Découpage de haute précision au jet d'eau UHP

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La haute précision en découpage au jet d'eau

A Aarwangen, Walter Maurer et son frère Otto se lancent au début des années 1990 dans le découpage de matériaux en feuille par laser, puis par jet d'eau à très haute pression, fondant en 1989 la société Micromachining AG. Walter Maurer développe par la suite le prototype d'une machine de découpage au jet d'eau UHP à 3 axes, destinée au découpage de grande précision, équipée d'une tête à haute pression mise au point en collaboration avec l'Ecole d'ingénieurs de Windisch. En 2005, développement et adaptation d'une tête de découpage inclinable, laquelle en 2006, équipe la machine Womajet, dont plusieurs unités sortent successivement et sont intégrés à l'atelier de production pour l'usinage en séries de pièces de petites dimensions et de haute précision. En 2008, 3 unités de la dernière génération (Womajet F3) sont intégrées à l'atelier de production pour la fabrication de pièces de petit format et de haute précision. En 2009, une succursale, appelée Microwaterjet LLC est créée aux USA. La même année, Micromachining SA change de nom pour s'appeler dorénavant Microwaterjet AG.

Dans la toute dernière version de la machine, à savoir le modèle Microwaterjet F4-01 (une machine de 3 à 5 axes CNC), le jet d'eau est d'un diamètre de seulement 0.20 mm au lieu des 0.30 mm précédemment. Le rayon interne le plus petit sur la pièce usinée est de seulement 0,10 mm. Les défauts d'angle au niveau de l'arête de coupe sont automatiquement compensés et le comportement dynamique de la machine permet également d'optimaliser l'usinage des angles de la pièce sur les plans qualificatif et esthétique. La machine, particulièrement stable, comporte un massif et rigide bâti en fonte minérale et est environ 10 fois plus précise que les équipements usuels. Les déplacements des axes sont contrôlés par des règles optiques assurant une précision de positionnement de 2,5 µm et une précision de répétition de 2,5 µm également (selon le protocole ISO 230-2). Précision générale d'usinage: ± 0,010 mm (selon VDI/NCG 5210). La surface de travail est de 1000 x 600 mm. Le troisième axe (axe Z) a une course de 140 mm. S'y ajoutent deux axes circulaires.

Il est possible d'obtenir des états de surface à la découpe jusqu'à la valeur Ra de 0,8 µm. Avec une buse générant un jet de seulement 0,20 mm de diamètre (au lieu de 0,30 mm précédemment), le débit de fluide UHT descend de 0,40 à 0,17 l/min., pour une pression de 4000 bars, avec une vitesse de flux de 800 mètres par seconde, soit quasiment le triple de la vitesse du son! La puissance à la pompe est de 3 kW (au lieu des 6 kW habituels). Les vitesses de déplacement des axes, de même que les vitesses de coupe, peuvent atteindre 4 m/min.

Le découpage au jet d'eau pure (WJ) est appliqué à des matériaux tels que papier, carton, cuir, textiles et même... des couches-culottes pour bébés et des produits alimentaires! En revanche, le découpage avec jet abrasif (AWJ) est utilisé pour des matériaux plus durs tels que par exemple l'aluminium, les alliages légers et cuivreux, les aciers standards et spéciaux, les aciers inoxydables et réfractaires, l'inconel, les métaux précieux, le titane, les composites, la céramique, le métal dur, le quartz, etc. Dans ce cas l'eau ne sert que de medium accélérateur pour les particules abrasives, en principe de la très fine poudre de grenat.

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NUM - Solution complètes de commandes numériques

Le premier contrôleur de commande numérique NUM a été développé au début des années 60, plus de 10 ans avant la large diffusion des techniques de commande numérique. La stratégie de la société consiste à aider ses clients actuels et futurs à fabriquer de meilleures machines et donc à se démarquer de leurs concurrents. La société se consacre à diverses applications de commande numérique haut de gamme pour lesquelles elle offre des avantages supplémentaires indéniables. Ayant son siège en Suisse et des sites de R&D en Suisse, en France et en Italie, NUM dispose actuellement de plus de 35 points de vente et de services dans le monde. Outre les matériels et logiciels de commande numérique, NUM développe et fabrique également les produits de base qui influent sur les performances globales du système, ainsi que ses propres les variateurs et moteurs. NUM intègre et prend aussi la responsabilité de produits d'autres fournisseurs lors du développement d'applications particulières, en collaboration étroite avec ses partenaires et ses clients, pour proposer des solutions de commande numérique, clés en mains.

