Les tendances et l'avenir de la technologie du jet d'eau

Les débuts des jets d'eau

L'histoire de la découpe au jet d'eau remonte au milieu du XIXe siècle. Au départ, ils étaient utilisés pour éliminer les dépôts d'argile et de gravier. Dès les années 1850, la technologie (hydraulique) rudimentaire de l'époque a été utilisée en Russie et en Nouvelle-Zélande pour extraire le charbon dans les mines. Des formes modifiées de découpe au jet d'eau ont été utilisées pour l'extraction de l'or, plus précisément pour débarrasser les veines d'or de leurs impuretés. La pression de l'eau pour ces applications était d'environ 50 bars (800 psi). La ruée vers l'or aux États-Unis a donné un élan considérable à l'utilisation de la technologie des jets d'eau dans l'exploitation minière. Dans les années 1930, des ingénieurs américains et russes ont optimisé le processus pour nettoyer également les pièces en fonte. Cependant, la pression de l'eau pour ces applications n'était pas encore très élevée, à savoir 100 bars (1 500 psi). La première application "de précision" est apparue dans les années 1930, lorsque les papetiers ont adopté les jets d'eau pour couper des rouleaux de papier (épais) se déplaçant horizontalement.

La technologie du jet d'eau abrasif

La percée "définitive" a eu lieu dans les années 1950. Norman Franz, professeur à l'université de Colombie-Britannique, obtient alors le premier brevet pour une machine de découpe au jet d'eau. Son procédé utilise de l'eau à une pression de 690 bars (10 000 psi). L'ingénieur John Parsons introduit également à cette époque le système de commande numérique (CN) pour découper à haute pression des formes en plastique destinées à l'équipement aérospatial. Utilisant des jets de liquide, les machines effectuaient des opérations à des pressions de 6 900 bars pour découper des produits en plastique destinés à l'équipement aérospatial.

La technologie du jet d'eau abrasif a été principalement développée par Mohamed Hashish. Bien que la découpe au jet d'eau abrasif ait existé avant que cet ingénieur américano-égyptien ne commence à y travailler, son application était limitée au sablage humide. Les développements ultérieurs réalisés par Hashish entre 1970 et 1980 ont permis de découper des matériaux de plus en plus durs avec la plus grande précision. Très rentables d'un point de vue commercial, les jets d'eau abrasifs se sont rapidement répandus dans le secteur de la pierre, où ils jouent aujourd'hui un rôle de plus en plus important.

Les tendances en matière de technologie de découpe au jet d'eau

Que peut-on attendre de la technologie de découpe au jet d'eau dans un avenir (proche) ? Nous résumons ici brièvement les tendances de la technologie du jet d'eau.

Pression plus élevée

L'une des principales améliorations de la technologie du jet d'eau est l'augmentation de la pression. Les jets d'eau modernes peuvent aujourd'hui fonctionner à des pressions allant jusqu'à +/- 87 000 PSI (= 6 000 bars). Une nouvelle augmentation de la pression devrait permettre d'atteindre des vitesses de coupe plus élevées et donc une meilleure efficacité dans la découpe des matériaux. Avec pour résultat non seulement une réduction du temps de travail, mais aussi une amélioration de la qualité de la coupe, avec des bords plus lisses et moins de déformation du matériau. Les développeurs travaillent aussi sur d'autres aspects, cherchant notamment à repousser les limites de la pompe à eau à ultra-haute pression, pour permettre aux jets d'eau de couper les matériaux les plus épais.

