La gravure laser démystifiée, pour qui, pour quoi, comment ?

Une graveuse Laser pour quoi faire ?

Une machine de gravure Laser est un outil, pas une fin en soi. C’est un appareil qui va vous permettre deux types d’activités.

1 / De la personnalisation d’objets. Vous allez pouvoir comme imprimer sur des bois de différente nature, de l’ardoise, du bois, du cuir, du carton, du jean, des fruits, du métal, du liège, du plexiglas et même du verre ou de la céramique, ...
Cela est possible grâce à la chaleur d’un faisceau laser qui change l’état de la matière. Il permet d’obtenir un marquage avec nuances de gris ou blanc sur ardoise avec une extrême précision. La résolution est généralement de pas moins de 300DPI (300 points sur 2.54 cm).

Quelques projets possibles avec une graveuse laser

2 / De la découpe. Les machines les plus performantes
peuvent découper du bois jusqu’à des épaisseurs de 10 mm ou encore du plexiglas/acrylique. De quoi créer des puzzles, prénoms découpés, porte-clé, fond d’horloges, ... Les modèles les moins puissants peuvent découper du carton ou du balsa pour fabriquer des puzzles ou encore pochoirs.

La capacité de découpe ouvre de nouvelles perspectives de création

Naturellement, en combinant gravure et découpe, les projets prennent une autre dimension.

Une machine de gravure Laser, pour qui ?

La technologie est maintenant bien démocratisée. Ces machines sont utilisables par un large public d’adultes curieux qui aiment découvrir de nouvelles choses, passionnés qui ont envie de faire plaisir et créer des cadeaux maison, pro qui veulent lancer un business de personnalisation d’objet avec un investissement réduit

Les consommables se trouvent facilement

La gravure Laser est économique en matière première. Je connais peu d’activité ou un objet de 2 € comme un set de quatre dessous de verre peut se vendre 20 € une fois personnalisé.

Un décapsuleur en bois à 2€

Pas besoin de boutique. Beaucoup choisissent de vendre leur création via ETSY.

Des créations vendues sur Etsy

De mon côté faire plaisir est ma motivation

Des conceptions pro à portée de main

Il y a aussi un usage annexe pour des pros qui utilisent des machines de gravure laser pour signer leur fabrication (des meubles, lampes, ...).

Diode, infrarouge, Fibre, CO2 les différentes technologies de machine Laser

DIODES
Les machines les plus grand public du marché sont des machines dites DIODES. Le
Dans un même bloc, plusieurs sources lumineuses sont concentrées pour créer un faisceau de lumière hyper concentrée dans le spectre visible autour de 450 nm (laser bleu).

Ces blocs « tout-en-un » permettent de créer des machines sobre et compacte.

INFRAROUGE
Avec des DIODES, vous pouvez aussi émettre dans la longueur d’onde INFRA-ROUGE, 1064 nm invisible. C’est le bas du spectre infrarouge.

La lumière est transmise vers la sortie par une FIBRE ou via l’AIR.
En grand public, vous avez la machine LaserPecker 3 qui utilise un laser Infra Rouge par Fibre et la Xtool F1 qui passe l’infrarouge par l’air.

Vous avez de petites machines, mais aussi des têtes qui s’adaptent sur des machines Diodes 455.

Dans le domaine pro la lumière va directement être produite au niveau de la fibre.
Une fibre optique en verre pour produire et guider le faisceau laser. Elle est imprégnée d’un peu d’un métal rare dont les atomes sont excités par une source électrique et émettent de la lumière. Cette lumière est amplifiée et confinée dans le cœur de la fibre optique, qui a la forme d’un long fil mince. Le faisceau laser sort ensuite de la fibre optique par une lentille qui le concentre sur le matériau à découper ou à graver.
Les avantages d’un laser fibre sont la précision et la capacité de travailler des matériaux comme le métal.

Ce type de laser marque le métal ou le plastique.

CO2
Avec le CO2, vous voici en haut du spectre infrarouge, généralement à 10.600 nm.

