Gravure 3D au laser : Maîtriser la technique
Les origines de la gravure 3D remontent aux civilisations anciennes, où ce procédé était vénéré. À cette époque, les artisans ciselaient des motifs complexes sur la pierre, le bois et le métal, à l'aide d'outils rudimentaires tels que des marteaux, des ciseaux et des burins. Ces techniques ancestrales nécessitaient beaucoup de travail, d'immenses compétences, de la patience et un sens aigu du détail.
Aujourd’hui, l’essence de la gravure 3D reste inchangée, mais les outils ont subi une transformation révolutionnaire. La
Vient ensuite cet article, qui a pour but de vous présenter le processus de gravure 3D et la manière dont il est réalisé avec des logiciels modernes et les machines de gravure au laser. Et pour ceux d’entre vous qui sont passionnés de créations et à la recherche de l’outil idéal, je vous présenterai des informations sur la meilleure machine de gravure 3D au laser.
Dans cet article
- Qu’est-ce que la gravure 3D au laser ?
- Matériaux compatibles avec la gravure 3D au laser
- Le processus de gravure 3D au laser
- Conseils pour améliorer les résultats de la gravure 3D au laser
- Meilleure machine de gravure 3D au laser
- Foire aux questions
- Conclusion
Qu’est-ce que la gravure 3D au laser ?
À la base, la gravure laser 3D consiste à enlever avec précision de la matière à des profondeurs variables à l’aide d’un faisceau laser de haute intensité. Plutôt que de fonctionner à la même puissance sur toute la surface, l’intensité du laser est contrôlée dynamiquement pour enlever plus de matière là où une gravure plus profonde est souhaitée.
En d'autres termes, ce type de gravure permet d'enlever les matériaux dans les trois directions. La tête du laser se déplace sur la pièce dans les directions horizontale et verticale, tandis que la troisième dimension, la profondeur, varie en fonction de l'intensité du laser.
Le processus de gravure en 3D est également appelé gravure en relief. Ce terme est particulièrement utilisé pour la gravure 3D sur bois, qui permet de créer une œuvre d’art profondément gravée, avec des points de hauteur variés.
Le rôle des images en niveaux de gris dans la gravure 3D au laser
Maintenant, qu’est-ce qui régit la profondeur ? Les images en niveaux de gris ou les cartes de hauteur. Les niveaux de gris font référence à des nuances de gris qui vont du noir à une extrémité au blanc à l’autre extrémité. Dans les images numériques en niveaux de gris, chaque pixel a une valeur de luminosité allant de 0 (noir) à 255 (blanc). Entre les deux se trouvent 254 niveaux de gris.
Ces images sont dépourvues de toute information sur les couleurs, et les détails sont transmis uniquement sur la base des modèles de luminosité des pixels. Elles sont transmises aux graveurs laser, où les niveaux de luminosité sont traduits en profondeur de gravure. Les gris plus foncés et les noirs indiquent une gravure plus profonde, tandis que les gris plus clairs créent une gravure moins profonde. Les zones blanches sont laissées intactes.
Au cours du processus de gravure, lorsque la tête laser balaie le matériau, la puissance du laser change en fonction de la nuance de gris située qui se trouve en dessous. Avec 256 niveaux de gris à exploiter, des pentes douces, des courbes subtiles des creux et pics spectaculaires peuvent être sculptés en éliminant la matière en conséquence. Cela donne aux créations un véritable profil tridimensionnel.
On peut se demander où se procurer des cartes de hauteurs en niveaux de gris. Vous pouvez les trouver sur l'internet ou les générer à l'aide d'un logiciel de rendu 3D. N'oubliez pas qu'une excellente carte de hauteur est ce qui rend une gravure ordinaire extraordinaire. Prenez donc le temps de l'optimiser.
Gravure 3D au laser et gravure 2D au laser
Planche à découper gravée en 2D
Ornement gravé en 3D
La principale différence entre la gravure 3D au laser et la gravure 2D au laser est la possibilité d'ajuster la puissance et la profondeur. Dans la gravure 2D au laser, le laser fonctionne à une puissance et à une profondeur fixes. Toute la zone de gravure est traitée à la même profondeur. Cela permet de créer des dessins gravés qui sont plats et ne présentent pas de contours.
