Différences entre la découpe laser de tubes en 2,5D, XY et 3D

Chez 247TailorSteel, vous pouvez faire découper des tubes et des profilés au laser à l'aide des techniques suivantes :

• 2,5D

• XY*

• 3D*

*Sur demande.

Dans cet article, nous comparons ces techniques et mettons en évidence leurs différences (et leurs similitudes). Nous abordons les points suivants :

1. Que se passe-t-il à l'intérieur de la machine ?

2. À quoi ressemblent les coupes pour chaque technique ?

3. Que signifient ces découpes pour l'assemblage ?

4. Différences dans les spécifications de livraison et les tolérances

5. Quand choisir quelle technique ?

6. Dernier point important

1. Que se passe-t-il à l'intérieur de la machine ?

Vous trouverez ci-dessous, pour chaque technique, les mouvements que peuvent effectuer à la fois le tube et la tête laser dans la machine.

En 2,5D, la tête laser reste toujours immobile et pointe vers le bas, perpendiculairement à la surface du tube ou du profilé. C'est le tube ou le profilé qui se déplace d'avant en arrière et tourne autour de son axe pendant que le laser découpe.

En XY, la tête laser peut se déplacer latéralement, tout en restant toujours orientée vers le bas. De plus, le tube ou le profilé se déplace vers l'avant et vers l'arrière et tourne autour de son axe.

En 3D, la tête laser peut se déplacer latéralement et s'incliner jusqu'à 45° vers l'avant ou vers l'arrière. De plus, le tube ou le profilé se déplace vers l'avant et vers l'arrière et tourne autour de son axe.

Les vidéos ci-dessous montrent les mouvements à l'intérieur de la machine lors de la découpe d'une section oblique, d'un trou rond et d'un trou carré.

Si l'on se concentre uniquement sur ce qui se passe dans le laser à tube, on pourrait être tenté de dire que le 2,5D ressemble davantage au 2D (car la tête laser ne peut pas se déplacer) et que le XY ressemble davantage au 2,5D (la tête laser peut se déplacer).

Cependant, ces noms ne décrivent pas une échelle croissante de possibilités, mais plutôt des angles d'approche différents :

• Le 2,5D décrit l'absence d'angles spatiaux.
• XY décrit la manière dont le contour est généré.
• Le 3D décrit la véritable liberté angulaire du laser.

2. À quoi ressemblent les découpes pour chaque technique ?

Vous trouverez ci-dessous les différents types de coupes réalisés par chaque technique.

Coupes transversales

Les sections droites ont le même aspect quelle que soit la technique utilisée. Les sections obliques (comme illustré ci-dessus) sont identiques en 2,5D et en XY, mais différentes en 3D. Cela vaut aussi bien pour les tubes ronds que pour les profilés rectangulaires.

Trous

Les coupes de trous ronds et carrés dans les parois droites des profilés sont identiques en 2,5D et en XY. Le 3D permet également de réaliser ces coupes, ainsi qu'une coupe oblique jusqu'à 45°.

En revanche, pour les trous ronds et carrés dans des tubes ronds, une différence est visible entre les coupes en 2,5D et en XY.

• En 2,5D, le contour du trou à l'intérieur de la paroi correspond au dessin. Le contour extérieur est plus large. Cela crée un espace supplémentaire sur les côtés où la surface s'arrondit. La forme du contour extérieur est plus ovale. C'est pourquoi on parle parfois de « coupes elliptiques ».
• En XY, en raison du mouvement latéral de la tête laser, la coupe n'est pas seulement perpendiculaire à la surface, mais peut également descendre tout droit vers le côté (et donc s'étendre en biais dans la paroi). Ces coupes droites et descendantes ont une forme cylindrique lorsqu'on les observe en coupe transversale. C'est pourquoi la « découpe laser XY » est également appelée « découpe laser cylindrique ».

Bien que les coupes en 2,5D et en XY produisent les mêmes résultats pour les trous dans les parois droites des profilés, les différences mentionnées ci-dessus apparaissent également pour les trous découpés dans les rayons des profilés. En effet, tout comme pour un tube, la surface présente là aussi un arrondi.

La découpe laser de tubes en 3D permet, outre les coupes droites standard, de réaliser des chanfreins sur les bords et dans les trous.

Pour plus de clarté :

En 3D, un chanfrein est réalisé de manière intentionnelle et réglable grâce à l'inclinaison de la tête de coupe. L'angle de chanfrein (maximum 45°) est donc explicitement défini et reproductible. En 2,5D et en XY, des coupes en biais apparaissent certes, mais elles résultent du mouvement de la machine et de la géométrie, et non d'un angle réglé intentionnellement.

3. Que signifient ces découpes pour l'assemblage ?

Dans les constructions, les tubes et les profilés sont souvent placés bout à bout ou emboîtés les uns dans les autres. Nous vous montrons ci-dessous à quoi ressemblent les assemblages courants selon la technique de découpe utilisée.

Assemblage en onglet

Vous souhaitez assembler deux tubes ou deux profilés avec un bord biseauté pour créer un angle de 90° ? C'est possible avec n'importe quelle technique. Mais en raison de la forme des coupes en 2,5D et en XY, un léger jeu subsiste toujours à l'extérieur. Avec la découpe en 3D, grâce aux côtés biseautés, l'assemblage est parfaitement ajusté.

