Quel est le potentiel de la découpe au jet d'eau?

Les découpeuses à jet d'eau ne constituent pas une alternative aux découpeuses laser, mais elles ont leur utilité dans l'atelier. En outre, elles sont de plus en plus précises et rapides, ce qui signifie qu'elles ont acquis une place attitrée dans certaines industries.

TECHNOLOGIE DE COUPE À FROID

La découpe à jet d'eau permet de découper des matériaux sans en modifier la forme, la structure ou la couleur, car il n'y a pas de zone affectée par la chaleur (heat-affected zone ou HAZ). Une pompe à haute pression pulvérise de l'eau à travers une buse sur laquelle est appliquée un rubis ou un diamant (synthétique) à une pression d'environ 4.000 bars. En conséquence, l'eau atteint le matériau à plus de 700 m/s. Elle utilise le principe de la "tête de coupe volante": le contour souhaité de la pièce est suivi sans que la table de coupe elle-même ne bouge.

AVEC OU SANS ABRASIF

La découpe à jet d'eau peut être appliquée avec ou sans abrasif. Avec un abrasif, le jet d'eau peut découper différents types de métal, de bois, de pierre, de céramique, de verre et de matériaux composites. Sans abrasif, il s'agit notamment des matières plastiques, des mousses et du caoutchouc.

De plus, la découpe à jet d'eau 'froid' est la seule technologie de découpe qui permet de découper des plastiques ou des composites. Comme le jet d'eau reste droit pendant un temps relativement long, il est également possible de découper plusieurs feuilles de plastique fines simultanément, par exemple.

Plus le matériau est fragile, plus il faut d'abrasif pour obtenir une coupe optimale. Le sable de coupe est ajouté au dernier moment pour réduire l'usure de la machine. Cette opération s'effectue dans le vide créé dans la chambre de mélange située sous la chambre de pulvérisation. Le mélange d'eau et de sable entre dans le tube de focalisation.

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

Outre le fait que le matériau en feuille n'est pas affecté thermiquement et que la qualité de la coupe est élevée et constante, le diamètre minime du jet d'eau permet également de réaliser des formes de coupe complexes. Comme il n'y a pas de contact direct entre la pièce et la tête de coupe, il n'y a aucun risque d'endommagement. En outre, la découpe à jet d'eau est un procédé non chimique et donc exempt de fumées toxiques.

Avec la découpe à jet d'eau, il est possible d'effectuer une spirale dans la pièce. Dans les matériaux épais, cela permet un gain de temps considérable. Par ailleurs, la découpe à jet d'eau ne produit pratiquement aucune bavure, de sorte que le coût de finition est minime. Cependant, vous devez tenir compte des "déchets" d'eau et d'abrasifs qui doivent être nettoyés.

LA MACHINE proprement dite

Certains fabricants proposent leur machine de découpe à jet d'eau sous la forme d'un concept modulaire. Il est ainsi possible de commencer modestement et d'ajouter d'autres composants au fil du temps.

Comme la pompe haute pression doit délivrer une pression de près de 4.000 bars, elle peut être un facteur de bruit dans la découpe à jet d'eau. Cela dépend en grande partie de la taille de la pompe. Les fabricants sont également constamment à la recherche de solutions pour minimiser ces problèmes.

COÛTS

Il est difficile, voire impossible, de définir le coût de la découpe à jet d'eau. Il existe de nombreux facteurs dont dépend le coût final de l'opération. L'abrasif est l'un des composants les plus coûteux du processus. Comme il est introduit dans le jet d'eau à grande vitesse, la buse et l'orifice en souffrent également. Il y a aussi la vitesse de coupe: elle est nettement inférieure dans la découpe à jet d'eau que dans d'autres méthodes de découpe. Ces dernières années, cependant, certains progrès ont été réalisés dans ce domaine.

Pour accélérer le processus de découpe à jet d'eau, on peut choisir une qualité de coupe inférieure, ce qui a bien sûr un impact sur le résultat final. En même temps, cela consomme moins d'énergie. C'est donc un compromis que chaque utilisateur doit faire.

