Découpe au laser et découpe au jet d'eau : deux grandes technologies combinées ? Ou sont-elles meilleures lorsqu'elles sont en solo ? Comme toujours, la réponse dépend des tâches en atelier, des matériaux les plus souvent manipulés, du niveau de et finalement le budget d'équipement disponible.
Selon une enquête auprès des principaux fournisseurs de chaque système, la réponse courte est que les jets d'eau sont moins chers et plus polyvalents que les lasers en termes de matériaux pouvant être coupés. De la mousse à la nourriture, les jets d'eau font preuve d'une flexibilité extraordinaire. D'autre part, les lasers offrent une vitesse et une précision inégalées lors de la production de grandes quantités de métaux plus minces jusqu'à 1 pouce (25,4 mm) d'épaisseur.
En termes de coûts d'exploitation, les systèmes à jet d'eau consomment des matériaux abrasifs et nécessitent des modifications de la pompe. Les lasers à fibre ont des coûts initiaux plus élevés, mais des coûts d'exploitation inférieurs à ceux de leurs anciens cousins au CO2 ;ils peuvent également nécessiter plus de formation de l'opérateur (bien que les interfaces de contrôle modernes raccourcissent la courbe d'apprentissage). De loin, l'abrasif à jet d'eau le plus couramment utilisé est le grenat. Dans de rares cas, lors de l'utilisation de substances plus abrasives comme l'oxyde d'aluminium, le tube de mélange et la buse subiront plus d'usure. .Avec le grenat, les composants du jet d'eau peuvent couper pendant 125 heures ;avec l'alumine, elles ne durent qu'environ 30 heures.
En fin de compte, les deux technologies doivent être considérées comme complémentaires, déclare Dustin Diehl, chef de produit pour la division laser d'Amada America Inc. à Buena Park, en Californie.
"Lorsque les clients disposent des deux technologies, ils disposent d'une grande flexibilité pour soumissionner", a expliqué Diehl. "Ils peuvent soumissionner sur n'importe quel type de travail car ils disposent de ces deux outils différents mais similaires et peuvent soumissionner sur l'ensemble du projet."
Par exemple, un client Amada avec deux systèmes effectue le découpage sur un laser. "Juste à côté de la presse plieuse se trouve un isolant résistant à la chaleur coupant au jet d'eau", explique Diehl. "Une fois la feuille pliée, ils placent l'isolant, plient recommencez et faites l'ourlet ou le scellement.C'est une jolie petite chaîne de montage.
Dans d'autres cas, a poursuivi Diehl, les magasins ont déclaré qu'ils voulaient acheter un système de découpe au laser mais ne pensaient pas qu'ils prenaient beaucoup de travail pour justifier les dépenses. jour, nous leur ferons regarder le laser.Nous pouvons réaliser des applications de tôlerie en quelques minutes au lieu de plusieurs heures.
Tim Holcomb, spécialiste des applications chez OMAX Corp. Kent, Washington, qui dirige un magasin avec environ 14 lasers et un jet d'eau, se souvient avoir vu une photo qu'il a vue il y a des années dans une entreprise utilisant des lasers, des jets d'eau et de l'électroérosion à fil.affiche. L'affiche présente les meilleurs matériaux et épaisseurs que chaque type de machine peut gérer - la liste des jets d'eau éclipse les autres.
En fin de compte, "je vois des lasers essayer de rivaliser dans le monde du jet d'eau et vice versa, et ils ne vont pas gagner en dehors de leurs domaines respectifs", explique Holcomb. Il a également noté que puisque le jet d'eau est un système de découpe à froid, "nous pouvons profitez de plus d'applications médicales ou de défense car nous n'avons pas de zone affectée par la chaleur (HAZ) - nous sommes la technologie des microjets.Buse minijet et découpe microjet « Cela a vraiment décollé pour nous.
Alors que les lasers dominent la découpe de l'acier noir doux, la technologie jet d'eau est "vraiment le couteau suisse de l'industrie des machines-outils", affirme Tim Fabian, vice-président du marketing et de la gestion des produits chez Flow International Corp. à Kent, Washington.Membre de Shape Technology Group. Ses clients incluent Joe Gibbs Racing.
