La différence entre la découpe au jet d'eau 2D et 3D

Au début de la découpe au jet d'eau, les applications étaient rares. Les systèmes à jet d'eau initiaux étaient utilisés pour couper des matériaux très fins tels que le papier et, à part des applications extrêmement niches, n'avaient pas leur place dans l'industrie manufacturière traditionnelle.

Le développement continu de cette technologie innovante a été le catalyseur de l'augmentation des taux d'adoption des systèmes de découpe au jet d'eau à travers le monde. Aujourd'hui, les jets d'eau sont monnaie courante dans la fabrication, vus dans des installations allant des petits ateliers de fabrication effectuant des travaux ponctuels aux vastes installations de production de masse. L'évolution des systèmes de découpe au jet d'eau comprend des développements majeurs dans la fonctionnalité multi-têtes et la capacité de découper des pièces en 3D.

L'introduction de systèmes à jet d'eau à 5 et même 6 axes a facilité la capacité d'effectuer des opérations de coupe complexes. Les biseaux, les chanfreins, les préparations de soudure et les trous inclinés sont tous rendus possibles grâce à la découpe 3D. La découpe au jet d'eau n'est plus limitée aux pièces plates. Avec une tête de coupe à 5 axes, des coupes précises peuvent également être réalisées dans des matériaux complexes, non uniformes et asymétriques.

Bien qu'extrêmement bénéfique pour une variété d'applications, la transition de la découpe 2D à la découpe 3D ne va pas sans son lot de nuances qui doivent être prises en compte avant de se lancer dans une découpe.

Fixation. Il s'agit d'une première étape cruciale lors de la préparation de la découpe d'une pièce au jet d'eau. Une fixation appropriée garantit que le matériau ne bouge pas tout au long du processus de coupe, ce qui est essentiel pour maintenir la précision de la pièce.

La fixation de matériaux plats sur une table de découpe au jet d'eau est un processus relativement simple. La table de coupe comprend plusieurs lattes ou grilles qui s'étendent sur toute la longueur du réservoir, servant de base à la coupe. (Alors que les lattes se trouvent couramment sur de nombreux systèmes à jet d'eau, les grilles fournissent une base plus solide pour la pièce et doublent le nombre de points de fixation.) Des pinces sont utilisées pour fixer le matériau à cette fondation, empêchant le mouvement causé par la force du jet et l'agitation de l'eau sous la pièce.

Le processus de fixation des pièces pour la découpe 5 axes sur un jet d'eau est un peu plus délicat. De nombreuses pièces 3D nécessitent des fixations personnalisées pour les maintenir en toute sécurité sur la table de découpe sans interférer avec la trajectoire de la tête de découpe ou le jet stream. Ces types de luminaires prennent du temps à créer. Même avec l'aide d'un logiciel CAM pour concevoir le luminaire, il devra toujours être découpé, construit, installé et testé avant utilisation.

Têtes de coupe et accessoires. Différentes têtes de découpe jet d'eau sont disponibles pour la découpe 2D et 3D. Chacun est adapté à une fonction de fabrication spécifique.

Voici les différents types de têtes de découpe 2D :

La tête de coupe abrasive 2D est livrée en standard sur la plupart des systèmes à jet d'eau. Il coupe perpendiculairement à la pièce ; est capable de mouvement dans les axes X, Y et Z ; et utilise un milieu abrasif pour couper à travers des matériaux durs et épais.

La fixation des pièces sur un jet d'eau 2D est facilitée lorsque des grilles sont utilisées à la place des lattes dans le lit de coupe.

La tête 2D à eau seulement a les mêmes capacités de mouvement que la tête abrasive 2D, mais aucun abrasif n'est utilisé. Développées pour couper des matériaux fins et flexibles, ces têtes à eau uniquement délivrent un jet d'eau extrêmement fin qui peut trancher à travers des matériaux tels que la mousse, le caoutchouc, le tissu et le plastique.

La compensation de conicité est très importante lors de l'utilisation d'une tête de coupe à 5 axes. Lors de la coupe de matériaux plus épais, le flux de coupe peut commencer à se déployer, laissant un cône en forme de V. Bien que ce cône ne soit pas un problème pour la majorité des applications, certains fabricants sont confrontés à des cas où cela doit être éliminé pour atteindre la précision souhaitée. Dans ces cas, une tête de coupe à compensation conique peut être utilisée. Ces têtes de coupe s'inclinent d'un certain nombre de degrés pour régler l'angle du jet de coupe. Avec l'angle de coupe ajusté, le cône est placé sur le côté rebut de la pièce, laissant un bord parfait à 90 degrés (ou à l'angle souhaité) sur le produit final.