Une machine laser CO2 est une machine qui utilise un faisceau laser produit par un gaz, le dioxyde de carbone (CO2), pour découper ou graver des matériaux. Le faisceau laser est créé par une source électrique qui excite les molécules de CO2 dans un tube. Le faisceau laser sort du tube et est dirigé par des miroirs vers une lentille qui le focalise sur le matériau. Ce type de Laser CO2 émet une lumière invisible avec une longueur d’onde dans l’infrarouge habituellement à 10.600 nm.
Les machines CO2 sont des modèles encombrants par leurs composants. Elles sont aussi plus onéreuses que leur équivalent puissance DIODE 455. Elles ont l’avantage de pouvoir découper de l’acrylique y compris transparent, ce qu’un laser DIODE 455 ne peut pas (sauf l’acrylique noir). Il y a peu de machines de cette technologie qui approche le grand public. Les marques qui en proposent sont Xtool avec la P2, Glowforge ou encore Gweike Cloud.

Une machine de gravure Laser DIODE ça ressemble à quoi ?

Les machines grand public de 2023 partagent les mêmes concepts.

Elles se présentent pour la quasi-totalité sous la forme d’un rectangle avec une zone de travail autour de 40 cm * 40 cm. Certains modèles peuvent recevoir un kit d’extension pour graver plus grand.

Mes deux machines de gravure en test au moment du guide (Two trees TS2 et Atomstack S10 PRO)

Niveau fonctionnement, un portique se déplace sur l’axe Y (avant / arrière) et une tête portant le laser bouge en X en latéral sur ce portique. Cela permet d’imprimer sur de la matière à la manière d’un traceur ou de découper. Ce pilotage se fait sans programmation. Des logiciels convertissent vos images ou compositions en langage « GCODE » que comprend la machine.

Quelques exemples de graveuses Laser diode grand public

Quelques rares machines pour de petits volumes proposent une structure dite en porte-à-faux.

Une machine à structure dite en porte-à-faux

Cette conception assez basique s’explique car les machines de gravure et decoupe grand public sont à l’origine des appareils issus du monde du DIY (« Do It Yourself »,« Faite le vous-même ») comme le sont les imprimantes 3D.

Elles leur empruntent d’ailleurs chez certaines marques quelques éléments comme les profilés aluminium, moteurs pas à pas, roues excentriques, courroies et même électronique/langage.

Elles sont cependant de moins en moins basiques de génération en génération.

La Ortur Laser Master PRO S2 est la référence du marché dans les 5 watts

Comment bien choisir sa graveuse Laser ?

Il y a de plus en plus de modèles sur le marché et dès lors il est compliqué de choisir.

Outre la marque et sa réputation il y a quelques éléments techniques fondamentaux pour orienter son choix, à commencer par la puissance du laser. Il s’agit toujours d’un laser bleu par une ou plusieurs diodes dans les longueurs d’onde autour de 450nm de catégorie Class 4.

La puissance du laser en sortie : elle conditionne la chaleur au point d’impact. Les Lasers des machines de gravure grand public utilisent une lumière diode dont la puissance s’exprime en watts. Il faut considérer celle mesurée en sortie du laser et non pas celle consommée. Certains vendeurs (et même articles de test ou petites annonces) vous indiquent la consommation électrique ce qui est stupide et porte a confusion.

A cette date (septembre 2023), vous avez 4 niveaux de puissance Laser réelle

• Des machines à Laser 1.6 watts. Elles permettent de la gravure légère à petite vitesse. Ce type de matériel est maintenant obsolète.
• Des machines à Laser 5/5.5 watts. Elles permettent quasi tous types de gravure à petite vitesse ainsi que de la découpe légère (bois peu épais comme du Balsa). Ce sont les machines adaptées pour un premier équipement à prix réduit. Vu l’écart de prix avec les 10 watts je ne les recommande plus cependant.

La tête de la Sculpfun S10 avec son kit Air Assist

• Des machines de gravure Laser 10 watts. Elles existent depuis mi 2022. Techniquement, elles combinent 2 lasers de 5 watts et peuvent graver plus rapidement en général. La découpe de bois type contreplaqué devient possible avec un nombre de passes réduit (ex découpe de contreplaqué de 5 mm en 2 passes).

