Un numéro de série sur un boîtier, un marquage DataMatrix sur un instrument chirurgical, un logo sur une plaque signalétique : tous ces éléments peuvent être apposés à l’encre, à l’aide d’un autocollant, d’une aiguille ou par projection de lumière. Le marquage laser est la solution idéale lorsque la marque doit résister au lavage, aux solvants, à l’autoclave ou à une utilisation intensive pendant vingt ans, et lorsque la pièce ne doit pas être manipulée. Il ne s’agit toutefois pas d’une méthode unique, mais d’un ensemble de procédés complètement différents.
Ce texte organise ces données dans deux tableaux. Le premier décrit les transformations physiques subies par le matériau lors du marquage laser — du recuit de l'acier à la coloration du titane — et indique les procédés entraînant une perte de matière et ceux où elle est préservée. Le second compare le laser au micro-pointage, à la découpeuse, à l'impression jet d'encre et à l'étiquetage, en utilisant les mêmes colonnes : consommables, durabilité, temps, coût, contact avec la pièce et compatibilité avec le codage.
Enfin, voici une liste des situations où les lasers ne sont pas l'outil le plus approprié. Ces données sont basées sur les publications des fabricants de lasers et les recommandations de GS1.
Marquage laser ou gravure : quelle est la différence ?
Dans le langage courant, les termes « gravure » et « marquage » sont souvent utilisés comme synonymes. En technologie, la différence est pourtant nette. La gravure consiste à enlever de la matière : un faisceau vaporise du métal ou du plastique, créant ainsi un creux. Le marquage, quant à lui, consiste à modifier l’aspect d’une surface, soit sans creux, soit avec un creux négligeable — par oxydation, décoloration, moussage ou enlèvement d’une fine couche.
Cette différence détermine si le marquage modifie les dimensions et la rugosité de la pièce, sa résistance à la peinture et le temps nécessaire à celle-ci. Par conséquent, cet article traite du marquage en général, tandis que la gravure profonde sur métal est abordée séparément dans la section consacrée à la noirceur, la profondeur et la durabilité de la gravure (source en polonais) .
Aujourd'hui, le marquage industriel des métaux s'effectue presque toujours au laser à fibre (le faisceau est formé dans une fibre de verre dopée), d'une longueur d'onde de 1064 nm. Les plastiques, le verre et les matériaux organiques peuvent également être marqués grâce aux lasers CO₂ (10,6 µm) et UV (355 nm). Selon les fabricants de machines de marquage, les UV rompent les liaisons chimiques sans faire fondre le matériau, d'où le terme de « marquage à froid » ; les lasers à fibre et CO₂ fonctionnent principalement par la chaleur.
Marquage laser des métaux et des plastiques : six méthodes en un seul tableau
Les six procédés ci-dessous diffèrent par leur action sur la surface. Le choix dépend du matériau, du contraste souhaité et de l'utilisation ultérieure de la pièce.
| Méthode | Que devient le matériau | Matériels | Effet | Pertes matérielles | Source laser |
|---|---|---|---|---|---|
| recuit | La surface est chauffée jusqu'au point de fusion, une couche d'oxyde se forme. | Acier inoxydable, acier, titane (seulement ceux-ci selon le fabricant du laser) | marque noire, brun foncé ou grise | Aucun ; l’oxyde, selon lui, généralement en dessous de 300 nm | Fibre, balayage plus lent (JPT), mise au point décalée (fabricant du laser) |
| Ablation de la coquille | En retirant une fine couche supérieure, on expose le substrat. | métaux en aluminium anodisé, peints, plaqués, chromés | Contraste entre le revêtement et le substrat | Seul le revêtement | Fibres ; également CO2 sur l'anode |
| Carbonisation | Pyrolyse locale, produits de carbone foncé dans le matériau | plastiques légers (PC, ABS, PA), bois, cuir, papier | Panneau foncé sur fond clair | Néant ou négligeable | Fibre, CO2 (sous UV, la marque foncée est due à un changement de couleur photochimique) |
| Mousseux | Fusion partielle et gazéification, bulles diffusent la lumière | Matériaux sombres | Un panneau lumineux, légèrement convexe | Aucune ; élévation de 20 à 40 µm selon le fabricant de la machine | Fibres (MOPA réduit la formation de mousse) |
| Suppression d'une couche | Évaporisation de la couche supérieure du stratifié, du film ou du vernis bicouche | Gravure sur films laminés, feuilles métalliques, papier multicouche, matériaux bicolores | Couleur de la couche de support | couche supérieure | CO2, fibres |
| Couleur (MOPA) | Épaisseur d'oxyde contrôlée, couleur issue de l'interférence en couche mince | Acier inoxydable, titane | Or, marron, violet, bleu et autres | Manque | MOPA à fibre avec temps d'impulsion réglable |
Le noir et la couleur correspondent à une même couche d'oxyde d'épaisseur variable : selon JPT, la couleur change tous les quelques dizaines de nanomètres, et selon les fabricants de machines de marquage, l'obtention de couleurs reproductibles nécessite une source MOPA à durée d'impulsion réglable. Les paramètres de recuit et la source MOPA sont décrits dans le texte sur la gravure sur métal mentionné ci-dessus.