La gravure laser 3D permet un contrôle plus précis de la puissance du laser sur toute la zone de travail. En modulant la puissance, il est possible d’obtenir des hauteurs et des profondeurs variables. Cela permet de créer des structures 3D avec des surplombs et des surfaces courbes.
Avantages de la gravure 3D en relief
Le passage de la gravure 2D au laser à la gravure 3D au laser présente des avantages majeurs :
Un plus grand sens du réalisme - Grâce au jeu des ombres et des lumières sur les formes 3D, les objets gravés et les œuvres d’art semblent beaucoup plus réalistes et organiques. Les informations visuelles supplémentaires améliorent la qualité de perception des motifs.
Unifier la forme et la fonction - Pour des produits tels que les bijoux ou les moules industriels, les avantages fonctionnels découlent des contours en 3D qui peuvent s’adapter ou avoir une meilleure adhérence du point de vue ergonomique.
Profondeur attrayante - Une gravure en 3D attire l’œil dans l’image, créant des centres de table et des points focaux qui attirent l’attention. La profondeur ajoute de l’intérêt.
Personnalisation de niveau supérieur - Parce que les conceptions peuvent être formées en trois dimensions, la gravure 3D au laser permet une personnalisation détaillée et une mise en forme personnalisée.
Gravure au laser sous la surface
Les gravures en 2D et en 3D sont des procédés de gravure au laser de surface lorsque le matériau est retiré de la surface. Il existe une autre technique de gravure spéciale appelée gravure au laser sous-surface (SSLE) qui permet de créer des motifs complexes à l’intérieur de matériaux transparents, le plus souvent du verre ou du cristal.
Horse Bubblegram ©RFHLaser
Dans ce processus, le faisceau laser est focalisé sur des points spécifiques du matériau. À ces points ciblés, le laser induit des dommages localisés ou des micros fractures. Au fur et à mesure que le laser progresse, ces micros fractures forment une image ou un motif tridimensionnel. Le résultat est une gravure interne étonnante qui semble flotter dans le matériau.
Dans la gravure laser sous-surface (SSLE), la structure interne est modifiée pour former le motif, mais la surface externe reste remarquablement impeccable et intacte.
Matériaux compatibles avec la gravure 3D au laser
L’un des attraits de la gravure au laser est la large gamme de matériaux qu’elle peut marquer. La lumière du laser peut graver et assombrir la surface de nombreux matériaux. Mais quels sont les matériaux qui se prêtent le mieux à une gravure 3D au laser détaillée ?
Idéalement, le matériau doit absorber efficacement l'énergie du laser, résister à la fracturation due à un échauffement rapide et présenter une texture de surface fine et mate. Le bois, le plastique, les métaux (fer, acier inoxydable et titane), le cuir, le verre peint, la céramique et la pierre sont d'excellents candidats. Les finitions de type miroir et les acryliques transparents ne sont pas recommandés.
N'oubliez pas que le choix du matériau a également une incidence sur les réglages de sécurité du laser. Les matériaux plus durs, comme les métaux et la pierre, nécessitent une puissance plus élevée pour pénétrer plus profondément, tandis que les matériaux sensibles, comme le bois, ont besoin d'une puissance plus faible pour éviter les brûlures.
Le processus de gravure 3D au laser
Au début, nous avons donné un bref aperçu du processus de gravure 3D au laser. Voici une décomposition de ce processus en étapes simples :
Étape 1 : Créer une carte de hauteur en niveaux de gris
Avant de commencer la gravure proprement dite, une image en niveaux de gris représentant la carte de profondeur de la gravure est créée. Cette image sert de guide au laser, en lui indiquant la profondeur de la gravure à un point donné.
Comment créer des images 3D en niveaux de gris pour la gravure 3D ?
- Pour générer une image 3D en niveaux de gris, commencez par un modèle 3D de la conception.
- Procurez-vous un logiciel spécialisé comme Adobe Photoshop et importez-y l’image du modèle.
- Convertissez-la en niveaux de gris, puis inversez-la. Vous pouvez ensuite modifier les niveaux de luminosité et de contraste pour rendre l’image plus nette.
- Si vous disposez d’un fichier STL pour un modèle 3D, vous pouvez le convertir directement en carte de hauteur PNG à l’aide de ce site.
