L'art de la découpe au jet d'eau

Après un an de planification; conception; fabrication; et une installation 24 heures sur 24 de 84 heures, "Wake" a fait ses débuts à Times Square le 11 juillet 2018. (De gauche à droite) Jeb Hedgecock, étudiant en sculpture à l'Université de Caroline du Nord-Asheville; les seniors en ingénierie Kyle Ward et Kaitlin Thomas; Sara Sanders, directrice du studio STEAM ; et les ingénieurs seniors Brittany Hand, Zoe Rorvig, Jacob Fink et Elijah Nonamaker composaient l'équipe d'installation. Photo d'Adam Taylor.

Vous ne penseriez pas qu'une histoire impliquant l'art conceptuel et un espace de création universitaire ait beaucoup à voir avec la fabrication de métaux, mais vous auriez tort dans ce cas. En fait, si votre atelier a déjà pensé à étendre ses capacités de découpe avec un jet d'eau, vous voudrez peut-être continuer à lire.

L'histoire commence en 2016 lorsque le département d'ingénierie de l'Université de Caroline du Nord-Asheville avait désespérément besoin d'un atelier agrandi. Il ne disposait que d'environ 1 500 pieds carrés d'anciens équipements de travail des métaux, et le programme s'étendait, accueillant davantage d'étudiants intéressés par le programme de mécatronique de l'école. Les administrateurs de l'université ont reconnu le défi, mais ont également vu une opportunité de faire face à une autre situation. Le département d'art avait également besoin d'un espace de travail élargi, alors les responsables ont suggéré de créer un "espace de création", où les étudiants en ingénierie et en art pourraient travailler côte à côte. Les chefs des deux départements universitaires ont accepté, ont fait des plans pour l'espace, et le studio STEAM (Science, technologie, ingénierie, art et mathématiques) a apprécié son inauguration en décembre 2016.

Le studio est situé hors du campus dans un entrepôt du River Arts District d'Asheville. Les 12 000 pieds carrés. l'espace abrite un atelier de menuiserie et de métallurgie. L'équipement comprend des fraiseuses et des tours CNC, des systèmes de soudage, une découpeuse plasma manuelle, des tours à bois, des scies à ruban, une toupie CNC, une découpeuse laser, une raboteuse, une dégauchisseuse, une ponceuse à large bande et un jet d'eau.

"Il n'y a pas de cabines ou de divisions dans le magasin. Nous espérons que les étudiants apprendront à travailler ensemble lorsqu'ils naviguent dans l'espace et à se soutenir mutuellement, en se donnant des commentaires", a déclaré Sara Sanders, directrice du STEAM Studio et ancienne élève du programme d'ingénierie de l'UNC-Asheville, diplômée en 2011.

Les étudiants et le studio ont été mis au défi à l'automne 2017 lorsque l'artiste conceptuel Mel Chin a présenté son concept artistique appelé "Wake". À l'époque, Chin était membre du Black Mountain College à l'université. (Le Black Mountain College, fondé à Black Mountain, en Caroline du Nord, en 1933, a été organisé autour des principes de l'apprentissage holistique, l'étude de l'art étant au cœur d'une éducation classique en arts libéraux. L'école a produit plusieurs artistes remarquables au cours de ses 24 années d'existence.) Le concept appelait à recréer une figure de proue, qui ressemblait à la chanteuse d'opéra suédoise Jenny Lind de l'USS Nightingale, une expédition du XIXe siècle et un clipper marchand qui devint plus tard un navire de guerre de l'Union pendant la guerre civile. La sculpture serait une coque de 24 pieds de haut d'un navire naufragé avec la figure de proue principalement affichée. La figure de proue aurait également des éléments animatroniques qui bougeraient la tête et la poitrine, reproduisant l'action de la respiration. Le plan prévoyait que la pièce soit exposée à Times Square à New York à l'été 2018.

Sanders a déclaré qu'elle avait contacté le département d'ingénierie pour voir si l'effort d'aide à la création de la sculpture pourrait fonctionner comme un projet de conception senior. Lorsqu'elle a obtenu le OK, le studio s'est pleinement engagé à faire de l'œuvre d'art conceptuel une réalité.

C'est là que le jet d'eau entre en jeu.

Sanders a déclaré que, alors que le studio STEAM cherchait à équiper son nouvel espace de travail, son conseil consultatif industriel était divisé quant au type de table de découpe qu'il devrait obtenir. La moitié recommandait une table de découpe au plasma et l'autre moitié soutenait un jet d'eau.

Quand est venu le temps de voir comment l'équipement pourrait s'intégrer dans les 12 000 pieds carrés. zone, Sanders a déclaré qu'elle s'était rendu compte qu'elle devrait abandonner une partie de son espace de soudage pour accueillir la table. Le jet d'eau, d'autre part, pourrait s'adapter presque n'importe où. Cela a aidé à sceller l'affaire.