• Les machines de gravure laser 20 ou 22 Watts. C’est la génération de 2023. Leur prix à l’origine les réservait à une clientèle semi-pro ou pro, mais les tarifs ont énormément baissé. Pour moins de 600€, vous pouvez avoir une machine premium qui va vous découper du contreplaqué de 5 mm à 400 mm/min en une unique passe.

• Les machines de gravure Laser en 33 et 40 watts. En 2024, c’est vers quoi le marché s’oriente. La découpe est de plus en plus rapide y compris du métal de 0.1 mm.

A savoir que d’une machine à l’autre, la qualité de la gravure ou découpe à puissance équivalente peut fluctuer selon la précision de la focalisation. Lire un test réel est nécessaire pour ne pas se tromper. J’utilise de mon côté un protocole rigoureux pour analyser la capacité de découpe objective.

Comme une comparaison de voiture ne se limite pas au moteur, il y a ensuite de très nombreux paramètres qui font se dédifférencier des machines de gravures laser :

• Type de mécanismes de sécurité
• Mode de réglage de la hauteur de la tête Laser pour la focalisation
• Capteurs de fin de course
• Connectivité (USB, Carte SD, Wifi, application)
• Nombre de moteurs en Y
• Système de tensions de courrois, type de roue et rail
• Kit de découpe pompe Air Assist fourni ou non et pilotage
• Accessoires et consommables
• Logiciel
• Facilité de montage

Un Air Assist pour ?

De plus en plus de machine de gravure laser proposent un pré-équipement « AIR ASSIST ».

Un Air Assist est un système pour envoyer de l’air sur la sortie Laser. L’air permet de chasser les fumées et cendres et il évite ainsi la dépose de particule sur la matière ou la lentille qui perd alors en efficacité.

Le pré-équipement Air Assist de la Scupfun S10

L’augmentation de l’apport d’oxygène contribue aussi à une meilleure combustion et limite les risques de brulure de la matière autour de la zone de découpe.

Cependant l’activation de l’Air Assist n’est pas recommandé pour de la gravure car il dégrade la qualité.

Le système Air Assist d’une graveuse Laser se décompose en deux parties : d’un côté un système qui injecte l’air sur la buse avec son tuyau, de l’autre un compresseur que vous devez souvent acheter en option.

Ces mini compresseurs sont des pompes pour aquarium adaptées

La pompe à air Sculpfun et en arrière plan ma pompe aquarium

Quels accessoires pour votre graveuse Laser

Les machines de gravure Laser sont toutes livrées prêt à l’emploi, mais quelques accessoires sont intéressants à acheter par ailleurs.

• Il y a les kits Air-Assist quand la graveuse Laser n’en propose pas de base sur la tête (30€ environ). A savoir que certaines graveuses Laser ont une forte communauté et vous pouvez trouver des Air Assist à graver chez vous en 3D. Il faut ensuite acheter la pompe de la marque ou pas.

• Vous avez ensuite des supports gravure dits « nid d’abeille » (> 60€ le grand modèle). Ils se placent en dessous de la pièce à graver. Ils sont très efficaces pour la découpe, car ainsi le faisceau laser ne brule pas le dessous de votre objet.

• Le Rotary Roller permet de graver des objets cylindriques (verre, bouteilles, ...). Le prix est très variable selon les marques et régulièrement > 50€. Sauf exception, les Rotary Roller d’une marque peuvent s’utiliser sur une autre, car ils se branchent sur le moteur Y.

• Enfin certaines marques proposent des Kits Extension (80€ environ) qui permettent de graver des objets très grands).

De plus en plus de machines sont évolutives et peuvent recevoir des têtes de gravure plus puissante de la marque ou non.

La gravure laser est-ce dangereux ?

Oui ! Une graveuse laser n’est pas un jouet ! Elle doit être utilisée comme vous le feriez avec un outil de bricolage, c’est-à-dire en connaissant son usage, ses limites et les risques.