"Si vous y réfléchissez, un constructeur de voitures de course comme Joe Gibbs Racing a moins accès aux machines laser car il découpe souvent un nombre limité de pièces dans de nombreux matériaux différents, notamment le titane, l'aluminium et la fibre de carbone", a expliqué Fabian Road. L'un des besoins qu'ils nous ont expliqués était que la machine qu'ils utilisaient devait être très facile à programmer.Parfois, un opérateur peut fabriquer une pièce en aluminium de ¼" [6,35 mm] et la monter sur une voiture de course, mais décider ensuite que la pièce doit être fabriquée en titane, une feuille de fibre de carbone plus épaisse ou une feuille d'aluminium plus fine. ”
Sur un centre d'usinage CNC traditionnel, poursuit-il, « ces évolutions sont considérables ».Essayer de changer de vitesse d'un matériau à l'autre et d'une pièce à l'autre signifie changer les têtes de coupe, les vitesses de broche, les vitesses d'alimentation et les programmes.
"L'une des choses qu'ils nous ont vraiment poussés à utiliser le jet d'eau était de créer une bibliothèque des différents matériaux qu'ils utilisaient, donc tout ce qu'ils avaient à faire était d'effectuer quelques clics de souris et de les faire passer de ¼" d'aluminium à ½" [12.7 mm] fibre de carbone », a poursuivi Fabian. « Un clic de plus, ils passent de la fibre de carbone ½" au titane 1/8″ [3,18 mm]. »Joe Gibbs Racing « utilise beaucoup d'alliages exotiques et de choses que les clients réguliers n'utilisent pas habituellement.Nous avons donc passé beaucoup de temps à travailler avec eux pour créer des bibliothèques avec ces matériaux avancés.Avec des centaines de matériaux dans notre base de données, il existe un processus facile pour les clients d'ajouter à leurs propres matériaux uniques et d'élargir davantage cette base de données.”
SpaceX d'Elon Musk est un autre utilisateur haut de gamme du jet d'eau Flow. "Nous avons pas mal de machines chez SpaceX pour fabriquer des pièces pour les fusées", a déclaré Fabian. Un autre fabricant d'exploration aérospatiale, Blue Origin, utilise également la machine Flow. ne gagnez pas 10 000 de quoi que ce soit ;ils en font un, cinq, quatre.
Pour le magasin type, « chaque fois que vous avez un travail et que vous avez besoin de 5 000 ¼ » de quelque chose en acier, un laser sera difficile à battre », souligne Fabian."Mais si vous avez besoin de deux pièces en acier, trois pièces en aluminium ou quatre pièces en nylon, vous n'envisageriez probablement pas d'utiliser un laser au lieu d'un jet d'eau. Avec le jet d'eau, vous pouvez couper n'importe quel matériau, de l'acier fin à 6″ à 8″ [15,24 à 20,32 cm] d'épaisseur de métal.
Avec ses divisions laser et machines-outils, Trumpf a une position claire dans le laser et la CNC conventionnelle.
Dans la fenêtre étroite où le jet d'eau et le laser sont les plus susceptibles de se chevaucher - l'épaisseur du métal est d'un peu plus de 1 pouce [25,4 mm] - le jet d'eau conserve une arête vive.
"Pour les métaux très, très épais - 1,5 pouces [38,1 mm] ou plus - non seulement un jet d'eau peut vous donner une meilleure qualité, mais un laser peut ne pas être en mesure de traiter le métal", a déclaré Brett Thompson, directeur de la technologie laser et des ventes. Consulting .Après cela, la différence est claire : les non-métaux sont susceptibles d'être usinés au jet d'eau, alors que pour tout métal de 1″ d'épaisseur ou plus mince, "le laser est une évidence. La découpe au laser est beaucoup plus rapide, en particulier dans les plus minces et/ou des matériaux plus durs – par exemple, l'acier inoxydable par rapport à l'aluminium.
Pour la finition des pièces, en particulier la qualité des bords, à mesure que le matériau devient plus épais et que l'apport de chaleur devient un facteur, le jet d'eau gagne à nouveau un avantage.