Trois méthodes intermédiaires sont applicables aux plastiques. L'effet obtenu dépend du polymère, du colorant et de la longueur d'onde, et non de la puissance : selon le fabricant du système de marquage, le polyéthylène et le polypropylène réagissent mal à 1064 nm et nécessitent des additifs ou un traitement UV. Le choix de la longueur d'onde adaptée à un matériau spécifique est abordé dans l'article consacré au marquage laser des plastiques .
Durabilité du marquage : abrasion, produits chimiques, température et mesures à prendre après le marquage
La durabilité du marquage laser ne se résume pas à une seule valeur : elle dépend de la méthode indiquée dans le tableau ci-dessus et des contraintes auxquelles la pièce sera soumise. Aucune des sources citées ne fournit de nombre précis de cycles d’abrasion ; nous n’en indiquerons donc pas non plus.
Abrasion. La marque recuite est intégrée à la couche d'oxyde et disparaît donc lors du ponçage. Selon le fabricant de la machine laser, la gravure en creux est « extrêmement résistante aux agressions extérieures ». Si la pièce est poncée ou grenaillée après le marquage, celui-ci sera endommagé ; un marquage ou une gravure en profondeur après traitement est donc nécessaire.
Chimie et température. Selon le fabricant du marquage, les marquages UV sur les matériaux médicaux résistent aux solvants, aux autoclaves et à l'abrasion, tandis que la tampographie peut s'estomper ou se décoller après stérilisation. JPT indique que la stérilisation à la vapeur à 134 °C constitue un test d'exposition pour un marquage recuit sur acier. La passivation fait exception : selon un document technique d'un fabricant de lasers, l'acide nitrique « efface malheureusement aussi les marquages laser », et un autre fabricant a fait une expérience similaire ; la séquence des opérations pour les codes est décrite dans le texte relatif au marquage des métaux, accessible via le lien ci-dessous.
Peinture, galvanisation, revêtements. Un marquage plat n'est plus visible sous la peinture ; un code sous une fine couche de conversion peut être lisible, mais cela doit être vérifié à l'aide d'un vérificateur, et non à l'œil nu. En règle générale : déterminez la séquence des opérations à l'avance et effectuez le marquage après le traitement de surface final. Si cela s'avère impossible, choisissez la méthode présentant un défaut.
Résistantes aux UV et aux intempéries, les étiquettes intégrées à une structure en oxyde ou en plastique ne se décolorent pas comme une peinture, car elles ne contiennent pas de pigments susceptibles de se dégrader. Selon le fabricant, elles se décollent, se décolorent et bavent sous l'effet de la chaleur et des produits chimiques ; GS1 précise qu'elles ne conviennent pas aux produits stérilisés à la chaleur.