Un axe rotatif fait tourner la pièce sur 360 degrés, permettant à la tête de coupe d'accéder à toute la surface du matériau sans avoir à ajuster et repositionner manuellement la pièce. Un axe rotatif peut être utilisé en conjonction avec une tête de coupe à 5 axes, transformant efficacement le jet d'eau en un système de coupe à 6 axes.

surfaire la fête. La découpe 2D au jet d'eau est généralement un processus très sûr et les blessures qui y sont associées sont rares. Alors que la tête de coupe expulse un mélange d'eau et d'abrasif à près de trois fois la vitesse du son, la tête de coupe est toujours dirigée vers le bas, de sorte que le jet est dissipé en toute sécurité dans le réservoir de la machine.

Dans la découpe 3D, la tête de découpe peut être inclinée vers le haut de 90 degrés, créant une situation qui peut nécessiter la mise en œuvre de dispositifs de sécurité supplémentaires. Voici des exemples de fonctions de sécurité disponibles :

Protections en acier autour du périmètre de la table de coupe.

Technologie avancée qui détecte un jet d'eau parasite et éteint la machine avant qu'elle ne quitte la limite du réservoir.

Tapis de périmètre qui empêchent la machine de fonctionner sans opérateur ou qui arrêtent la machine lorsqu'une personne marche sur le tapis.

Des têtes de coupe abrasives 2D et à eau uniquement se trouvent sur cette barre d'écartement.

Des barrières immatérielles qui détectent lorsqu'un objet pénètre dans la zone de coupe et déclenchent l'arrêt de la machine.

Collisions. Les opérateurs coupant à la fois en 2D et en 3D doivent être vigilants pour éviter que la tête de coupe n'entre en collision avec la pièce. Les collisions avec les têtes de coupe sont extrêmement préjudiciables aux marges bénéficiaires car elles nécessiteront probablement des réparations coûteuses et entraîneront des temps d'arrêt coûteux.

Les collisions sont relativement faciles à éviter lors de la découpe en 2D, mais la complexité de la découpe 3D augmente ces risques. Les mécanismes de coupe à cinq axes ont une amplitude de mouvement beaucoup plus large, ce qui équivaut à un potentiel plus élevé d'écrasement. Pour éviter ces incidents, un logiciel intuitif doté de capacités de simulation peut être utilisé pour prévoir les collisions et modifier le programme en conséquence. Alternativement, des capteurs de collision à 5 axes peuvent être fixés à la tête de coupe qui coupera l'alimentation de la machine avant qu'une collision ne se produise.

Il n'existe actuellement aucun procédé pratique pour contrôler la profondeur d'une coupe au jet d'eau. Le flux de coupe ne s'arrête pas une fois qu'il franchit le côté opposé de la pièce. Il continue à couper tout ce qui se trouve sur son chemin jusqu'à ce que le jet d'eau soit dévié ou arrêté. Dans la coupe 2D, ce n'est généralement pas un problème, car la tête de coupe est toujours dirigée vers le bas dans le réservoir où le flux est dissipé par l'eau. (Il est cependant possible que le jet de coupe fasse un trou dans le fond du réservoir s'il reste allumé et dans la même position pendant une longue période de temps.)

Lorsqu'ils travaillent avec une tête de coupe à 5 axes, les fabricants doivent prendre des précautions supplémentaires pour protéger le matériau d'un contact accidentel avec le flux de coupe. Les exemples comprennent:

Pour les pièces cylindriques, telles que les tubes en acier ou les tuyaux en PVC, un matériau sacrificiel doit être placé à l'intérieur du cylindre pour empêcher le flux de coupe d'endommager le côté opposé du matériau. Cela s'applique également à toute pièce 3D contenant des coudes ou des courbes où le flux de coupe pourrait entrer en contact avec la face opposée du matériau une fois que le flux traverse la face d'origine.

Pour les fraisages, il faut tenir compte à la fois de l'angle de coupe et de la profondeur du matériau. Un angle trop extrême ou un trou trop étroit fait que le jet d'eau coupe par inadvertance le côté opposé du matériau, détruisant la pièce.

Alors que la grande majorité des applications au jet d'eau peuvent être réalisées avec la découpe 2D, les entreprises qui traitent régulièrement des pièces 3D et qui nécessitent des coupes biseautées sur des supports plats ont la possibilité d'investir dans la technologie 5 axes. Si un fabricant envisage d'acheter un système de découpe au jet d'eau et souhaite savoir si la découpe 3D est nécessaire pour une application, il doit appeler un fabricant de jet d'eau pour déterminer quelle approche a du sens. Avec des années d'expérience dans l'industrie, les fabricants de jet d'eau sont la meilleure ressource pour déterminer si la découpe 5 axes ou la découpe 2D standard convient à l'application.

Alex Ruegg est spécialiste du marketing de contenu ; Benjie Massara est chef de produit jet d'eau ; et Dennis Toering est directeur du service technique, WARDJet, 180 South Ave., Tallmadge, OH 44278, 330-677-9100, [email protected], www.wardjet.com. WARDJet fait partie du groupe AXYZ Automation, www.axyzautomation group.com.