Robotique

L'intégration croissante des technologies d'automatisation est une tendance cruciale. Le logiciel qui contrôle les jets d'eau est toujours à la pointe de la technologie, mais les évolutions sont rapides. Les systèmes de commande modernes sont plus intuitifs et plus conviviaux, ce qui permet aux opérateurs de programmer des coupes complexes avec une plus grande facilité. Les lignes de découpe peuvent être optimisées pour minimiser les déchets et améliorer l'efficacité, comme le montre l'exemple de la production alimentaire. En outre, les systèmes de contrôle et de feedback en temps réel permettent de garantir la précision et la régularité des coupes, réduisant ainsi le risque d'erreurs et de retouches. Les jets d'eau automatisés utilisent la robotique et des logiciels avancés pour améliorer la précision de la manipulation des matériaux. Cette tendance permet non seulement de rationaliser les processus de production, mais aussi de garantir des coupes cohérentes et précises, contribuant ainsi à l'amélioration de la productivité globale.

Granulés

Paul Zadach - Granulés

Amélioration des abrasifs

La découpe au jet d'eau a connu une avancée considérable avec l'arrivée des abrasifs, mais là aussi, il y a un potentiel d'évolution. Les abrasifs les plus utilisés sont sous forme de granulés. Ils confèrent au jet d'eau en une force de coupe capable de traverser presque tous les matériaux. De nouveaux abrasifs sont actuellement en test, qui pourraient encore améliorer la vitesse et l'efficacité de la découpe. Et par la même occasion, réduire l'usure des buses. On explore également la possibilité de mélanger des abrasifs existants pour apporter des améliorations (mineures).

Maintenance et IA

L'intégration de l'intelligence artificielle (IA) est une autre piste pour affiner la technologie. Les algorithmes d'IA peuvent analyser les données afin de prévoir les entretiens, ce qui permet d'éviter les temps d'arrêt imprévus et de prolonger la durée de vie de l'équipement. Ces systèmes peuvent également optimiser les paramètres de coupe en temps réel et s'adapter à des variables telles que l'épaisseur et le type de matériau, pour garantir la meilleure coupe possible.

Intégration de l'industrie 4.0

L'intégration de l'Industrie 4.0 constitue également une véritable révolution dans le domaine de la technologie de jet d'eau. L'utilisation de techniques de fabrication intelligentes, connectant les systèmes de découpe au jet d'eau à l'Internet industriel des objets (IIdO) ouvre la voie à la surveillance et l'analyse des données en temps réel. À l'ère de la transformation numérique, cette tendance permet aux fabricants d'optimiser les opérations, d'anticiper les besoins de maintenance (voir l'IA) et d'assurer le bon fonctionnement des machines de découpe au jet d'eau sans compromettre l'efficacité.

Impression 3D

La fonction de la découpe au jet d'eau dans les processus d'impression 3D est une tendance notable qui prend de l'ampleur. En conséquence, la découpe au jet d'eau trouve de nouvelles applications dans des secteurs en pleine croissance. Il devrait être possible d'améliorer l'efficacité et la précision de la fabrication additive en utilisant des équipements de découpe au jet d'eau pour meuler et façonner avec précision les objets fabriqués par impression 3D. C'est un autre témoignage de la polyvalence de la technologie de découpe au jet d'eau.

Systèmes portables

Aujourd'hui, les machines de découpe au jet d'eau sont généralement assez massives. Toutefois, le développement de systèmes à la fois portables et compacts est une tendance qui gagne en popularité. La polyvalence de ces systèmes en termes d'installation et d'utilisation rend la technologie de plus en plus accessible aux petits ateliers et aux entreprises disposant de peu d'espace. La tendance aux conceptions compactes correspond à la demande de solutions de production polyvalentes et rentables en termes d'espace.

Machine de découpe au jet d'eau portable

Shangai Yuanhong - Machine de découpe au jet d'eau portable

Draagbare systemen

Waterjets zijn vandaag doorgaans flink uit de kluiten gewassen machines. De ontwikkeling van systemen die zowel draagbaar als compact zijn, is echter een trend die sterk aan populariteit wint. De veelzijdigheid die deze systemen bieden op het gebied van installatie en bediening, maakt de technologie steeds toegankelijker voor kleinere werkplaatsen en ondernemingen met beperkte ruimte. De trend naar compacte ontwerpen sluit aan op de vraag naar productieoplossingen die veelzijdig en kosteneffectief zijn in termen van ruimte.