Six techniques de marquage côte à côte : laser, micropoint, découpe, jet d’encre, étiquette
On associe généralement le laser au fraisage. Cependant, en milieu professionnel, il est également utilisé en concurrence avec le micro-percussion, l'impression jet d'encre (CIJ) et l'impression d'étiquettes ou par tampographie. L'évaluation de la qualité repose sur le livre blanc du fabricant de lasers (2020), les documents du fabricant de marquage et les directives GS1 ; la comparaison est présentée dans deux tableaux comportant les mêmes lignes.
| Technique | Consommables | Durabilité | Place à l'art |
|---|---|---|---|
| Laser à fibre (1064 nm) | Aucun ; électricité, vitres de protection périodiques et filtres d'échappement | Durable | Très court – DataMatrix complet en moins d'une seconde |
| Laser CO2 (10,6 µm) | Tube à durée de vie limitée, optique, préparation du métal (CerMark et similaire) | Résistant aux matières organiques et aux revêtements ; sur métal nu uniquement après préparation. | Peu de plastique, de bois et de verre ; plus de métal avec préparation |
| Micro-pointe (pointage) | Stylet (aiguille) | Très durable ; résiste aux traitements post-placage | Long – 3 à 8 secondes par caractère |
| Graveur mécanique (coupeur) | Fraises, avec ou sans liquide de refroidissement | Durable, profond | Long, s'allonge avec la profondeur |
| Jet d'encre / CIJ | Encre, solvant, filtres, élimination | Périssable ; « peut s'user avec le temps » | Très court, marquage en mouvement |
| Étiquetage / tampographie | Étiquettes, rubans adhésifs, tampons, peintures, solvants, films | Limité ; les étiquettes se décollent et s’effacent, le tampon se décolore après stérilisation | Application courte, mais l'impression et le collage sont inclus. |
| Technique | Coût unitaire | Contactez-nous pour plus de détails | Documentation (codes 2D) |
|---|---|---|---|
| Laser à fibre (1064 nm) | Faible après amortissement ; coût d'achat élevé (achat $$$$, exploitation $) | Sans contact, la pièce n'a pas besoin d'être fixée de manière rigide. | DPM type A selon GS1 (modules combinés), vérification selon ISO/IEC TR 29158 |
| Laser CO2 (10,6 µm) | Faible teneur en matières organiques ; la préparation augmente le coût des métaux | sans contact | Codes sur étiquettes, films laminés, plastiques, verre ; pas sur métal nu |
| Micro-pointe (pointage) | Achat et fonctionnement à faible coût | Contact et force ; la pièce doit être fixée ; bruit | DPM type B (modules non connectés) ; GS1 le permet, mais avec un module minimum plus grand que pour le laser |
| Graveur mécanique (coupeur) | Moyen ; temps d'outillage et de machine | Contact, forces de coupe, serrage | Les codes 2D sont difficiles à maîtriser : la largeur de l’outil est limitée par le module, plutôt que par les inscriptions et les échelles. |
| Jet d'encre / CIJ | Faibles dépenses d'achat et de fonctionnement (dépenses récurrentes, souvent mensuelles) | sans contact | Codes imprimés, évalués selon la norme ISO/IEC 15415 ; la lisibilité dépend du support et du temps. |
| Étiquetage / tampographie | Faible coût unitaire, mais coût constant des matériaux et modification du modèle = nouvelles plaques | Coller ou presser le tampon | Le label porte le symbole GS1 « idéal », mais pas pour la stérilisation à la chaleur. |
Deux points importants sont à retenir. Premièrement, le temps d'impression : moins d'une seconde par caractère contre plusieurs secondes pour la fibre optique, selon le fabricant du système de marquage, ce qui implique une organisation différente des stations de production. Deuxièmement, le coût : d'après le fabricant du système de marquage, un laser coûte deux à trois fois plus cher à l'achat qu'une imprimante à jet d'encre, mais des coûts d'exploitation réduits permettent de diminuer le coût total. Le fabricant estime le retour sur investissement d'un système à fibre optique par rapport à un système à jet d'encre continu (CIJ) entre dix-huit et trente-six mois. Ces estimations proviennent du fabricant de lasers ; il convient de les calculer en fonction de votre propre volume d'impression.
Quand le laser n'est pas le meilleur choix
Le tableau ci-dessus est favorable au laser, voici donc les exceptions.
- Inscriptions jetables de grande taille sur emballages en vrac ou palettes : l’impression jet d’encre ou les étiquettes sont moins chères à l’achat et suffisamment durables pour durer plusieurs semaines, soit la durée de vie du carton.
- Les matériaux insensibles à la longueur d'onde de 1064 nm comprennent le polyéthylène et le polypropylène purs sans additifs, le verre et les plastiques transparents (la fibre les traverse), ainsi que le métal nu sous CO2. Il est possible de contourner ce problème grâce à l'utilisation d'UV, d'additifs actifs pour laser ou d'une préparation spécifique, mais cela augmente le coût de la machine ou du procédé.