Étape 2 : Envoyer l’image en niveaux de gris à la machine de gravure au laser
Une fois que l’image en niveaux de gris est prête, elle est envoyée à la machine de gravure au laser. Ici, l’opérateur y règle des paramètres spécifiques tels que la puissance, la vitesse et les passages du laser. Ces paramètres sont cruciaux car ils déterminent la qualité et la précision de la gravure.
L’image en niveaux de gris sert de carte, guidant les actions du laser. Si vous utilisez xTool, utilisez nos recommandations dans les paramètres basés pour les matériaux afin d’obtenir des résultats optimaux.
Étape 3 : Gravure du matériau
Une fois que tout est prêt, la gravure peut commencer. Le faisceau laser se déplace sur le matériau, ajustant sa puissance en fonction de l’image en niveaux de gris.
Les zones plus sombres de l’image indiquent au laser d’utiliser plus de puissance, ce qui permet une gravure plus profonde. À l’inverse, les zones plus claires peuvent recevoir une puissance minimale, voire aucune, où la région étant alors entièrement blanche. Cela conduit à des gravures moins profondes ou à des surfaces intactes.
Conseils pour améliorer les résultats de la gravure 3D au laser
La gravure au laser est un art, et on ne peut pas la maîtriser en un jour. Il faut du temps pour apprendre, expérimenter et réessayer jusqu’à ce que vous trouviez les paramètres optimaux pour la gravure. Pour vous orienter dans la bonne direction et vous faire prendre conscience des choses critiques, voici quelques conseils de notre part :
1. La carte de hauteur en niveaux de gris est essentielle
L’essence de la gravure 3D au laser réside dans la carte de hauteur en niveaux de gris. Bien que la création d'une carte de hauteur en niveaux de gris précise puisse s'avérer difficile, c'est cette même carte qui dicte les actions du laser. La profondeur, la complexité et la précision de la gravure sont toutes déterminées par cette image. Investir du temps et des efforts dans le perfectionnement de cette carte améliorera considérablement le résultat final.
2. Choisir le bon logiciel de conception
Le logiciel que vous utilisez joue un rôle crucial dans la détermination de la qualité de vos gravures. Choisissez une plateforme qui offre polyvalence et compatibilité avec votre machine de gravure. Vous pouvez opter pour le célèbre logiciel Lightburn ou xTool Creative Space (XCS).
3. Choisir le bon type de laser
Si vous utilisez un laser à diode, vous pourrez peut-être voir les options de lumière bleue et de lumière infrarouge. La lumière bleue convient aux matériaux tels que le bois et le cuir, tandis que la lumière IR (infrarouge) est idéale pour les métaux.
4. Définir les bons paramètres
En plus de la carte en niveaux de gris, il est essentiel de définir les bons paramètres. Si vous utilisez XCS, vous pouvez rencontrer ces paramètres laser, réglez-les en fonction de vos besoins :
- Mode Bitmap : Nous proposons sept modes Bitmap différents, chacun adapté à différents scénarios d’image. Par exemple, le mode Jarvis est recommandé pour la lumière infrarouge, tandis que le mode niveaux de gris est idéal pour la lumière bleue.
- DPI (Dots Per Inch - Points par pouce) : Le DPI n’est pas seulement la densité des pixels ; il s’agit en fait de la densité des points que le graveur peut produire dans un pouce linéaire. Cette densité influe sur les détails et l’aspect de l’image gravée. Assurez-vous de définir 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. Une puissance minimale plus élevée signifie que vous obtiendrez des motifs plus nets et plus détaillés. Toutefois, vous pouvez tester la puissance sur une pièce nette avant de la régler.
- Nombre de passages : Plus il y a de passages, plus la gravure est profonde. Cependant, avec les bons réglages et la bonne puissance de la machine, un seul passage permet souvent d’obtenir l’effet souhaité.
5. Séries de tests
Vous avez dépensé de l’argent pour acheter des matériaux. Vous ne voulez donc pas les gaspiller en raison d’erreurs de réglage, n’est-ce pas ? Avant de vous engager dans la pièce finale, effectuez toujours un essai sur une chute du même matériau. Cela permet d’effectuer les ajustements nécessaires et de s’assurer que le produit final répond aux attentes.