"C'est peut-être là que le jet d'eau pourrait avoir un avantage", a admis Thompson. "La gamme d'épaisseurs et de matériaux dépasse celle d'un laser avec une zone affectée par la chaleur plus petite.Bien que le processus soit plus lent qu'un laser, le jet d'eau fournit également une bonne qualité de bord constante.Vous avez également tendance à obtenir une très bonne équerrage lorsque vous utilisez un jet d'eau - même une épaisseur en pouces et aucune bavure.
Thompson a ajouté que l'avantage de l'automatisation en termes d'intégration dans des lignes de production étendues est le laser.
« Avec un laser, une intégration complète est possible : chargez le matériau d'un côté et sortez de l'autre côté du système de découpe et de pliage intégré, et vous obtenez une pièce découpée et pliée finie.Dans ce cas, le jet d'eau peut encore être un mauvais choix - même avec un bon système de gestion des matériaux - car les pièces sont coupées beaucoup plus lentement et il faut évidemment composer avec l'eau.
Thompson affirme que les lasers sont moins coûteux à exploiter et à entretenir car « les consommables utilisés sont relativement limités, en particulier les lasers à fibre ».Cependant, « le coût indirect global des jets d'eau est susceptible d'être inférieur en raison de la faible puissance et de la simplicité relative de la machine.Cela dépend vraiment de la qualité de la conception et de la maintenance des deux appareils.
Il se souvient que lorsque Holcomb d'OMAX dirigeait un magasin dans les années 1990, "Chaque fois que j'avais une pièce ou un plan sur mon bureau, ma première pensée était:" Puis-je le faire sur un laser? "Mais avant que je sache avant, nous étions obtenir de plus en plus de projets dédiés aux jets d'eau. Ce sont des matériaux plus épais et certains types de pièces, nous ne pouvons pas entrer dans un coin très serré à cause de la zone affectée par la chaleur du laser ;il souffle du coin, donc nous pencherions vers les jets d'eau - même ce que font habituellement les lasers. Il en va de même pour l'épaisseur du matériau.
Alors que les feuilles simples sont plus rapides au laser, les feuilles empilées en quatre couches sont plus rapides au jet d'eau.
"Si je devais couper un cercle de 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] à partir d'acier doux de 1/4″ [6,35 mm], je préférerais probablement le laser en raison de sa vitesse et de sa précision.La finition – Side Cut Contour – ressemblera davantage à du verre, très lisse.
Mais pour qu'un laser fonctionne à ce niveau de précision, a-t-il ajouté, « il faut être un expert en fréquence et en puissance.Nous sommes très bons dans ce domaine, mais il faut composer avec beaucoup de rigueur;avec des jets d'eau, pour la première fois, Premier essai.Désormais, toutes nos machines disposent d'un système de CAO intégré. Je peux concevoir une pièce directement sur la machine.C'est idéal pour le prototypage, ajoute-t-il. "Je peux programmer directement sur le jet d'eau, ce qui facilite la modification des épaisseurs de matériau et des paramètres."Les paramètres de travail et les transitions sont « comparables ;J'ai vu certaines transitions pour les jets d'eau qui sont très similaires aux lasers.
Désormais, pour les petits travaux, le prototypage ou l'enseignement - même pour un magasin de loisirs ou un garage - le ProtoMAX d'OMAX est livré avec une pompe et une table à roulettes pour un déplacement facile. Le matériau de la pièce est immergé sous l'eau pour une coupe silencieuse.
En ce qui concerne la maintenance, "Habituellement, je peux former quelqu'un au jet d'eau en un jour ou deux et l'envoyer sur le terrain très rapidement", affirme Holcomb.
Les pompes EnduroMAX d'OMAX sont conçues pour réduire la consommation d'eau et permettre des reconstructions rapides. La version actuelle a trois joints dynamiques.C'est une pompe à haute pression, alors prenez votre temps et suivez une formation appropriée.
