Découpe jet d'eau : comment être flexible et gagner en productivité ?

Découvrez à travers ce reportage l'enjeu de la flexibilité et de la productivité dans le domaine du jet d'eau.
Les aspects machines y sont abordés sous l'angle de la durabilité de l'équipement et de sa fiabilité, complétés par l’expérience terrain de Cyril Perigot, Directeur Commercial de la société Française LDSA, spécialisée dans la fabrication de machines de découpe jet d'eau.

Multi-ponts
L'industriel fait un choix de format pour sa machine en fonction de ses marchés actuels et parfois sans prendre en compte les productions ou demandes exceptionnelles. Le choix de la machine limite souvent sa capacité à produire et donc les nouvelles opportunités de marché.

Prenons un exemple concret :
Un sous-traitant dispose de 2 machines de découpe jet d'eau d'un format de table de 2 x 3 mètres. Les 2 machines pourraient être remplacées par une seule découpe jet d'eau de 2 x 6 mètres, avec 2 ponts et sur chaque pont une ou plusieurs têtes de découpe. Le sous-traitant gagnerait en souplesse car il pourrait avoir 2 zones indépendantes pour produire. Et quand il a besoin d'une table plus grande, le sous-traitant peut utiliser la machine sur toute sa dimension. Cette solution lui permet ainsi, sans limiter sa capacité de production, de produire des tôles ou autres matières jusqu'à 6 mètres là où il était limité à 3 mètres !

Et Cyril Perigot d'ajouter, « nous avons installé chez un client une machine de 13 mètres, avec 2 ponts, avec sur chaque pont une tête 3 axes et une tête 5 axes, 2 pupitres de Commande et 2 CN (un pour chaque pont de la machine) et on aurait pu ajouter un 4ème axe pour la découpe de tube ! C'est une machine ultra-polyvalente qui peut produire jusqu'à 13 mètres. C'est une machine qui peut aussi être très productive avec 2 zones de production flexibles et adaptatives, et l'utilisation de 2 têtes sur chaque zones ».

Multi-zones de travail
Il est tout à fait possible dans le cas d’une jet d’eau de mettre en place des zones de travail différentes. Ainsi, l’installation d’une barrière immatérielle permet de couper la machine en 2 avec un seul pont. Pendant que la machine découpe, l'opérateur peut réaliser du chargement/déchargement en temps masqué sur la zone inactive ; l'opérateur reste néanmoins protégé. L'industriel peut aussi travailler sur l'ensemble de la machine si nécessaire.

LDSA propose des options « cumulatives » pour avoir une machine sur mesure à la fois flexible et productive : multi-ponts, multi-zones, multi-têtes, multi Commandes numérique (CN), etc.
 

C'est un cas d'école quand l'industriel n'arrive pas à suivre les cadences de production nécessaires avec la machine de découpe au jet d'eau qu'il dispose. Une solution peut être l'ajout d'une tête de découpe, qui va lui permettre de produire plusieurs pièces en même temps (doublement de la capacité de découpe). Cette solution multi-têtes peut parfaitement correspondre à une entreprise qui a des séries de pièces à fabriquer. En effet, les 2 têtes de découpe produisent en même temps 2 pièces.

Et Cyril Périgot de donner l'exemple d'une installation : « dans la découpe de laine de roche, nous avons fourni une machine avec 15 têtes en quinconce pour découper des bandes. Le multi-têtes, c'est la réponse à l'industriel qui veut produire plusieurs fois une pièce en même temps et qui cherche la productivité. Il est à noter que les machines LDSA sont prévues pour travailler en 3 postes (3/8) de production ».

LDSA propose ainsi des solutions multi-têtes adaptées aux besoins du client avec :

• des chariots de têtes indépendants ou non,
• la mise en œuvre d'une ou plusieurs pompes. Exemple d’un cas où le débit souhaité est de 2 litres/minute et par têtes à la pression demandée : dans cette situation, avec 4 têtes de découpe, le débit nécessaire de la pompe doit être de 8 litres par minute. Il est alors important de réfléchir à la mise en œuvre de plusieurs pompes (qui apporte entre autre, une sécurité en cas de panne),
• le dimensionnement du nombre de tête en fonction des caractéristiques techniques ou du souhait du client.
   