Meilleure machine pour gravure 3D au laser
La « meilleure » machine dépend souvent des besoins individuels, des matériaux avec lesquels vous travaillez et de l’ampleur de vos opérations. Toutefois, il existe des facteurs universels que l’on doit prendre en compte pour s’assurer de prendre une décision en connaissance de cause.
- Zone de gravure : En fonction de la taille des objets que vous prévoyez de graver, vous aurez besoin d’une machine dotée d’une zone de gravure appropriée. Pour les projets de plus grande envergure, une machine dotée d’une zone de travail plus étendue est indispensable.
- Puissance du laser : La puissance du laser détermine la rapidité et la profondeur avec lesquelles elle peut graver. Les matériaux tels que les métaux nécessitent des lasers de plus grande puissance, tandis que les matériaux plus tendres tels que le bois ou l’acrylique peuvent être gravés avec des lasers de plus faible puissance.
- Polyvalence des matériaux : Certains graveurs sont spécialisés pour certains matériaux. Cependant, vous avez besoin d’une machine polyvalente, qui peut au moins traiter les matériaux avec lesquels vous travaillez habituellement.
- Rapidité : Si vous gérez une entreprise ou traitez des commandes en gros, la vitesse de gravure peut avoir un impact significatif sur la productivité.
- Fonctions supplémentaires : Certaines machines sont dotées de fonctions supplémentaires qui peuvent améliorer le processus de gravure. Il peut s’agir d’un équipement supplémentaire pour la gravure rotative, d’un kit d’assistance pneumatique ou de plusieurs modules laser pour différents matériaux.
different materials.
- Caractéristiques de sécurité : Compte tenu de 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 F1 Ultra : La graveuse laser à fibre compact
La gravure 3D nécessite de la puissance et une pénétration laser, il n’y a rien de mieux qu’un laser à fibre. Traditionnellement, les lasers à fibre étaient limités aux applications industrielles, mais la xTool F1 Ultra change la donne en tant que premier graveur à double laser au monde, qui combine un laser fibre de 20 W et un laser à diode de 20 W.
Cette fibre puissante permet à la xTool F1 Ultra de graver les métaux en profondeur et même de découper de fines plaques de métal. Ce graveur galvo-laser peut graver à une vitesse de 10 000 mm/s, ce qui est inégalé par les autres graveurs laser de bureau.
En termes d’espace, il s’agit du plus grand graveur galvo-laser disponible, avec une zone de travail de base de 220 x 220 mm. Celle-ci peut être étendue à 500 x 220 mm à l’aide d’un convoyeur automatique, ce qui simplifie la gravure par lots. Les matériaux placés sur le convoyeur sont automatiquement reconnus par la caméra intelligente, qui reproduit efficacement les motifs sur tous les articles.
L’appareil prend également en charge la gravure de supports courbés grâce à la caméra intelligente qui ajuste la tête laser en fonction de l’épaisseur et des irrégularités de la surface du matériau. Pour les surfaces cylindriques, l’accessoire supplémentaire xTool RA2 Pro est nécessaire.
Les commandes sont simples. Vous pouvez utiliser soit le logiciel convivial XCS, soit le logiciel populaire Lightburn. L’interface XCS offre un aperçu de l’espace de travail à travers la caméra, mesure l’épaisseur du matériau et suggère des paramètres prédéfinis pour des résultats de gravure optimaux. La conception de la carte est un simple processus de glisser-déposer.
Les caractéristiques de sécurité de la xTool F1 Ultra comprennent un couvercle filtrant le laser pour éviter l’exposition aux émissions laser nocives et un mécanisme d’arrêt automatique qui interrompt la machine en cas d’ouverture accidentelle du couvercle.
xTool S1 : La plus puissante machine à graver au laser à diode
La xTool S1 est disponible en différents modules de puissance : 10 W, 20 W et 40 W. La machine haut de gamme de 40 W est actuellement la graveuse laser à diode fermée la plus puissante du marché.
La variante phare est équipée de huit lasers à diode de 5,5 W qui produisent collectivement une puissance optique de 40 W. Cette puissance est amplement suffisante pour enlever la matière à certaines profondeurs. Outre la puissance, chaque variante est capable de graver à 600 mm/s.
