement une image ou un motif en trois dimensions. Le résultat est une gravure interne étonnante qui semble flotter à l'intérieur du matériau.

Dans la Gravure Laser Sous la Surface (GLSS), la structure interne est modifiée pour former le design mais la surface externe reste remarquablement intouchée et sans défaut.

Matériaux Compatibles avec la Gravure Laser 3D

L'un des attraits de la gravure laser est la grande variété de matériaux qu'elle peut marquer. La lumière laser peut graver et assombrir la surface de nombreux matériaux. Mais quels matériaux sont les mieux adaptés pour une gravure laser 3D détaillée?

Idéalement, le matériau doit absorber efficacement l'énergie laser, résister à la fracturation causée par un chauffage rapide et avoir une texture de surface mate et fine. Le bois, les plastiques, les métaux (fer, acier inoxydable et titane), le cuir, le verre peint, la céramique et la pierre sont d'excellents candidats. Les finitions miroitantes et les acryliques transparents ne sont pas recommandés.

Rappelez-vous que le choix du matériau influe également sur les réglages sûrs du laser. Des matériaux plus durs comme les métaux et la pierre nécessitent une puissance plus élevée pour pénétrer plus profondément tandis que des matériaux sensibles comme le bois ont besoin d'une puissance plus faible pour éviter le charbonnage.

Le Processus de Gravure Laser 3D

Nous avons couvert un bref aperçu du processus de gravure laser au début. Voici une décomposition de ce processus en étapes simples :

Étape 1 : Créer une carte de hauteur en nuances de gris

Avant de commencer la gravure proprement dite, une image en nuances de gris qui représente la carte de profondeur de la gravure est créée. Cette image sert de guide au laser en indiquant la profondeur à laquelle il doit graver à chaque point.

Comment créer des images en nuances de gris 3D pour la gravure 3D ?

• Pour générer une image en nuances de gris 3D, commencez avec un modèle 3D de la conception.
• Utilisez un logiciel spécialisé comme Adobe Photoshop, et importez cette image du modèle dedans.
• Convertissez-la en nuances de gris puis inversez-la. Vous pouvez également ajuster les niveaux de luminosité et le contraste pour affiner l'image.
• Si vous disposez d'un fichier STL pour un modèle 3D, vous pouvez directement le convertir en une carte de hauteur PNG avec ce site.

Étape 2 : Envoyer l'image en nuances de gris à la machine de gravure laser

Une fois l'image en nuances de gris prête, elle est envoyée à la machine de gravure laser. Ici, l'opérateur définit des paramètres spécifiques tels que la puissance du laser, sa vitesse et les passages. Ces réglages sont cruciaux car ils déterminent la qualité et la précision de la gravure.

L'image en nuances de gris sert de carte, guidant les actions du laser. Si vous utilisez xTool, utilisez nos paramètres recommandés en fonction du matériau pour obtenir des résultats optimisés.

Étape 3 : Gravure du matériau

Avec tout réglé, la gravure commence. Le faisceau laser se déplace sur le matériau en ajustant sa puissance en fonction de l'image en nuances de gris.

Les zones plus sombres de l'image indiquent au laser d'utiliser plus de puissance, ce qui résulte en une gravure plus profonde. Inversement, les zones plus claires peuvent recevoir une puissance minimale, voire aucune du tout, là où la région est complètement blanche. Cela conduit à des gravures plus superficielles ou à des surfaces intactes.

Conseils pour améliorer les résultats de la gravure laser 3D

La gravure laser est un art et on ne peut pas le maîtriser en un jour. Il faut du temps pour apprendre, expérimenter et réessayer jusqu'à trouver les paramètres optimaux pour la gravure. Pour vous orienter dans la bonne direction, et vous sensibiliser à des choses essentielles, voici quelques conseils de notre part :

1. La carte de hauteur en nuances de gris est essentielle

L'essence de la gravure laser 3D réside dans la carte de hauteur en nuances de gris. Bien que la création d'une carte de hauteur en nuances de gris précise puisse être difficile, c'est cette carte même qui dicte les actions du laser. La profondeur, la complexité et la précision de la gravure sont tous déterminés par cette image. Investir du temps et des efforts pour perfectionner cette carte améliorera considérablement le résultat final.

2. Choix du bon logiciel de conception

Le logiciel que vous utilisez joue un rôle crucial dans la qualité de vos gravures. Choisissez une plateforme offrant polyvalence et compatibilité avec votre machine de gravure. Vous pouvez opter pour le célèbre logiciel LightBurn ou xTool Creative Space (XCS).

3. Choix du bon type de laser

Si vous utilisez un laser à diode, vous pourrez voir les options de lumière bleue et IR. La lumière bleue convient aux matériaux comme le bois et le cuir, tandis que la lumière IR est idéale pour les métaux.

