Projet SCAFOLD

« Smart Cooling Assisted High Power Femtosecond Optimized Laser Drilling of CFRP »

Exploration de nouveaux régimes de perçage laser femtoseconde des composites carbone

Le projet SCAFOLD s’inscrit dans les activités de recherche et d’innovation d’IREPA LASER dédiées aux procédés laser ultrarapides pour le traitement de matériaux composites à haute valeur ajoutée. Il vise à approfondir la compréhension et la maîtrise des interactions entre lasers femtosecondes de forte puissance et composites renforcés de fibres de carbone (CFRP), dans un contexte d’évolution rapide des sources laser de dernière génération.

Les lasers femtosecondes sont aujourd’hui reconnus pour leur capacité à usiner des matériaux sensibles à la chaleur avec une précision élevée et des effets thermiques limités. Appliqués aux composites CFRP, ils constituent une alternative particulièrement pertinente aux procédés conventionnels, en offrant un usinage sans contact, sans usure d’outil et sans sollicitation mécanique du matériau. Néanmoins, l’augmentation récente des puissances et des énergies disponibles sur ces sources ouvre de nouvelles perspectives, tout en soulevant des questions scientifiques et technologiques liées à la maîtrise des phénomènes thermiques en régime de haute cadence.

Une approche originale : l’assistance thermique du procédé femtoseconde

L’originalité du projet SCAFOLD repose sur l’association d’un laser femtoseconde haute puissance à un dispositif de refroidissement de la zone d’interaction laser-matière. Cette approche vise à étudier l’influence d’une évacuation contrôlée de la chaleur sur les mécanismes de perçage par ablation des composites CFRP, dans des conditions de fonctionnement jusqu’ici peu explorées.

En intégrant une assistance thermique adaptée, le projet cherche à lever certains verrous liés à l’utilisation de régimes énergétiques élevés, tout en conservant les atouts intrinsèques du procédé femtoseconde en termes de précision et de qualité d’usinage.

Objectifs du projet

Le projet SCAFOLD poursuit plusieurs objectifs scientifiques et technologiques :

• Explorer les nouveaux régimes d’interaction laser-matière rendus possibles par les sources femtoseconde de forte puissance et de haute cadence.
• Étudier l’apport d’un refroidissement actif pour la maîtrise des phénomènes thermiques lors du perçage de composites CFRP.
• Développer et évaluer des dispositifs d’assistance au procédé (soufflage, extraction des particules) adaptés aux conditions d’usinage ultrarapide.
• Consolider les connaissances nécessaires au déploiement futur de procédés laser femtoseconde plus performants pour le traitement de matériaux composites.

Un projet au cœur des enjeux de l’Institut Carnot MICA et de l’industrie du futur

SCAFOLD s’inscrit dans les axes stratégiques de l’Institut Carnot MICA, notamment dans les domaines des matériaux fonctionnels, des surfaces et interfaces, ainsi que de l’industrie du futur. Il contribue au développement de procédés de micro-usinage laser innovants pour des secteurs tels que la mobilité, l’aéronautique et, plus largement, les applications industrielles nécessitant des solutions d’usinage de haute précision sur matériaux avancés.

À travers ce projet, IREPA LASER affirme son expertise dans la maîtrise des procédés laser femtoseconde et dans l’exploration de solutions technologiques innovantes pour le traitement des composites à haute performance.

IREPA LASER remercie l’Institut Carnot MICA pour son soutien et son financement.