Le premier dispositif de sécurité c’est vous !

• La lumière d’un laser class 4 est aveuglante et je n’ose pas imaginer si l’oeil venait à être touché par le faisceau. La quasi-totalité des machines protège maintenant de la lumière du laser via un bouclier filtrant et limitent les risques.

Un bouclier pour protéger de la lumière Laser

Per imprudence, vous pourriez tenter de graver des objets ou un risque de rebond du faisceau existe ou encore retirer le bouclier de protection souvent amovible.

Par sécurité, ne regardez pas directement ce qui se grave. Utilisez des lunettes spéciales ou mettez votre appareil dans un caisson. La plupart des produits actuels offrent une paire de protection basique.

Les lunettes sont nécessaires pour un risque 0

• Attention aux incendies. Un laser brule à plusieurs milliers de degrés sur une petite zone et peut donc provoquer des flammes si le faisceau vient à rester trop longtemps sur un matériau inflammable.

La COMGO Z1 et son caisson universel de protection

• Ne laissez pas un travail se faire sans votre supervision pour détecter un éventuel problème.

• Faite attention aux fumées. Ainsi, il faut savoir que le « bois » MDF a une colle qui est toxique quand elle brule. Utilisez cette machine dans un lieu aéré, garage, atelier, et si vous devez rester proche, veuillez porter un masque pour filtrer l’atmosphère.

Des machines en caisson

Si un Laser Dipode va toujours être de Classe 4, il est possible d’acheter une machine estampillée classe 1. Cette classe indique que vostre graveuse/découpeuse est sans risque dans des conditions d’usage normales.

Mi 2024 ;, il n’y a que xTool avec sa gravsue S1 et Creality avec la Falcon2 Pro qui proposent des machines en Caisson FDA Classe 1.

L’avantage d’un caisson est

• La sécurité
• L’évacuation de la fumée
• Une réduction du bruit.

Quel ordinateur et logiciels sont nécessaires ?

Il faut savoir que les machines de gravure Laser sont encore rarement autonomes et quand bien même, vous devrez composer votre modèle en préalable sur un ordinateur.

Certaines proposent la possibilité d’un pilotage via Wifi à distance,. En général vous allez devoir utiliser un ordinateur Windows ou MAC à proximité (fixe ou portable) avec une Liaison USB.

Les logiciels de pilotage ne sont pas exigeants en ressource matérielle et même si votre ordinateur est modeste. S’il fait fonctionner Windows 10, vous n’aurez pas de soucis.

Aucun driver n’est nécessaire sous un Windows ou Apple Mac récent pour faire reconnaitre la machine.

Sauf exception, les machines de gravures Laser s’utilisent avec les logiciels LaserGRBL et Lightburn.

LaserGRBL est le logiciel gratuit de référence pour envoyer une image à votre machine

LaserGRBL est le plus répandu en raison de sa gratuité. Uniquement disponible pour Windows, il permet le chargement de fichiers images bitmap ou vectoriels qu’il convertit en commande pour la graveuse.
Son usage est moins compliqué qu’il n’y parait et vous trouverez facilement des tutoriaux texte ou vidéo. Pour des projets simples, il est adapté, mais pas plus.

Lightburn est un logiciel commercial qui permet composition et gravure

Lightburn est lui un logiciel commercial qui demande l’achat d’une licence (60€ pour 2 postes avec 30 jours d’essai gratuit). Lightburn se distingue principalement de LaserGRBL par sa capacité de créer ce que vous voulez imprimer. En d’autres mots, c’est un logiciel tout-en-un qui intègre des fonctions de dessin vectoriel/conversion avec import image de haut niveau, ajout texte, conversions image en chemin, ...
L’autre point d’intérêt de Lightburn est de gérer l’équivalent de calques. Il peut ainsi graver avec différents paramètres des couches en séquences, voire graver puis découper sans intervention. Il est de plus multiplateforme, Windows, Linux ou MAC.

La société xTool est la seule à proposer un logiciel maison de composition et lancement de gravure découpe. il s’appelle XCS xTool Creative Space.