4. Réglage des bons paramètres

En plus de la carte en nuances de gris, le réglage des bons paramètres est la clé. Si vous utilisez XCS, vous rencontrerez ces paramètres laser, réglez-les en fonction de vos besoins :

• Mode Bitmap : Nous proposons sept modes de bitmap différents, chacun pour différents scénarios d'image. Par exemple, le mode Jarvis est recommandé pour la lumière infrarouge, tandis que le mode en nuances de gris est idéal pour la lumière bleue.
• DPI (Points Par Pouce) : Le DPI n'est pas seulement la densité de pixels, c'est en fait la densité de points que le graveur peut délivrer sur un pouce linéaire. Cela influence le détail et l'aspect de l'image gravée. Assurez-vous de régler le DPI de manière appropriée en fonction de la densité de pixels de l'image.
• Puissance : Les réglages de puissance, allant de 1 à 100 %, ont un impact sur la profondeur de la gravure. Plus la puissance est minimale, plus les conceptions seront nettes et détaillées. Cependant, vous devriez tester la puissance sur un morceau de rebut, avant de l'ajuster.
• Nombre de Passes : Plus il y a de passages, plus la gravure est profonde. Cependant, avec les bons réglages et la puissance de la machine, un seul passage peut souvent suffire pour obtenir l'effet désiré.
  

5. Essais préliminaires

Vous avez dépensé de l'argent pour acheter des matériaux. Donc, vous ne voulez pas le gaspiller à cause d'erreurs de réglages, n'est-ce pas ? Avant de vous engager sur la pièce finale, faites toujours un essai préliminaire sur un morceau de déchet du même matériau. Cela permet d'effectuer les ajustements nécessaires et garantit que le produit final répond aux attentes.

Meilleure Machine de Gravure Laser 3D

La "meilleure" machine dépend souvent des besoins individuels, des matériaux avec lesquels vous travaillez et de l'ampleur de vos opérations. Cependant, il existe des facteurs universels à prendre en compte pour s'assurer que vous prenez une décision éclairée.

• Zone de Gravure : Selon la taille des objets que vous prévoyez de graver, vous aurez besoin d'une machine avec une zone de gravure appropriée. Pour des projets plus larges, une machine avec une zone de travail plus vaste est essentielle.
• Puissance du Laser : La puissance du laser détermine la rapidité et la profondeur de la gravure. Des matériaux tels que les métaux nécessitent des lasers de plus haute puissance, tandis que des matériaux plus tendres comme le bois ou l'acrylique peuvent être gravés avec des lasers de puissance inférieure.
• Versatilité des Matériaux : Certains graveurs sont spécialisés pour certains matériaux. Cependant, vous avez besoin d'une machine polyvalente, capable de gérer au moins les matériaux avec lesquels vous travaillez habituellement.
• Vitesse : Si vous dirigez une entreprise ou gérez des commandes en gros, la vitesse de gravure peut avoir un impact significatif sur la productivité.
  
• Fonctionnalités Supplémentaires : Certaines machines sont équipées de fonctionnalités supplémentaires qui peuvent améliorer le processus de gravure. Cela peut inclure un équipement supplémentaire pour la gravure rotative, un système d'air assisté, ou plusieurs modules laser pour différents matériaux.
  
• Fonctionnalités de Sécurité : Étant donné la nature de la gravure laser, il y a toujours un risque d'incendie. Les machines fermées équipées d'alarmes incendie et de purificateurs de fumée sont idéales.

xTool D1 Pro

Le xTool D1 Pro se distingue comme un choix de premier plan pour ceux qui recherchent une machine de gravure et de découpe laser de haute qualité. Disponible en puissances de 5W, 10W et 20W, il dispose maintenant d'un module laser de 40W. Cela le distingue des autres car c'est la seule machine de gravure laser à diode de bureau alimentée aussi hautement.

Le module D1 Pro 20W peut couper du bois de pin de 16 mm en un seul passage et a une vitesse de 400 mm par seconde. La meilleure partie est que ce module de 40W vient également avec un module laser de 10W, qui peut être utilisé pour des travaux nécessitant moins de puissance.

En termes de conception, le D1 Pro est conçu avec la portabilité à l'esprit. Que vous travailliez dans un studio, un atelier ou en déplacement, cette machine est facile à installer et à utiliser. Sa conception compacte ne compromet pas ses capacités, vous garantissant des résultats de premier ordre à chaque fois.

Malgré sa compacité, il offre un espace de travail ample, 420 x 390 mm. Il est assez grand pour accueillir facilement une feuille A3. Vous pouvez également ajuster la mise au point en abaissant le levier latéral. De plus, sa hauteur peut être augmentée de 140 mm grâce à une paire de rehausseurs (à acheter séparément).