De plus, le coût de l'énergie (et le coût de l'eau, de l'abrasif ...) est un autre facteur dont dépend fortement le coût final de la coupe – surtout en période d'incertitude.

HISTOIRE

La découpe à jet d'eau trouve son origine dans la sylviculture, où cette technique était utilisée pour transformer le bois abattu en planches. Un abrasif a été ajouté à l'eau pour la première fois dans les années 1970. En 1980, les premières découpeuses à eau abrasive ont été introduites pour couper l'acier, le verre et le béton. Cette technique a d'abord été adoptée par l'industrie aéronautique et aérospatiale (militaire), qui y voyait le moyen d'usiner des métaux à haute résistance comme l'Inconel, l'acier inoxydable et le titane, ainsi que des matériaux composites légers à haute résistance comme le carbone.

Les petites entreprises qui doivent découper de nombreux matériaux différents peuvent tirer profit d'une découpeuse à jet d'eau en tant qu'outil universel

APPLICATIONS actuelles

Aujourd'hui, la découpe à jet d'eau reste une "technologie d'usinage de niche". Les applications actuelles se rencontrent principalement dans les centres de recherche et de développement, où la grande flexibilité d'une découpeuse à jet d'eau se prête parfaitement au prototypage. En effet, de la conception au produit fini, la découpe à jet d'eau ne doit pas prendre beaucoup de temps. Les petites entreprises qui doivent découper de nombreux matériaux différents peuvent tier profit d'une découpeuse à jet d'eau en tant qu'outil universel.

La découpe au jet d'eau est également souvent utilisée dans le secteur (pétro)chimique et dans les laboratoires de recherche (médicale). Dans ces secteurs, la traçabilité devient également de plus en plus importante. Les logiciels les plus récents permettent de créer facilement une base de données précise à cette fin.

INNOVATIONS

Speaking of software: c'est là que les "plus grandes" innovations ont eu lieu ces dernières années dans le domaine de la découpe à jet d'eau – non seulement en termes de possibilités, mais aussi en termes de facilité d'utilisation. La technologie proprement dite existe depuis plusieurs décennies et il n'y a plus grand-chose à améliorer sur le concept de base, affirment les fabricants. Bien entendu, chaque composant est passé au crible pour voir si des innovations sont possibles. Par conséquent, même les matériaux en feuille "plus difficiles" peuvent désormais être découpés au jet d'eau.

Précision

Les fabricants essaient constamment d'améliorer la précision, par exemple. Dans le domaine de la micro-découpe à jet d'eau, il est aujourd'hui possible d'atteindre des précisions allant jusqu'à 2,5 µm. Cependant, ces machines ont un prix d'achat élevé, ce qui ne les rend pertinentes que dans les industries de pointe et de niche.

LA POMPE À HAUTE PRESSION

Comme nous l'avons mentionné précédemment, les fabricants de pompes à haute pression accordent une attention croissante au niveau sonore. Ils mettent également l'accent sur la durabilité et l'efficacité énergétique, qui ne sont pas sans importance à l'heure actuelle. En effet, la découpe à jet d'eau n'est pas exactement une technique de découpe économe en énergie, d'autant plus qu'il s'agit généralement d'un processus relativement lent.

Ces dernières années, les fabricants de pompes ont également accordé une attention croissante à l'accessibilité des composants et à la facilité d'entretien. Par conséquent, il est plus facile de bricoler une telle pompe aujourd'hui qu'il y a quelques années.

Par ailleurs, l'Industrie 4.0 a également fait son apparition dans la découpe au jet d'eau. La surveillance est nettement accrue grâce à l'utilisation de toutes sortes de capteurs. Ainsi, les utilisateurs peuvent également recevoir une notification sur leur smartphone ou par e-mail lorsqu'une action doit être entreprise (par exemple, en fonction du nombre d'heures de coupe).

Avec nos remerciements à: De Tollenaere, IWE et Wouters Cutting & Welding