Les technologies clés

Technologies organisationnelles et d'accompagnement

Découpe par jet d'eau

Fiche Technologie-clé n : 128a

VERSION 3

• Présentation de la technologie
• Objectifs de la technologie
• Environnement technologique

Comprendre la technologie

Définition

La découpe par jet d'eau consiste à utiliser l'énergie cinétique de particules d'eau (pure ou chargée de particules abrasives) projetées à grande vitesse de l'ordre de 1000 m/s sur le matériau à découper. Cette découpe est opérée en appliquant une pression avoisinant les 3800 bars sur un débit d'eau allant de 0,5 à 10 litre(s)/minute et est réalisée par arrachement de matière. La puissance du jet d'eau sous la pression peut être amplifiée en ajoutant des abrasifs, des polymères ou le mélange des deux. En effet, les polymères améliorent la cohérence du jet (moins de diffusion du jet) en permettant, d'une part de conserver l'énergie cinétique du jet et, d'autre part l'amélioration de la découpe en épaisseur plus importantes. Ils permettent également de le rendre monodirectionnel et ce pour un travail plus rapide, de meilleure qualité, de plus grande précision. A ce titre, l'un des polymères les plus utilisés est le "Super-Water" à base de polyacrylamide.

D'un point de vue applicatif, l'utilisation du jet d'eau haute pression pure ou chargée d'abrasifs peut être employés sur une large gamme de matériaux métalliques ou non-métalliques. Sauf pour les matériaux tels que la céramique et la silice, ce dernier n'affecte pas les zones thermiquement.

Techniques mises en oeuvre

Une machine de découpe par jet d'eau peut être utilisée pour découper toute sorte de matériaux, à condition de choisir la tête de découpe adéquate, de régler les paramètres du jet, de définir les commandes numériques nécessaires et d'y adjoindre pour les matériaux durs des abrasifs, polymères ou les deux.

Objectifs de la technologie

Contexte concurrentiel et économique

Les différentes évolutions technologiques enregistrées dans la découpe par jet d'eau et plus particulièrement dans la composition du jet ont permis d'étendre largement les champs d'application. En effet, cet outil semble aujourd'hui émerger pour deux raisons principales : l'évolution technologique élargissant les possibilités de découpe et améliorant les performances ; la découverte de nouvelles applications et marchés en progression (en moyenne 10% par an).

D'un point de vue concurrentiel, la découpe par jet d'eau devrait conquérir des segments de marché là ou les autres techniques concurrentes sont soit inadaptées ou plus coûteuses (ex: laser...). De plus, elle permet une découpe à froid ce qui la positionne fortement sur des marchés tels que l'électronique, le nucléaire... Son caractère stérile semble intéressé les domaines de l'agro-alimentaire

Fonctions remplies :

Les technologies par jet d'eau permettent de découper de nombreux matériaux hétérogènes et homogènes (verre, textile, cuir, céramique, métal, papier, composites, plastiques, nid d'abeille, pierre, carton... ) et l'utilisation en milieu très contrôlé (agro-alimentaire)

Environnement technologique

Technologies concurrentes :

• mécanique classique (poinçonnage, grignotage...)
• laser CO2
• Plasma oxygène
• Oxycoupage
• Electro-érosion
• Ultrasons

Malgré les nombreux avantages que confèrent la découpe par jet d'eau, elle ne permet pas de souder ou de modifier une forme. Elle pose également des problèmes de nuisances sonores. A ce titre, l'utilisation de la découpe par jet d'eau est régie par différentes normes AFNOR.

Evolutions technologiques :

De nombreuses recherches sont menées pour :

• améliorer la qualité des surfaces découpées
• augmenter les profondeurs de pénétration en diminuant les puissances mises en jeu
• améliorer la pérennité des installations et les caractéristiques techniques des composants.

Programmes de recherche :

Programme Brite Euram : Concerted Action /Quality improvement of water cutting