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Aspiration des fumées de laser

Vergleichsgrafik, die den Unterschied zeigt zwischen Arbeiten mit und ohne Absaugung: Arbeiten im Partikelnebel, wenn keine Absaugung vorhanden ist.

Quand on souhaite aspirer la fumée de laser, on pense souvent en premier lieu à la sécurité au travail. C’est vrai, mais cela ne suffit pas dans la pratique. En effet, dans les processus basés sur le laser, il ne s’agit pas seulement d’éliminer les émissions de la zone de travail. Il s’agit également de garantir des processus stables, un environnement propre autour des machines et des conditions de production fiables.

Selon le procédé, le matériau et la conduite du processus, le laser génère de la fumée, des poussières fines et de très petites particules en suspension dans l’air. Certaines sont si fines qu’elles ne sont pas perceptibles à l’œil nu. C’est précisément ce qui rend le sujet complexe. Ce qui est invisible est souvent sous-estimé au quotidien.

Pourquoi l’aspiration des fumées laser va au-delà de la sécurité au travail

Dans de nombreuses entreprises, la technologie d’aspiration est encore principalement considérée comme une mesure de protection des employés. Ce point de vue est compréhensible, mais il n’est pas exhaustif. Aspirer la fumée de laser a souvent des répercussions bien au-delà de l’air dans la zone de travail immédiate.

Les particules fines peuvent se disperser dans l’environnement, se déposer sur des composants sensibles et nuire à la propreté générale du processus. Cela peut avoir des répercussions sur la maintenance, la disponibilité des installations et la constance des conditions de fabrication. En bref : la qualité de l’air n’est pas seulement une question de santé. C’est aussi une question de processus.

Quelle peut être la taille des particules issues des processus laser

Ce sujet revêt une importance particulière en raison de la taille des particules décrite dans les études scientifiques. Dans une étude portant sur la découpe de plaques d’acier inoxydable austénitique 304L d’une épaisseur de 10 à 30 mm à l’aide d’un laser à fibre haute puissance, un diamètre aérodynamique médian (CMAD) d’environ 0,12 µm, soit environ 120 nm, a été mesuré pour les aérosols générés [1]. Dans ce même travail, les auteurs décrivent en outre que la concentration en aérosols a diminué de près de 30 % lorsque la vitesse de coupe augmentait, selon les conditions [1]. Cela montre très clairement que les émissions issues des procédés laser ne dépendent pas uniquement du matériau. Les paramètres du procédé jouent également un rôle notable.

Des particules encore plus petites ont été observées dans une étude sur la fabrication additive par laser de composants métalliques. Dans ce cas, la grande majorité des particules primaires formées se situait dans une fourchette de 4 à 16 nm. Les valeurs médianes rapportées étaient de 8,0 nm, 9,4 nm et 11,2 nm pour les procédés étudiés [2]. Trois procédés de fabrication additive par laser utilisant des poudres d’acier inoxydable ont été étudiés. Ces valeurs ne peuvent pas être généralisées à tous les procédés laser. Elles montrent toutefois clairement que des particules de l’ordre du nanomètre peuvent être générées dans les procédés laser à base de métal [2].

Que signifient ces ordres de grandeur d’un point de vue technique

C’est précisément à ce stade qu’il est utile de mettre les choses en perspective. Une faible concentration en particules n’est pas automatiquement synonyme d’une exposition concrète de même ampleur. Néanmoins, ces ordres de grandeur aident à évaluer le sujet de manière plus réaliste.

Selon le NIOSH, les particules d’une taille allant jusqu’à environ 100 µm sont considérées comme inhalables. Les particules de la gamme PM10 sont considérées comme thoraciques, et celles de la gamme PM4 comme respirables [3]. Cela signifie qu’elles peuvent pénétrer jusqu’aux alvéoles pulmonaires. L’OMS souligne en outre que les particules fines telles que les PM2,5 pénètrent profondément dans les poumons et peuvent parfois se propager plus loin dans l’organisme [4].

On comprend ainsi pourquoi l’aspiration de la fumée laser ne doit pas être considérée uniquement sous l’angle de l’élimination de la fumée. Lorsque des études décrivent des aérosols d’environ 120 nm ou des particules primaires comprises entre 4 et 16 nm [1][2], il est clair que des émissions très fines peuvent jouer un rôle ici. C’est précisément pour cette raison qu’il est essentiel de disposer d’un système de captage et de filtration techniquement adapté.

Tous les procédés laser ne génèrent pas les mêmes émissions

Il est tout aussi important de faire une distinction technique claire : tous les procédés laser ne génèrent pas les mêmes émissions, et toutes les tailles de particules mesurées ne peuvent pas être simplement transposées à d’autres applications. Ce serait trop général.

Les facteurs décisifs sont toujours le matériau traité, le procédé utilisé, la puissance, la gestion du processus, la circulation de l’air et la conception concrète du système de captage. La découpe laser, le marquage laser, le nettoyage laser et la fabrication additive par laser ne sont pas identiques. Même au sein d’un même procédé, un changement de matériau ou une modification des paramètres de processus peuvent influencer le comportement en matière d’émissions. C’est précisément pour cette raison qu’une bonne solution ne nécessite pas de promesses générales, mais une conception technique rigoureuse.

Ce qu’un bon système d’aspiration doit offrir dans la pratique

Pour aspirer les fumées laser, il ne suffit pas d’une simple circulation d’air dans la pièce. Il est essentiel que les émissions soient captées le plus tôt possible et le plus près possible de leur source. Plus cela est efficace, plus le risque que les particules se dispersent de manière incontrôlée dans l’environnement est faible.

Une solution d’aspiration et de filtration bien conçue peut contribuer à

  • réduire la pollution dans l’environnement de travail,
  • éliminer les émissions fines directement au niveau du processus,
  • maintenir la propreté des zones sensibles de l’installation,
  • réduire les dépôts dans l’environnement,
  • diminuer les coûts de maintenance,
  • et favoriser des conditions plus stables dans la production.

 

Cela peut sembler technique, mais c’est très concret dans la pratique. Lorsque les émissions dans l’environnement sont réduites, la sécurité de fonctionnement s’en trouve souvent améliorée. Et lorsque les processus se déroulent de manière plus propre, la qualité et la disponibilité s’en trouvent souvent renforcées.

L’aspiration des fumées laser comme élément d’une production stable

En fin de compte, il ne s’agit donc pas seulement d’une simple mesure de protection. Quiconque doit aspirer les fumées laser décide en même temps d’une partie de la qualité du processus. Un air pur à la source peut contribuer à protéger les personnes, à maintenir les machines plus propres et à rendre les conditions de production plus fiables.

C’est précisément là que réside la véritable valeur ajoutée. L’aspiration n’est pas un sujet secondaire qui n’intervient qu’après le processus. Elle fait partie intégrante d’une production bien pensée.

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Sources