Découpe par jet d'eau : une histoire prouvée d'innovation et de précision

La technologie de découpe par jet d'eau est l'une des méthodes les plus courantes dont vous pouvez trouver les applications dans de nombreuses structures différentes - des plans de travail en marbre de haute qualité aux outils et processus industriels.

Si vous regardez l'équipement qui rend la découpe par jet d'eau possible, il a l'air très sophistiqué et haut de gamme. Cependant, l'histoire derrière le processus est plus ancienne que vous ne l'auriez pensé.

Voici un aperçu plus approfondi des origines de la technologie de découpe par jet d'eau et de son évolution depuis lors :

Qui a inventé la découpe par jet d'eau ?

C'est Norman Franz qui est crédité du premier brevet pour une machine de découpe par jet d'eau. Il était professeur à l'Université de Colombie-Britannique. Son processus utilisait de l'eau à une pression de 10 000 psi.

L'histoire de la découpe par jet d'eau a ses racines au milieu du 19e siècle, avec la première application étant l'élimination de dépôts d'argile et de gravier. L'utilisation de jets d'eau pour l'exploitation minière est appelée érosion hydraulique minière.

Il existe des cas où la découpe par jet d'eau a été utilisée dès les années 1850 en Russie et en Nouvelle-Zélande, dans le but d'excaver des mines de charbon.

Des formes modifiées de découpe par jet d'eau ont également été utilisées pour l'extraction d'or, pour nettoyer les veines d'or des impuretés de terre et de pierre. La pression d'eau pour ces applications était d'environ 800 psi. En fait, la ruée vers l'or américaine a donné un coup de pouce majeur à l'utilisation de la technologie de jet d'eau pour l'exploitation minière.

Des ingénieurs américains et russes ont optimisé le processus pour nettoyer les pièces moulées également, dans les années 1930. Cependant, la pression d'eau pour ces applications n'était toujours pas très élevée, à environ 1500 psi.

Quand les jets d'eau ont-ils été inventés ?

Il existe différents types de coupeurs à jet d'eau. Ces machines ont été pionnières à différents moments de l'histoire. Voici une chronologie pour l'invention des différents coupeurs à jet d'eau :

Quand la découpe par jet d'eau pure a-t-elle été développée ?

L'histoire du jet d'eau existe depuis les années 1850 pour l'exploitation minière. Cependant, l'application pratique de la découpe par jet d'eau a eu lieu dans les années 1930 par des entreprises de papier pour couper d'épaisses ramettes de papier.

L'application initiale enregistrée du jet d'eau a eu lieu en 1933 lorsqu'une entreprise de papier du Wisconsin a utilisé le processus pour couper des ramettes de papier en mouvement horizontal.

Quand l'usinage par jet d'eau abrasif a-t-il été développé ?

La technologie du jet d'eau abrasif a été principalement développée par un ingénieur égypto-américain nommé Mohamed Hashish. Ces coupeurs à jet d'eau abrasif étaient commercialement très viables et ont trouvé leurs applications très rapidement.

Bien que la découpe par jet d'eau abrasif existait avant Mohamed Hashish, l'application de cette technologie était limitée au sablage humide seulement. Avec le développement de Mohamed Hashish, il est devenu possible d'étendre ces applications pour des coupes de précision.

Quand l'usinage par jet liquide a-t-il été développé ?

John Parsons a improvisé et développé des méthodes d'usinage par jet liquide dans les années 1950. Ces machines accomplissaient l'usinage en utilisant une pression de 6900 bar. Elles étaient appliquées pour la coupe d'équipements aérospatiaux et de plastiques.

Quand le premier coupeur à jet d'eau commercial a-t-il été introduit ?

Les coupeurs à jet d'eau sont devenus disponibles sur le marché commercial dans les années 1970, introduits par Bendix Corporation.

Chronologie des développements de la découpe par jet d'eau

Voici un bref historique du développement de la technologie de découpe par jet d'eau :

1930-1940

• Des systèmes de découpe par jet d'eau à basse pression ont été appliqués pour la coupe et le traitement dans une entreprise de brevets de papier. La technologie d'utilisation d'un jet d'eau pour couper du papier a été développée par Leslie Tirrell et Elmo Smith.
• Alors que la technologie de jet d'eau utilisée auparavant pour l'exploitation minière avait des jets très larges, les nouveaux coupeurs à jet d'eau dans les années 1930 ont vu le développement de faisceaux étroits de jet d'eau.
• Le problème majeur à cette époque concernait la recherche d'une pompe haute pression fiable capable de créer des pressions d'eau suffisantes.