- Marquages très profonds et résistants à la charge (numéros sur les pièces forgées, marques sur les pièces soudées et grenaillées) : une fraise à micro-points ou à fraiser permet d’obtenir une profondeur plus rapidement que plusieurs passages laser, et le document technique souligne que le martelage par points résiste aux procédés de post-placage.
- Modification de la couleur de l'enseigne à la demande du client : le CIJ permet de choisir la couleur de l'encre ; le laser donne le résultat du matériau (sur PVC, seule l'enseigne dorée est disponible).
- Marquage occasionnel dans un petit atelier : le coût d'achat et les exigences en matière de santé et de sécurité d'un laser de classe 4 ne sont pas répartis sur un nombre d'heures suffisant – alors externaliser le service est plus raisonnable ; le calcul du seuil se trouve dans le texte sur l'opportunité d'externaliser la gravure laser (source en polonais) .
Il reste le PVC et d'autres matériaux chlorés : un laser les marquera, mais selon le fabricant du système de marquage, ils libèrent du chlore qui, combiné à la vapeur d'eau, crée de l'acide chlorhydrique ; un système d'échappement avec filtre chimique est une « exigence fondamentale », et les filtres sont remplacés plus fréquemment que pour les autres matériaux.
Codes, numéros et normes : les exigences d’un marquage permanent
Pour la plupart des entreprises, le marquage laser permanent se traduit concrètement par un code DataMatrix ou un numéro de série lisible par un scanner, et non par un humain. Des normes s'appliquent : la norme ISO/IEC 16022 définit le DataMatrix, la norme ISO/IEC 15415 évalue la qualité des symboles imprimés et la norme ISO/IEC TR 29158 évalue la qualité des symboles marqués directement (DPM). GS1 estime que la norme 15415, à elle seule, est insuffisante pour évaluer les codes DPM.
La norme GS1 distingue deux types de marquage direct : le type A, avec modules connectés (laser, gravure), et le type B, avec modules détachables (micropoint). Pour les petits dispositifs médicaux marqués au laser, les lignes directrices GS1 spécifient une taille minimale de module de 0,100 mm, et de 0,200 mm pour un micropoint ; le laser peut ainsi intégrer un code lisible dans un espace réduit. Pour les dispositifs médicaux réutilisables, le règlement MDR exige un support d’identifiant unique (UDI) apposé de façon permanente sur le dispositif lui-même, après chaque retraitement.
Un vérificateur de code est différent d'un lecteur : le lecteur indique que le code a été lu aujourd'hui, tandis que le vérificateur précise sa classe et sa marge. Le contraste, la taille du module par rapport au point et la lisibilité après traitement sont abordés dans l'article consacré aux machines de marquage des métaux et aux codes DataMatrix .
Quelle machine est utilisée pour le marquage laser des pièces ?
Pour les métaux, les métaux revêtus et les pièces en plastique, un marqueur à fibre optique stationnaire avec une tête galvanométrique (composée de deux miroirs qui guident le faisceau sur la zone de travail sans déplacer la table) est suffisant. Le marqueur à fibre optique RBZ 2020, avec sa source Raycus de 50 W et son champ de 200 x 200 mm, en est un exemple. D'après le site web du fabricant, il permet de réaliser des codes-barres, des codes QR, des numéros de série et des logos sur les métaux et certains plastiques, ainsi que des plaques signalétiques. Les spécifications complètes sont disponibles sur la page produit.
Pour les matériaux thermosensibles, le verre et l'électronique, un laser UV, fonctionnant à 355 nm et marquant sans fusion, est plus approprié. Le marqueur UV RBZ 1515UV est proposé au prix indicatif de 19 512,00 PLN HT (configuration spécifique au procédé). Ces deux modèles, ainsi qu'un axe rotatif optionnel pour les pièces cylindriques, sont disponibles dans la gamme de marqueurs laser Roboteus . Le prix du RBZ 2020 dépend du procédé : le matériau, le type de marquage et la classe de code requise influencent davantage la configuration que la puissance.