STEAM Studio a acheté un jet d'eau abrasif OMAX Maxiem® 1530 avec une zone de coupe de 10 pieds sur 5 pieds. L'équipement dispose d'un système de mouvement linéaire avancé qui utilise des encodeurs numériques pour fournir un retour instantané de la position de la tête de coupe au contrôleur, ce qui aide à la production de pièces précises. Les étudiants et les conseillers peuvent utiliser le logiciel Intelli-MAX de la machine pour concevoir des fabrications et créer des instructions de coupe pour le jet d'eau.

L'artiste Mel Chin et Matt West, membre de la faculté de sculpture de l'UNC-Asheville, vérifient que le revêtement en bois usiné CNC s'accouple avec la poutre WT découpée au jet d'eau. C'était la seule côte qui pouvait tenir dans le studio. Photo de Sara Sanders

Voici quelques-unes des leçons que le STEAM Studio a apprises en travaillant avec le jet d'eau sur "Wake" et d'autres projets :

La polyvalence du jet d'eau est difficile à battre. "Nous avons tout coupé, du métal aux miroirs là-bas", a déclaré Sanders. Étant donné que le jet d'eau contient du grenat abrasif, le jet peut couper divers matériaux, fins ou épais, durcis ou mous, ferreux ou non ferreux, organiques ou synthétiques. (Un intérêt particulier pour de nombreux fabricants de métaux est le fait que le flux abrasif au jet d'eau n'affecte pas le matériau métallique lors de la coupe. Contrairement aux procédés thermiques tels que la découpe au plasma et au laser, le jet d'eau n'a pas de zone affectée par la chaleur.) Chaque matériau pose des défis pour maintenir la précision pendant la coupe ou pour éviter trop de dommages pendant le perçage ; ce dernier n'était pas trop un problème pour l'équipe de STEAM Studio car ils travaillaient avec des matériaux plus durables.

Quel a été l'objet le plus insolite coupé au jet d'eau ? Un fabricant voisin de chaussures aquatiques a demandé au studio de couper plusieurs chaussures en deux. Ils allaient utiliser les chaussures nouvellement coupées dans les présentations de vente pour montrer à quel point elles étaient fabriquées, a déclaré Sanders.

Un jet d'eau est bon pour le prototypage.« Au début, nous avons pu utiliser le jet d'eau pour le prototypage de pièces avec peu d'investissement en ressources humaines. Alors que nous cherchions comment monter la jupe en bois de la figure de proue sur la ferme interne, nous avons utilisé le jet d'eau pour couper des cerclages en acier de 1/8 po à fixer à l'intérieur de la coque en bois. Nous avons également pu couper rapidement des pièces pour la fixation et le gréement », a déclaré Sanders.

Le jet d'eau permet de gagner du temps dans les premières étapes d'un projet grâce à sa précision.La majorité des brides ont été coupées sur l'équipement, ce qui a minimisé les erreurs d'espacement des trous et garanti que les brides d'accouplement avaient des modèles de trous identiques là où les connexions n'étaient pas d'équerre, a ajouté Sanders.

Il aide à initier les nouveaux opérateurs au jet d'eau de manière holistique. Dans le cours d'introduction à STEAM, un cours de niveau étudiant de première année, les étudiants ont la possibilité d'utiliser le jet d'eau sur l'un de leurs projets. Les élèves sont invités à créer un shadowbox en métal qui consiste à couper une cornière et à fabriquer la boîte en la soudant ensemble. Le point focal de la boîte est une conception découpée en 1/8 po. aluminium sur le jet d'eau. Les étudiants dessinent le dessin, utilisent le logiciel Intelli-MAX pour le tracer et créer un programme, le mettent sur la clé USB, le branchent dans le système de contrôle du jet d'eau, fixent les ébauches en aluminium et découpent le dessin.

"Techniquement, ils ne sont pas prêts à utiliser les jets d'eau, mais cela leur permet de comprendre ce qui doit se passer pour couper une pièce", a déclaré Sanders. "C'est la première étape que nous prenons pour le rendre plus accessible."

Une bonne eau est une bonne nouvelle pour la machine de découpe au jet d'eau. Dans le cadre d'une installation au jet d'eau, une analyse de la qualité de l'eau doit être effectuée. Au minimum, le rapport de qualité doit couvrir le total des solides dissous (TDS), la teneur en silice et la valeur du pH. TDS est particulièrement important ; plus le score est bas, plus le fonctionnement interne du jet d'eau est performant.

Dans le cadre de son achat, Sanders a déclaré qu'OMAX fournissait une analyse gratuite de l'eau.

"Il est revenu que nous avions l'une des meilleures eaux qu'ils aient jamais vues", a ajouté Sanders. "Je suppose que c'est pourquoi nous avons toutes ces brasseries qui déménagent ici."

Les touches finales sont apportées à "Wake" avant ses débuts officiels. Photo d'Adam Taylor.

De toute évidence, le STEAM Studio n'utilise pas le jet d'eau comme le ferait un atelier, il n'exerce donc pas autant de pression sur les joints et les tubes internes. Sanders a déclaré que les tâches de maintenance sont limitées à quelques fois par an, un calendrier qui serait plus fréquent dans un environnement de production.

Le jet d'eau peut faire plus que simplement couper. Parfois, il est utile d'étiqueter les fabrications si elles font partie d'un grand assemblage.