1940-1950

• La pression d'eau dans les coupeurs à jet d'eau a été augmentée et la méthode de coupe a été appliquée aux secteurs automobile et aéronautique.

1950-1960

• En 1956, Carl Johnson, travaillant pour Durox International au Luxembourg, a innové la technologie pour qu'elle puisse être appliquée à la coupe de formes en plastique souple.
• En 1958, un ingénieur aéronautique a développé des coupeurs à jet d'eau pouvant fournir une pression de 100 000 PSI (6900 bar). Ces coupeurs étaient appliqués pour la coupe de matériaux aérospatiaux et de plastiques. Cette technologie utilisait des jets liquides hypersoniques capables de percer des alliages, y compris l'acier inoxydable.
• Bien que l'eau haute pression était efficace pour couper des matériaux durs, elle impliquait aussi le problème de délaminage des matériaux. Par conséquent, d'autres modifications du processus étaient nécessaires.
• Norman Franz essaie les premiers essais d'une machine à jet d'eau abrasif. Dans ses expériences, un jet d'eau abrasif était utilisé pour couper du bois.

1960-1970

• La découpe par jet d'eau a commencé à être appliquée pour couper de la pierre, du métal et du polyéthylène. La pression de ces coupeurs à jet d'eau était plus faible (environ 4000 bar).
• En 1962, un ingénieur de Union Carbide nommé Philip Rice a expérimenté l'utilisation de coupeurs à jet d'eau pulsés fonctionnant à une pression d'environ 50 000 psi.

1970-1980

• La société Bendix a lancé un système de découpe par jet d'eau commercial disponible sur le marché. Le grand succès de ces coupeurs était les orifices de jet d'eau en cristal de corindon développés par Bendix. Ces orifices pouvaient résister à des pressions d'eau très élevées.
• Mohamed Hashish crée un concept de buse de jet d'eau abrasif durable qui peut résister au processus de découpe par jet d'eau abrasif. Cela a révolutionné l'industrie et rendu la découpe par jet d'eau abrasif disponible pour une grande variété de matériaux.

1980-1990

• Boride Corp développe des buses de découpe par jet d'eau abrasif en céramique carbure de tungstène.
• Ingersoll-Rand devient l'un des principaux fournisseurs de coupeurs à jet d'eau abrasif.

1990-2000

• Omax introduit un système de contrôle de mouvement pour coupeurs à jet d'eau qui pouvait déplacer le jet d'eau.

2000-2010

• Développement de la découpe par jet d'eau à conicité nulle qui améliore la précision du processus.
• Développement du jet d'eau multi-axes capable de créer des incisions complexes dans la pièce.

2010-présent

• La découpe par jet d'eau intègre une installation à six axes, permettant à ces machines de créer des formes encore plus sophistiquées.
• Disponibilité de tonnes de logiciels différents compatibles avec les coupeurs à jet d'eau. Ces logiciels sont livrés avec des profils préchargés pour les formes de coupe courantes.

Technologies de découpe par jet d'eau du futur

L'une des dernières tendances dans la découpe par jet d'eau est le développement de coupeurs à jet d'eau plus petits. Des coupeurs plus petits garantissent que les fabricants peuvent intégrer la découpe par jet d'eau dans leur atelier existant sans trop réfléchir aux exigences d'espace.

Le développement de coupeurs à jet d'eau plus petits offre également l'option aux fabricants à petite échelle d'offrir la technologie au lieu de magasins spécialisés.

La vitesse de découpe par jet d'eau est également l'un des facteurs qui est en cours d'amélioration. Cela peut être fait en augmentant la pression d'eau et en utilisant des logiciels plus efficaces avec une puissance de calcul élevée.

Un autre domaine dans lequel la technologie s'améliore est le repoussement des limites de la pompe à eau ultra-haute pression utilisée dans le processus. Ces pompes à eau ultra-haute pression briseront les frontières de la technologie, la rendant utilisable pour les matériaux les plus épais.

Notes finales

Même si la découpe par jet d'eau existe depuis plus d'un siècle, le processus évolue encore constamment. Chaque industrie utilise la découpe par jet d'eau directement ou utilise des produits fabriqués par cette méthode.

Si nous regardons les tendances futures, il ne sera pas surprenant de trouver des coupeurs à jet d'eau sur la chaîne de montage de la plupart des fabricants. L'application du processus à presque tous les matériaux ajoute à la forte demande pour ces machines.