Les jets d'eau allient polyvalence et haute précision

Un peu d'histoire

Les technologies de découpe au jet d'eau et au laser sont apparues au 20e siècle et sont deux des techniques les plus utilisées aujourd'hui. Si les deux technologies permettent de découper des matériaux, elles se distinguent par un facteur important : la découpe au laser utilise un laser pour "dissoudre" le matériau, tandis que les jets d'eau utilisent un jet d'eau pour découper le matériau. Les jets d'eau ont d'abord été utilisés par les mineurs pour l'exploitation minière hydraulique. Vu le succès rencontré, la technologie de découpe au jet d'eau a continué à évoluer et se perfectionner, même s'il subsistait quelques doutes ou "défauts à corriger".

Un cap important a été franchi dans les années 1930, avec l'apparition de la découpe ou du débitage à l'aide de jets d'eau très fins. Les premières applications fonctionnaient à faible pression et étaient limitées aux matériaux tendres. La durabilité s'est fortement améliorée dans les années 1970 avec la mise au point d'une buse de jet d'eau avec une ouverture de seulement 0,002 pouce, capable d'atteindre des pressions allant jusqu'à 70 000 psi (1 psi correspond à 0,069 bar). Le développement et le perfectionnement de la technologie à haute pression en 1973 ont jeté les bases de la viabilité commerciale des jets d'eau.

Comment fonctionnent les jets d'eau ?

À l'origine, un jet d'eau comprenait les axes X (gauche et droite), Y (avant et arrière) et éventuellement Z (haut et bas), les axes d'inclinaison de la tête de coupe et un bac de récupération des matériaux. Grâce aux progrès technologiques, il existe aujourd'hui une découpe au jet d'eau à 5 axes (avec l'ajout d'un axe A et d'un axe C), facilement disponible. Le système de commande comprend le logiciel de programmation, l'interface opérateur, les moteurs d'entraînement et un système de de feedback de la position et de la vitesse. La pression du jet d'eau est générée à l'aide d'un système à ultra-haute pression qui comprend une pompe, une tête de coupe et des tuyaux capables de générer une pression très élevée - certaines sources parlent de +/- 94 000 psi / 6 500 bars. Une pompe d'amplification ou une pompe à entraînement direct sont utilisées pour générer une pression élevée qui est convertie en vitesse à travers la petite ouverture de jet.

Comment fonctionne la découpe laser ?

La première machine de découpe laser digne de ce nom a été inventée dans les années 1960. À l'époque, cette technologie était principalement utilisée dans l'industrie aérospatiale pour découper le titane. Au début des années 1990, la découpe laser a également fait son apparition ailleurs. Aujourd'hui, la découpe laser est un procédé très populaire et est utilisée par diverses industries, notamment pour le métal, la pierre naturelle et les matériaux composites. La découpe laser est une technique de découpe à commande numérique capable de découper ou de "scier" des matériaux à l'aide d'un puissant laser par focalisation optique.

Le processus consiste à diriger un faisceau laser vers la pièce à usiner et à utiliser un jet de gaz pour couper, dissoudre, fondre, brûler ou souffler le matériau. Il en résulte une finition de surface de haute qualité. Un laser CNC utilise un processus reposant sur un système de contrôle des mouvements, qui suit un code CNC ou G définissant le motif découpé sur le matériau sélectionné.

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Les avantages des jets d'eau

L'utilisation d'une machine à jet d'eau pour la découpe de la pierre présente de nombreux avantages qui en font un choix judicieux dans de nombreuses industries. Les principaux avantages sont les suivants :