"Le jet d'eau était idéal également en raison de la fonction de scribe", a déclaré Sanders. "Là où chaque moitié de nervure comprenait quatre à cinq pièces d'acier, nous avons pu étiqueter chaque pièce. Nous avons également pu tracer des profils d'accouplement sur les pièces. Lorsque des angles complexes se sont réunis sur des brides, nous avons fait tracer le profil à l'endroit où la pièce a été soudée. Cela a permis de gagner énormément de temps dans les processus de disposition, de fixation et de soudage."

La manutention doit toujours faire partie de la conversation lorsqu'il s'agit de tout investissement en capital. STEAM Studio a reconnu qu'il n'utiliserait pas son jet d'eau comme le ferait un fabricant. En conséquence, on n'a pas beaucoup pensé à une sorte de dispositif de manutention de matériaux, comme une grue à flèche.

"Wake" les a mis au défi d'une manière qu'ils n'avaient jamais connue auparavant. L'équipe n'avait pas de chariot élévateur, alors ils ont fini par déplacer 25 feuilles de ¼ po. plaque et six feuilles de 3/8-in. assiette à la main - six paires de mains, pour être exact. L'incorporation de la plaque n'a eu lieu qu'après une modification de la conception d'origine.

"Nous avons donc dû faire tamponner tous les dessins de conception par des ingénieurs en structure à New York, et nous avons travaillé en étroite collaboration avec eux sur la conception de celui-ci. Au départ, nous avions la structure du navire boulonnée dans une base en poutre en I, qui était vraiment une grille de poutres en I. Le même support a été spécifié pour Jenny Lind comme figure de proue ", a déclaré Sanders. "Alors nous avons demandé:" Hé les gars, pouvons-nous trouver un autre moyen de contrebalancer cela parce que nous ne pouvons pas gérer des poutres en I aussi lourdes. ""

Les ingénieurs avaient spécifié les poutres en I pour leur poids uniquement parce que toute la sculpture était autoportante. L'œuvre d'art ne pouvait pas être ancrée dans la rue car il s'agissait d'une voie publique.

Sanders a déclaré que Mountain Steel Co., le fournisseur d'acier du studio basé à Asheville, a été très utile pendant le projet, en particulier lorsqu'il s'agissait de déplacer les pièces vers un parking sur le campus où la sculpture a été rassemblée avant d'être à nouveau démontée et expédiée à New York.

L'un des derniers obstacles auxquels Sanders et l'équipe ont été confrontés avec "Wake" était la nécessité que toutes les soudures soient effectuées par des soudeurs certifiés pour répondre au code de la ville de New York. Malheureusement, trouver des soudeurs possédant les certifications appropriées et capables de fournir les soudures structurelles qui résisteraient à l'examen d'un inspecteur en soudage certifié (CWI) n'a pas été facile en Caroline du Nord, qui n'impose pas l'utilisation de soudeurs certifiés pour un tel travail.

L'équipe de STEAM Studio a finalement trouvé quelqu'un pour faire les soudures, et un inspecteur de New York est venu effectuer des tests ultrasoniques et magnétiques. Avec la note de passage du CWI, la sculpture était prête à être livrée à la Big Apple. À ce moment-là, ce serait la plus grande sculpture jamais réalisée sur Times Square.

Des cerclages en acier et des languettes de montage ont été coupés sur le jet d'eau pour fixer la jupe en bois à la ferme en acier qui constituait la structure interne de la figure de proue de Jenny Lind. Photo de Sara Sanders.

"Wake" a été dévoilé le 11 juillet 2018, après trois jours de travail 24 heures sur 24. Il était associé à "Unmoored", une œuvre numérique en réalité augmentée que Chin a créée en collaboration avec Microsoft. Avec les deux projets artistiques travaillant en tandem, une personne pouvait regarder "Wake" et imaginer qu'il décollait vers le ciel, rejoint par une flottille de bateaux flottant au-dessus de Times Square car il était maintenant couvert par la montée des mers.

"Wake" était exposé à Times Square jusqu'au 5 septembre. Il est entreposé depuis lors, mais il pourrait faire une autre apparition dans une autre grande ville en 2019, selon Sanders.

En attendant, les étudiants en ingénierie et en art utilisent le STEAM Studio pour apprendre exactement ce qu'il faut pour faire des conceptions une réalité.

"Ça a été fantastique", a déclaré Sanders. "Nous avons eu beaucoup d'expériences positives avec la collaboration informelle qui se produit dans un projet tel que 'Wake'."

Le studio a également pu utiliser le jet d'eau lorsque l'école n'est pas en session. Par exemple, le jet d'eau a été utilisé pour découper des géodes pour le département de géologie de l'UNC-Asheville. Ce n'est qu'une des choses que vous faites avec un jet d'eau : vous le mettez au travail.

Joshua Swainston, rédacteur en marketing de contenu, OMAX Corp., a fourni des informations à cette histoire.

STEAM Studio, UNC-Asheville, https://steamstudio.unca.edu

OMAX Corp., www.omax.com