"Les jets d'eau sont un excellent tremplin vers le découpage et la fabrication, et peut-être que votre prochaine étape sera un laser", suggère-t-il. "Il permet aux gens de découper des pièces.Et les presses plieuses sont assez abordables, elles peuvent donc les couper et les plier.Dans un environnement de production, vous pourriez être enclin à utiliser un laser.
Alors que les lasers à fibre offrent la flexibilité de couper du non-acier (cuivre, laiton, titane), les jets d'eau peuvent couper les matériaux d'étanchéité et les plastiques en raison de l'absence de ZAT.
L'utilisation de la génération actuelle de systèmes de découpe laser à fibre « est désormais très intuitive et le lieu de production peut être déterminé par programme », a déclaré Diehl. « L'opérateur charge simplement la pièce et appuie sur le démarrage.Je viens du magasin et à l'ère du CO2, les optiques commencent à vieillir et à se détériorer, la qualité de coupe en souffre, et si vous pouvez diagnostiquer ces problèmes, vous êtes considéré comme un excellent opérateur.Les systèmes de fibre d'aujourd'hui sont des emporte-pièces, ils n'ont pas ces consommables, ils peuvent donc être allumés ou éteints – coupant des pièces ou non.Il faut un peu de demande d'un opérateur qualifié.C'est Said, je pense que la transition du jet d'eau au laser sera douce et facile.
Diehl estime qu'un système laser à fibre typique peut fonctionner entre 2 $ et 3 $ par heure, tandis que les jets d'eau coûtent environ 50 $ à 75 $ par heure, en tenant compte de la consommation d'abrasif (par exemple, le grenat) et des rénovations de pompe prévues.
Alors que la puissance en kilowatts des systèmes de découpe laser ne cesse d'augmenter, ils deviennent de plus en plus une alternative aux jets d'eau dans des matériaux tels que l'aluminium.
"Dans le passé, si de l'aluminium épais était utilisé, le jet d'eau aurait [l'] avantage", explique Diehl. "Le laser n'a pas la capacité de traverser quelque chose comme de l'aluminium de 1". t bousiller dans ce monde pendant très longtemps, mais maintenant avec des fibres optiques de puissance plus élevée et les progrès de la technologie laser, l'aluminium 1 ″ n'est plus un problème.Si vous avez fait une comparaison des coûts, pour l'investissement initial dans la machine, les jets d'eau peuvent être moins chers.Les pièces découpées au laser peuvent être 10 fois plus nombreuses, mais vous devez être dans cet environnement à volume élevé pour augmenter les coûts.Au fur et à mesure que vous exécutez des pièces mixtes à faible volume, il peut y avoir certains avantages au jet d'eau, mais certainement pas dans un environnement de production.Si vous êtes dans n'importe quel type d'environnement où vous devez faire fonctionner des centaines ou des milliers de pièces, ce n'est pas une application à jet d'eau.
Illustrant l'augmentation de la puissance laser disponible, la technologie ENSIS d'Amada est passée de 2 kW à 12 kW lors de son lancement en 2013. À l'autre extrémité de l'échelle, la machine VENTIS d'Amada (présentée à Fabtech 2019) permet une gamme plus large de traitement des matériaux avec un faisceau qui se déplace le long du diamètre de la buse.
"Nous pouvons effectuer différentes techniques en nous déplaçant d'avant en arrière, de haut en bas, d'un côté à l'autre ou en huit", a déclaré Diehl à propos de VENTIS. "L'une des choses que nous avons apprises de la technologie ENSIS est que chaque matériau a un doux spot - une façon qu'il aime couper.Pour ce faire, nous utilisons différents types de motifs et de mise en forme du faisceau.Avec VENTIS, ça va et vient presque comme une scie ;au fur et à mesure que la tête bouge, le faisceau se déplace d'avant en arrière, de sorte que vous obtenez des stries très lisses, une excellente qualité de contour et parfois de la vitesse.
Comme le petit système à jet d'eau ProtoMAX d'OMAX, Amada prépare un "système de fibre à très faible encombrement" pour les petits ateliers ou les "ateliers de prototypage R&D" qui ne veulent pas pénétrer dans leur département de production alors qu'ils n'ont besoin que de faire quelques prototypes.part. ”
Heure de publication : 09 février 2022