Perçage

Si vous insérez un tube verticalement dans un tube rond doté d'un trou découpé en 2,5D, vous verrez un jeu sur les côtés inclinés du trou. Avec un trou découpé en XY, ce jeu n'existe pas. La technique 3D permet de réaliser ces deux types de coupes et peut même créer des trous en retrait. Dans ce dernier cas, un jeu subsiste tout autour du raccordement.

Si vous souhaitez insérer un tube en biais dans un tube rond ou un profilé, on utilise toujours un trou découpé en 2,5D ou en 3D. En 2,5D, il y a un jeu sur les côtés du trou. En 3D, le tube s'ajuste au contraire parfaitement contre les côtés. Dans la pratique, le XY n'est jamais utilisé pour les sections obliques, car cette technique est précisément destinée à découper verticalement.

Raccordement

Dans le cas d'un raccordement tel que représenté ci-dessus, peu importe que le tube soit découpé en 2,5D ou en 3D. Dans les deux cas, les tubes s'emboîtent parfaitement l'un dans l'autre. À condition que les deux tubes aient été découpés selon la même technique.

NB : Sophia® convertit automatiquement les surfaces de coupe 3D en surfaces de coupe 2,5D. 

4. Quelles sont les différences entre les spécifications de livraison et les tolérances ?

Pour chaque technique de découpe, vous devez respecter les spécifications de livraison. Mais en général, le 2,5D est simple, le 3D est complexe et le XY se situe entre les deux.

Avec le 2,5D, le résultat est le plus prévisible, car le faisceau est toujours perpendiculaire à la surface. Les programmes sont relativement faciles à créer et les tolérances sont facilement réalisables.

En XY, un décalage latéral ( = mouvement latéral de la tête de coupe) est ajouté, ce qui permet au faisceau laser de traverser la paroi en biais. La relation entre le contour extérieur et le contour intérieur devient ainsi moins intuitive, ce qui demande une meilleure maîtrise.

En 3D, la tête de coupe inclinable (jusqu'à 45°) ajoute des axes supplémentaires et davantage de paramètres, ce qui rend la découpe plus complexe et les tolérances plus importantes. De plus, le matériau devient assez fin aux extrémités inclinées, ce qui augmente le risque de brûlure.

De plus, chaque technique a une épaisseur de paroi maximale qu'elle peut découper pour garantir la qualité. Voici nos possibilités :

5. Quand choisir chaque technique ?

Nous tenons à souligner qu'aucune technique de découpe n'est par définition meilleure qu'une autre. Ainsi, le jeu supplémentaire créé par le 2,5D autour des trous est parfait pour dissimuler un cordon de soudure, tandis que le chanfrein du 3D offre souvent un avantage esthétique. Pour une simple coupe traversante avec un raccordement précis, la technique XY est plus adaptée car les tolérances restent optimales.

Vous ne savez pas quelle technique de découpe choisir pour votre conception ? Concertez-vous toujours avec le spécialiste en métallurgie.

Dans la pratique, nous constatons que plus de 80 % des demandes concernant des tubes et des profilés peuvent être traitées correctement en 2,5D. Même lorsque les clients pensent avoir besoin du 3D, ils sont généralement mieux servis par le 2,5D.

Ce n'est que lorsque la forme du raccordement doit être visible ou s'ajuster de manière très précise sur le plan constructif, ou lorsqu'un angle chanfreiné est nécessaire, que nous recommandons d'opter respectivement pour le XY ou le 3D.

6. Dernier point important

De nombreuses conceptions sont réalisées comme si les tubes étaient entièrement découpés en 3D. Dans la pratique, cependant, de nombreux lasers à tube fonctionnent avec la technique 2,5D. C'est pourquoi de nombreux dessins sont souvent convertis. Cela signifie que les coupes, les évidements et les raccordements sont réalisés différemment de ce à quoi vous pourriez vous attendre. Dans la plupart des cas, cela ne pose pas de problème, mais pour les raccordements, cela entraîne souvent des erreurs.

Voir l'exemple ci-dessous. 

Le raccordement de gauche a été dessiné en 3D, le tube coudé étant placé au-dessus d'un trou. Cependant, si nous convertissons ce dessin en 2,5D, le tube coudé est alors découpé différemment et ne s'emboîte plus.

En réalité, l'extrémité du tube coudé est tout simplement impossible à découper, même avec la technologie 3D.

Si vous dessinez le raccordement en 2,5D dès le départ et qu'il est découpé en 2,5D (comme illustré à droite), il n'y a alors aucun problème.

Adaptez donc toujours votre conception à la technique de découpe utilisée par le spécialiste en métallurgie.

Pour être complet : notre logiciel en ligne Sophia® charge les dessins tels qu'ils ont été dessinés, mais les convertit par défaut en 2,5D pour nos lasers à tube. C'est en effet la technique qui nous permet de garantir la meilleure qualité et les meilleures tolérances.

Avez-vous d'autres questions ?

Avez-vous encore des questions ou vous demandez-vous si votre dessin est compatible avec nos lasers pour tubes ? N'hésitez pas à nous contacter. Nous serons ravis de vous aider.