Les machines de découpe au jet d'eau peuvent subir des vibrations, doivent être capable de supporter de lourdes charges (découpe de forte épaisseur), et ont bien sûr, des risques importants de corrosion dû à l'eau et l'abrasif utilisé. La conception d'une machine de découpe au jet d'eau est donc essentielle pour tenir dans le temps en situation de production.

Cyril Périgot détaille les aspects sur lesquels LDSA a travaillé pour offrir une machine durable et plus étanche aux attaques liées à cette technologie :

• « le Bac des machines LDSA est en inox pour éviter la corrosion,
• Les bacs sont désolidarisés du châssis pour limiter l'impact des vibrations, l'ennemi du jet d'eau,
• Les Bacs et châssis peuvent être renforcés, pour supporter de plus lourdes charges si besoin (Charge acceptable en standard 2T/m²),
• le guidage prismatique avec patins précontraints à jeu nul, avec vis à bille sur l'axe Z, des pignons/crémaillères sur les axe X et Y et l'utilisation des moteurs haut de gamme Brushless FANUC,
• l'armoire électrique est conçue et fabriquée par et chez LDSA, avec des éléments haut de gamme (Schneider, Legrand….)
• les soufflets sur le pont sont inclinés pour que l'abrasif reste le moins possible et faciliter le nettoyage,
• le passage des tuyaux haute pression, des gaines et des câbles électriques est optimisé et sur-protégé, avec un minimum d’éléments à l’extérieur du châssis de la machine. Ceci afin d’éviter les usures prématurées de ces éléments, car ils seront ainsi le moins possible en contact avec l’eau et l’abrasif.
• une vraie commande numérique (CNC) du fabriquant FANUC (Fiabilité, compatibilité des pces pendant 25 ans…),
• le Système de Ballast LDSA intégré OU Externe fait varier le niveau d'eau en automatique pour travailler en mode immergé sans bruit , et sans brouillard de découpe,
• des installations totalement abouties, avec une protection accrue des câbles, tuyauteries…etc, reliant les différents éléments de l’installation (Alimentation d’abrasif, pompe, machine….etc.)
• et beaucoup d'autres composants sélectionnés pour leur robustesse. »
   

Deux technologies de pompes existent pour la découpe jet d'eau : la pompe à action directe (ou pompe à piston) et la pompe à multiplicateur de pression. La première est moins économe parce que lorsque le jet est coupé, la pompe continue de tourner et de consommer de l'eau et de l'électricité. D'un point de vue maintenance, la pompe à piston est également plus onéreuse dans le temps.

A contrario, sur une pompe à multiplicateur, la pompe s'arrête dès que le jet d'eau est coupé, limitant ainsi les consommations en eau, en pièces détachées, et en électricité.

Sur cet aspect, Cyril Perigot précise : « nous privilégions sur nos machines les pompes à multiplicateurs pour leur fiabilité, et leur rendement. C'est LA pompe de production. » et d'ajouter « nos machines jet d'eau seront équipées des meilleures pompes à multiplicateurs de pression du Monde, allant de 3800 bars à 6200 bars, fabriquées par des constructeurs reconnus comme BFT ou KMT. »
 

Lors de la découpe, l'abrasif se dépose dans le bac qui devra être vidé régulièrement en fonction de l'utilisation de la machine. Si cette opération est réalisée par un camion pompe, cela oblige à arrêter la machine. L'extracteur de boue automatique par aspiration permet de réaliser cette opération en temps masqué. Le système d'extraction des boues par aspiration proposé par LDSA offre une solution pérenne et sans maintenance, contrairement aux extracteurs de boues mécaniques qui subissent une usure importante dans le temps du fait du contact avec l'eau et l'abrasif.

Et Cyril Perigot de conclure sur les machines LDSA : « notre point fort, c'est de savoir faire de la machine sur-mesure même lorsque l'on part d'un modèle standard, pour en faire par exemple une machine plus polyvalente, plus flexible et/ou plus productive, avec du multi-têtes, du multi-ponts et/ou du multi-axes, en parfaite adéquation avec le souhait et le besoin du client. Nos machines sont fiables et durables par l'utilisation de technique innovante et des composants haut de gamme (FANUC, BFT, etc.). »

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