La sécurité est primordiale lorsqu'on travaille avec des lasers. Le xTool D1 Pro est équipé de fonctionnalités de sécurité telles qu'une alarme incendie et un gyroscope qui éteint la machine en cas de déséquilibre. La meilleure est la fonction d'extinction automatique des incendies (à acheter séparément), qui projette instantanément une rafale de CO2 pour éteindre le feu.

La liste ne s'arrête pas là. xTools propose plusieurs fonctionnalités supplémentaires telles qu'un module laser IR de 2W, un graveur rotatif, un système d'assistance par air, des rehausseurs de base, un purificateur de fumée, un panneau en nids d'abeille, et une boîte d'enclos. Utilisez le D1 Pro à son plein potentiel avec ces ajouts.

Caractéristiques Clés :

• Le premier et unique module laser à diode de 40W sur le marché
• Disponible en modules laser à diode de 40W, 20W, 10W et 5W
• Vitesse de déplacement de 400 mm/s
• Focale et largeur de ligne plus petites pour de grands détails de gravure
  
• Zone de gravure spacieuse 430 x 390 mm
  
• Compatible avec Lightburn et XCS
• Précision de mouvement exceptionnelle de 0,01 mm
• Prend en charge la gravure rotative

FAQ sur la Gravure Laser 3D

Qu'est-ce qu'une machine de gravure laser 3D ?

Une machine de gravure laser 3D est un dispositif spécialisé qui utilise la technologie laser pour graver des conceptions tridimensionnelles dans différents matériaux. Contrairement à la gravure 2D traditionnelle, la gravure 3D crée de la profondeur, permettant des designs complexes qui semblent "sortir" ou "s'enfoncer" dans le matériau.

Peut-on graver en 3D avec un laser ?

Oui, la gravure 3D avec un laser est non seulement possible, mais également largement pratiquée. La capacité du laser à ajuster sa puissance en fonction d'une image en niveaux de gris lui permet de créer des gravures avec différentes profondeurs, produisant un effet tridimensionnel sur le matériau.

LightBurn peut-il faire de la gravure 3D ? 

LightBurn ne fait pas la gravure lui-même. Au lieu de cela, il s'agit d'une plateforme logicielle conçue pour aider les utilisateurs à préparer et optimiser leurs designs pour la gravure laser. Bien que LightBurn puisse traiter et envoyer des données de gravure 3D à des machines laser compatibles, la gravure réelle est effectuée par la machine.

Comment graver en 3D avec LightBurn ? 

our graver en 3D avec LightBurn :

• Importez votre design en niveaux de gris dans LightBurn.
• Ajustez les paramètres de l'image, tels que le contraste et la luminosité, pour optimiser l'effet de profondeur.
• Réglez les paramètres du laser, en vous assurant qu'ils sont compatibles avec le matériau que vous utilisez.
• Envoyez le design au graveur laser via l'interface de LightBurn.

Peut-on graver en 3D avec un laser à diode ? 

Oui, il est possible de graver en 3D avec un laser à diode. En fait, des appareils comme le xTool D1 Pro sont des lasers à diode intelligents conçus pour graver divers matériaux avec précision. Les lasers à diode, associés au bon logiciel et aux bons paramètres, peuvent produire des gravures 3D détaillées.

Combien coûte une graveuse laser 3D ?

Le coût d'une graveuse laser 3D varie considérablement en fonction de ses capacités, de sa marque et de son utilisation prévue. Les petites machines de gravure laser, telles que le xTool D1 Pro 5W, commencent à seulement 499 $ (environ 460 euros). D'autre part, les machines industrielles haut de gamme, en particulier celles utilisant des technologies laser CO2 et fibre, peuvent coûter jusqu'à environ 460 000 euros environ.

Conclusion

La gravure moderne en 3D est un mélange harmonieux d'artisanat ancien et de technologie de pointe. Tandis que nos ancêtres ont posé les fondations avec leurs conceptions faites à la main, les lasers d'aujourd'hui ont élevé cet artisanat à de nouveaux sommets. La précision et l'efficacité apportées par des outils modernes, tels que le xTool D1 pro, ont ouvert la porte à des possibilités infinies.

À mesure que l'artisanat continue d'évoluer, il invite à la fois les amateurs de DIY et les professionnels à plonger plus profondément, à expérimenter davantage et à repousser les limites. Chaque jour qui passe, le monde de la gravure 3D offre plus à explorer et à admirer. Pour l'avenir, une chose est sûre : l'art de la gravure 3D continuera d'inspirer, d'innover et de captiver.

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