La sécurité, le point fort clé, est cachée dans le nom de la S1. Il a obtenu une certification de sécurité laser de classe 1 grâce à ses nombreuses caractéristiques de sécurité. Elle est livrée dans une conception entièrement fermée et dispose d’un arrêt de sécurité à l’ouverture du couvercle, d’un couvercle filtrant le laser et de capteurs de flamme à 5 directions.
Contrairement aux graveurs classiques qui utilisent des systèmes de caméra pour le placement des motifs, la S1 utilise un système avancé de positionnement précis par points. Ce système permet aux utilisateurs de marquer différents points pour la création automatique de la mise en page et la cartographie précise du motif.
La S1 excelle également dans la gravure sur des surfaces courbes en esquissant un modèle 3D de l’objet et en ajustant dynamiquement la mise au point pour des résultats de gravure optimaux.
Lorsque vous travaillez sur des projets de gravure en 3D qui prennent beaucoup de temps, la fumée et les émanations sont évidentes. Pour faire face à de telles situations, il existe un système intégré d’évacuation des fumées à haute performance, qui peut être couplé à un purificateur d’air si vous travaillez dans un environnement clos.
La facilité d’utilisation est un autre avantage, en particulier pour les débutants. Le logiciel XCS simplifie l’opération en donnant accès à des tutoriels, des paramètres prédéfinis et des milliers d’idées de projets, ce qui fait de la S1 un excellent choix pour ceux qui débutent dans la gravure.
FAQ sur la gravure 3D au laser
Qu’est-ce qu’une machine de gravure 3D au laser ?
Une machine de gravure 3D au laser est un appareil spécialisé qui utilise la technologie laser pour graver des motifs tridimensionnels dans divers matériaux. Contrairement à la gravure 2D traditionnelle, la gravure 3D crée de la profondeur. Elle permet de réaliser des motifs complexes qui semblent « ressortir » ou « se rétracter » dans le matériau.
Pouvez-vous graver en 3D avec un laser ?
Oui, la gravure 3D au laser est non seulement possible, mais aussi 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 de profondeurs variables, ce qui donne un effet tridimensionnel sur le matériau.
LightBurn peut-il permettre de faire de la gravure en 3D ?
LightBurn n'effectue pas la gravure elle-même. Il s'agit plutôt d'une plateforme logicielle conçue pour aider les utilisateurs à préparer et à optimiser leurs conceptions pour la gravure au laser. LightBurn peut traiter et envoyer des données de gravure en 3D à des machines laser compatibles, mais c'est la machine qui se charge de la gravure proprement dite.
Comment graver en 3D au laser avec Lightburn ?
Pour graver en 3D au laser avec LightBurn :
- Importez votre conception 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 la conception au graveur laser à l’aide de l’interface de LightBurn.
Pouvez-vous 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 la xTool S1 sont des lasers à diodes intelligents conçus pour graver divers matériaux avec précision. Les lasers à diodes, lorsqu’ils sont associés au logiciel et aux paramètres appropriés, peuvent produire des gravures 3D détaillées.
Combien coûte une machine de gravure 3D au laser ?
Le coût d’une machine de gravure 3D au laser varie considérablement en fonction de ses capacités, de sa marque et de l’usage auquel elle est destinée. Les petites machines de gravure laser, telles que la xTool S1, sont proposées à partir de 949 €. En revanche, les machines industrielles haut de gamme, en particulier celles qui utilisent les technologies laser CO2 et à fibre, peuvent coûter jusqu’à 500 000 €.
Conclusion
La gravure 3D moderne est un mélange harmonieux d'art ancien et de technologie de pointe. Si nos ancêtres ont été les premiers à graver à la main, les lasers d'aujourd'hui ont permis d'élever cet art à de nouveaux sommets. La précision et l'efficacité apportées par les outils modernes, tels que la xTool S1, ont ouvert la voie à des possibilités infinies.
Au fur et à mesure que le métier évolue, il incite les amateurs d'artisanat et les professionnels à approfondir leurs connaissances, à expérimenter davantage et à repousser les limites. Chaque jour qui passe, le monde de la gravure en 3D offre davantage de possibilités d'exploration et d'émerveillement. Pour l'avenir, une chose est sûre : l'art de la gravure en 3D continuera d'inspirer, d'innover et de captiver.
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