• Polyvalence : la découpe au jet d'eau peut être utilisée avec de nombreux types de matériaux, tels que la pierre, le verre, le métal et les composites. Grâce à cette flexibilité, elle peut donc être utilisée pour une grande variété de projets.
• Précision : sous haute pression, qu'il soit associé ou non à des abrasifs, le jet d'eau peut réaliser des coupes extrêmement précises. Cette précision est importante pour les projets complexes, les formes en 3D, les angles vifs, les sections biseautées et les travaux avec de nombreux détails. Le processus de sciage/découpe permet d'obtenir des résultats supérieurs aux techniques traditionnelles.
• Pas de chaleur = pas de fissures : lors de la découpe de la pierre, il existe un risque de fissures dues à la chaleur ou à l'application d'une force inadéquate. La découpe au jet d'eau est un "processus de découpe à froid", sans chaleur ni charge latérale. Le jet d'eau est dirigé sur de très petits points de la pierre, ce qui élimine le risque de déformation thermique, de fissuration et de tension superficielle, même à très grande vitesse. Avec les jets d'eau, la pierre conserve son aspect d'origine, ce qui est un avantage considérable pour les pierres telles que le granit ou le marbre.
• Découpe sans poussière : l'un des plus gros problèmes lors de la découpe de pierres est la poussière dégagée pendant le processus, en particulier pour les carreaux de céramique, le granit et le marbre. La poussière peut provoquer des problèmes respiratoires chez les travailleurs qui se trouvent à proximité. Avec les jets d'eau, les particules qui se détachent de la pierre se retrouvent en suspension dans l'eau. Sans particules de poussière libérée dans l'air, l'environnement de travail est plus propre et plus sûr.
• Un minimum de déchets : la découpe au jet d'eau est très précise, et entraîne moins de déchets. Cette technologie est donc idéale pour la découpe de matériaux coûteux car elle évite le gaspillage de matière.
• Respect de l'environnement : les jets d'eau n'utilisent que de l'eau et des abrasifs naturels, ce qui crée moins de sous-produits nocifs que les méthodes de découpe chimique ou au laser.
• Gravure : les jets d'eau peuvent non seulement découper la pierre, mais aussi graver des motifs sur n'importe quelle pierre grâce à l'automatisation numérique. La profondeur de la gravure peut être ajustée, ce qui permet d'obtenir des détails et une qualité exceptionnels.

Inconvénients potentiels des jets d'eau

Si la découpe au jet d'eau présente de nombreux avantages, il est essentiel pour l'artisan de considérer également ses éventuels inconvénients :

• Coûts opérationnels : l'investissement initial pour les jets d'eau, les logiciels et les coûts de maintenance peuvent être élevés. Il convient toutefois de noter que ces coûts sont souvent compensés par la précision et la réduction des pertes de matériau.
• Vitesse : la découpe au jet d'eau est généralement légèrement plus lente que d'autres méthodes de découpe, notamment au laser. Ce qui peut avoir une incidence sur le temps nécessaire pour achever la production de grands projets, par exemple.
• Utilisation d'eau (et d'abrasifs) : cette méthode nécessite beaucoup d'eau et d'éventuels abrasifs, ce qui peut poser un problème en termes de durabilité ou de coût.
• Filtration : l'utilisation de la technologie du jet d'eau peut facilement entraîner des blocages si les systèmes de filtration ne sont pas correctement entretenus. Cela peut entraîner une usure excessive et une défaillance de l'équipement. Un entretien adéquat est fortement recommandé.
• Installation complexe : le réglage et le calibrage d'une machine de découpe au jet d'eau peuvent être assez complexes et prendre du temps, et requièrent les services d'opérateurs expérimentés.

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Choisir la bonne machine à jet d'eau

Le choix des bonnes solutions dépend des exigences et des applications visées. Les principaux types de machines sont les suivants

• Machines de découpe à jet d'eau "pure" : ces machines utilisent uniquement de l'eau à haute pression, sans abrasifs. Elles conviennent à la découpe de matériaux moins complexes comme la mousse, le caoutchouc et certains types de plastique.
• Machines de découpe à jet d'eau abrasif : un jet d'eau à haute pression est combiné à un matériau abrasif tel que des granulés. Ce type de machine fonctionne très bien pour la découpe de matériaux bruts tels que la pierre, le métal et le verre, car la technologie gère bien la dureté et la densité parfois exceptionnelles des matériaux en pierre.

Découpe au jet d'eau ou au laser

Les procédés de découpe au jet d'eau et de découpe laser CNC sont tous deux très polyvalents et offrent des niveaux élevés de fiabilité et de précision. Ils produisent un minimum de déchets, garantissent une livraison rapide et une grande qualité grâce à des logiciels avancés et à des équipements haut de gamme. Ils ont tous deux trait de découpe étroit, qui leur permet de réaliser des coupes fines et des formes complexes avec des détails délicats et une précision exceptionnelle. Les différences les plus importantes se situent au niveau des résultats, des applications et des méthodes :

La découpe au jet d'eau est généralement le premier choix pour travailler des matériaux plus épais et plus durs en raison de sa capacité de pression élevée. En revanche, la découpe au laser est généralement plus rapide que la découpe au jet d'eau. En outre, une machine de découpe au laser peut à la fois découper et graver des matériaux, alors qu'une machine à jet d'eau ne peut que découper. L'inconvénient majeur de la technologie laser est que le matériau fond au cours de cette méthode de découpe (thermique), ce qui peut dégager des fumées et des gaz dangereux.