Note de sécurité : une tête galvanométrique ouverte est un laser de classe 4, tandis que la même machine dans un boîtier entièrement fermé avec des dispositifs de verrouillage peut être un produit de classe 1 selon la norme PN-EN 60825-1. Le faisceau de 1064 nm étant invisible, le port de lunettes de protection adaptées à la longueur d’onde et l’utilisation d’une hotte aspirante ne sont pas une simple formalité ; le choix du boîtier, des lunettes et de la hotte aspirante est décrit dans le texte relatif au choix d’un marqueur laser (source en polonais) .
Foire aux questions
Quelle est la différence entre le marquage laser et la gravure laser ?
La gravure enlève de la matière et crée un creux ; le marquage modifie l’aspect de la surface avec peu ou pas de perte, par recuit, décoloration, formation de mousse ou élimination du revêtement. La gravure résiste à la peinture et au ponçage superficiel ; un marquage plat, lui, ne résiste pas, mais il ne modifie ni les dimensions ni la rugosité de la pièce.
Le marquage laser est-il permanent ?
Oui, à condition que la méthode soit choisie en fonction des traitements ultérieurs de la pièce. Selon JPT, un marquage par recuit sur acier résiste à la stérilisation à la vapeur, tandis que les marquages UV sur plastique résistent aux solvants et à l'autoclavage. Cependant, ils ne résistent ni au meulage ni, d'après le fabricant du laser, à la passivation à l'acide nitrique ; il est donc impératif de définir la séquence des opérations avant le marquage.
Comment fonctionne le marquage laser couleur ?
La couleur sur l'acier inoxydable et le titane provient d'une couche d'oxyde d'épaisseur contrôlée : elle résulte d'interférences lumineuses au sein de cette fine couche et, selon la théorie JPT, varie de quelques dizaines de nanomètres. L'obtention de couleurs reproductibles nécessite une source MOPA à durée d'impulsion réglable. Les paramètres et les limitations sont décrits dans le texte relatif à la gravure laser sur métal (source en polonais) .
Un laser CO2 peut-il marquer le métal ?
Le métal nu réfléchit un faisceau de 10,6 µm – selon le fabricant de la machine de marquage, le marquage du métal avec un laser CO2 est presque impossible et nécessite une préparation céramique, tandis que la fibre convient au marquage en série de l'acier ou de l'aluminium ; son fonctionnement et le coût pour contourner la préparation sont décrits dans le texte sur la gravure laser sur métal (source en polonais) .
Laser ou micropoint pour les numéros de série sur acier ?
Le laser est la solution idéale lorsque le temps est compté et que les codes sont petits : selon le fabricant, la matrice DataMatrix complète est créée en moins d’une seconde, tandis que le micro-marquage nécessite plusieurs secondes. Si le marquage doit être profond et résistant au plaquage ou au grenaillage, le micro-marquage est très durable, toujours selon le fabricant du laser, mais plus lent et exige la fixation de la pièce.
Le marquage laser nécessite-t-il une extraction ?
Oui. Les métaux produisent des poussières d'oxyde, les plastiques des fumées, et le PVC, selon le fabricant du système de marquage, du chlore qui, au contact de l'humidité, forme de l'acide chlorhydrique. Un système d'aspiration équipé d'un filtre HEPA et d'un compartiment de traitement chimique protège l'opérateur, les optiques et la machine elle-même.
Sources
- https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/znakowarka-fiber-rbz-2020/
- https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/
- https://jpt-laser.com/applications/laser-annealing-marking/
- https://ref.gs1.org/guidelines/datamatrix/
- https://webgate.ec.europa.eu/udi-helpdesk/en/udi-carrier/direct-marking.html
- https://www.ciop.pl/CIOPPortalWAR/file/99433/Ochrona_przed_promieniowaniem_laserowym_MatInf_M.Okrasa_I.PN.06.pdf
- https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/rbz1515uv/
Note de la rédaction
Les déclarations des fabricants citées dans ce texte proviennent de leurs publications et sont susceptibles d'être modifiées ; veuillez vérifier les prix catalogue auprès du fabricant avant toute décision. L'effet, la durabilité et la durée du marquage dépendent de la machine, du matériau, du revêtement et des paramètres utilisés ; avant toute mise en œuvre, effectuez des essais sur vos propres composants. Ce texte ne remplace pas les instructions du fabricant ni les réglementations en matière de santé et de sécurité au travail relatives à l'utilisation des lasers, notamment celles de classe 4.