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A propos de Waterjet AG

Créé en 2003, Waterjet AG est un spécialiste de la découpe de haute précision au jet d'eau UHP, pour la fabrication de composants bi– et tridimensionnels en toutes espèces de matériaux. Basée à Aarwangen (BE) où se trouve le siège social et l'usine principale, cette entreprise possède depuis 2009 une succursale aux USA appelée Micro Waterjet LLC, (Caroline du Nord), domiciliée au siège américain de Daetwyler à Huntsville (Caroline du Nord).

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A propos de MDC - Max Daetwyler AG

Max Daetwyler a fondé en 1943 une entreprise à Dietikon (ZH) qui réalisait et modernisait des machines-outils (tours et fraiseuses), ainsi que des machines à dessiner et des équipements pour les arts graphiques. Actuellement basée à Bleienbach (Emmental), cette société produit des machines à gravure chimique et électronique pour les arts graphiques, ainsi que des machines-outils. Elle est aussi active dans l'usinage de précision à façon (pièces mécaniques, sous-ensembles et machines complètes). Son atelier de production comporte notamment un gigantesque centre de fraisage à portique lui permettant d'usiner des pièces de 13,5 x 3 x 2,5 mètres pouvant peser jusqu'à 30 tonnes l'unité. MDC s'occupe précisément de l'usinage, du montage et de la vente des machines Microwaterjet. MDC possède également des usines à Huntsville (USA), Puna (Inde), Tallinn (Estonie), et Shanghai (Chine). Elle est aussi présente partout ailleurs dans le monde par le biais d'un dense réseau de succursales en nom propre et de représentations.

Pratiquement que des avantages

Les avantages du découpage au jet d'eau UHP de haute précision sont innombrables: pas de modification de structure de la matière imputable à l'échauffement (comme c'est le cas avec le laser), pas d'effets de brûlure, efforts d'usinage pratiquement nuls et donc absence de contraintes résiduelles, quasiment aucun frais d'outillage à part la poudre de grenat, découpe très propre (pratiquement pas de bavures), économie de matériau, grande précision et absence de déformation lors de l'usinage, même pour le découpage de toutes petites pièces ou autres éléments particulièrement fins, précis et de forme complexe, comme on en trouve par exemple dans l'horlogerie et l'appareillage de précision.

La première machine prototype pour l'usinage 3D (axes X/Y avec plateau rotatif), essentiellement destinée à réaliser des tests, était déjà asservie par une commande NUM1040. Les machines actuelles sont dotées de variateurs NUM-DriveC de toute dernière génération, dont la haute densité de puissance permet de réduire le volume de l'armoire d'appareillage. Elles sont pilotées par des systèmes CNC NUM Flexium qui conviennent particulièrement à ce genre de machines à caractéristiques dynamiques élevées.

La console d'opérateur est un pupitre NUM FS152i avec PC intégré qui assure la commande générale du système et permet en outre la programmation in situ en mode conversationnel. Les machines sont actuellement fabriquées, assemblées et commercialisées dans le monde entier par MDC Max Daetwyler AG (filiale du groupe Daetwyler Industries) à Bleienbach.

De nombreux équipements Microwaterjet sont en service en Suisse et ailleurs. 30 à 40 machines sont produites annuellement. Le plus important utilisateur reste néanmoins Waterjet AG, avec 8 machines Microwaterjet actuellement en service dans son atelier de production, utilisées pour les opérations de découpage ultraprécis et cohabitant avec 14 autres machines de provenances diverses, dédiées elles aux opérations de découpage courantes. Avec ses 30 collaborateurs à Aarwangen, Waterjet AG est actuellement la plus importante entreprise d'Europe active dans ce domaine bien particulier. <<

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