03 Avril 2015  |  Machines-outils
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 02/2015

Une question d’épaisseur

Edouard Huguelet

Le groupe industriel Cantin, basé à Domdidier (Fribourg), propose des solutions globales en matière de construction métallique, allant de la tôlerie fine jusqu’aux gros composants de précision mécano-soudés et entièrement usinés, ainsi que des ensembles fonctionnels entièrement montés et assemblés. Afin de pouvoir également pratiquer le découpage de composants de forte épaisseur, cette société industrielle vient de se doter d’un centre de découpage au jet d’eau à haute pression.

Les installations de découpe au jet d’eau sont conçues pour le découpage de toutes espèces de matériaux en feuilles ou en plaques. Non seulement des tôles métalliques (acier, inox, alliages cuivreux ou alu), mais également des matières synthétiques, des composites, du verre blindé, ou encore du métal dur et des céramiques high-tech, pour ne prendre que quelques exemples. Bref aussi bien des matériaux souples que cassants et en toutes épaisseurs, dès 0,01 mm pour des films en plastique et jusqu’à 200 mm pour la tôle, avec le centre de découpage Bystronic Byjet Smart 3015 récemment acquis par Cantin.
 
Établissement Cantin, à Domdidier.
 
Un mot sur la technique de découpage au jet d’eau
La technique d’usinage par découpe au jet d’eau a été à l’origine mise au point aux USA en 1975. C’est donc un procédé relativement récent. Assez curieusement, la première application a consisté au découpage de couches jetables pour nourrissons! Au fil des temps, ce procédé s’est rapidement développé pour devenir une technique de production high-tech qui s’est imposée partout dans le monde pour le découpage de tôles et autres matériaux en plaques ou en feuilles.
 
Centre de découpe au jet d’eau Bystronic Byjet Smart 3015.
 
L’outil de coupe est en l’occurrence constitué d’un fin jet d’eau à très haute pression, généré par une pompe spéciale et injecté au travers de l’orifice de petit diamètre (entre 0,10 mm et 0,30 mm) d’une buse en matériau extra-dur. Le liquide utilisé (agent de coupe) est, selon le cas soit de l’eau pure, ou de l’eau additionnée de fine poudre abrasive. Il est fait usage d’eau pure pour le découpage de matériaux souples, tels les films en plastique, les joints plats, les expansés cellulaires, etc. L’orifice de la buse peut descendre dans ce cas jusqu’au diamètre de 0,10 mm, voire moins encore. Il est possible de découper des contours complexes avec des rayons serrés et des motifs très fins comportant des angles aigus.
 
Têtes de découpe.
 
Pour les matériaux plus rigides, par exemple la pierre, le verre, les aciers au carbone ou inoxydables et les alliages légers ou cuivreux, l’eau est additionnée d’un agent abrasif (par exemple de la fine poudre de matériau à fort pouvoir abrasif). Par exemple et selon la matière à découper, il peut s’agir de poudre de grenat, de spinelle, de carbure de silicium, etc.
La vitesse du jet d’eau peut atteindre 1000 m/s, (soit trois fois la vitesse du son!) pour une pression jusqu’à 5300 bar, pour des débits de 2,5 à 6,7 l/min. A noter que l’eau circule en circuit fermé. La machine peut être dotée au choix d’une ou de deux têtes de découpe. L’eau est amenée depuis la pompe jusqu’aux têtes de découpe par un fin tube souple en acier inoxydable. Le cas échéant, le mélange eau et poudre s’effectue juste dans la zone amont de la buse.
 
Poste de contrôle de la machine.
 
Les avantages de la découpe au jet d’eau
Le procédé de découpe au jet d’eau THP (très haute pression) convient particulièrement à la production de pièces réalisées à l’unité ou en petites séries. Contrairement à d’autres techniques, il n’y a ici pas de transmission de chaleur, donc pas de marques de brûlure ou de bourrelets de fusion sur la ligne de découpe, ni de modification structurelle de la matière. La coupe est nette et sans bavure. La précision est aussi élevée que par découpe au laser. Et surtout, ce procédé permet de traiter des épaisseurs de matière considérables, par exemple jusqu’à 200 mm avec l’équipement de découpage Byjet Smart. Selon l’installation, il est envisageable de réaliser du découpage à partir de grands formats de tôle (zones de découpe de plusieurs mètres), ou de découper des empilements de feuilles.
 
Usinage d’une pièce de précision sur centre d’usinage DMG Mori DMU 105 monoBLOCK.
 
Cantin: des solutions globales
Créée en 1986 et implantée à Domdidier (canton de Fribourg) sur 7200 m2 de surface utile répartis actuellement en cinq halles, la société Cantin réalise aussi bien des articles de tôlerie fine que des ensembles mécano-soudés entièrement usinés, également des ensembles mécaniques complets et même des machines. A cet effet cette entreprise, comptant une centaine de collaborateurs, est équipée notamment de quatre installations de découpe au poinçonnage et laser et de presses plieuses, auxquelles vient s’ajouter la nouvelle installation de découpe au jet d’eau, ainsi que des machines-outils CNC ultra-modernes (centres d’usinage et de tournage), des installations de soudure et de peinture industrielle, de même qu’un département de montage-assemblage. En amont, dans un bureau de conception et de méthodes, doté d’une installation CFAO performante (Solidworks et Mastercam), sont définis et réalisés le développement et le dessin des produits, ainsi que la préparation des programmes d’usinage. La production est destinée à pratiquement tous les secteurs de l’industrie: aussi bien pour des équipements d’automatisation que pour l’appareillage médical, pour la construction mécanique, les machines ou l’horlogerie, l’électro-ménager, la mobilité et l’énergie, etc. Avec la nouvelle installation de découpage au jet d’eau, la capacité de découpage jusqu’alors limitée à des épaisseurs de matière de 20 mm, s’étend désormais à 200 mm.
 
Pièce mécano-soudée et entièrement usinée chez Cantin.
 
Caractéristiques de la machine Byjet Smart 3015
La machine est équipée de deux têtes de découpe. La vitesse de positionnement (en déplacement orthogonal ou simultané des axes X et Y) est respectivement 20 m/min et 28 m/min. La zone de coupe maximum pour le découpage à plat est 3068 mm x 1544 mm, donc pour des formats de tôles de 3 m par 1,5 m, d’une épaisseur maximum de 200 mm. Le poids maximal exercé par le matériau à découper sur la grille-support standard (charge statique sur nouvelles grilles d’appui) est de 1600 kg/m2. Côté précision, l’écart de positionnement Pa est ± 0,05 mm et la dispersion Ps est ± 0,025 mm, selon les normes VDI/DGQ 3441. La précision de coupe dépend également du genre de matériau usiné, de son traitement préalable, de son épaisseur et de la taille des plaques. Équipement: broche de perçage pour orifice d’amorçage dans matériaux fragiles, solution de découpe FixMaster sans micro-jonction, système PositionPointer pour un positionnement simple de la tête de découpe, pompe à haute pression avec entraînement direct, logiciel CFAO BySoft 7 contenant notamment une fonction d’imbrication. La machine peut être dotée d’une tête de découpe 3D à capteur de hauteur intégré, pour le découpage de motifs angulaires. Dans ce cas la cinématique pivote autour du point de coupe, la position focale restant constante. D’autres options sont proposées, en particulier des butées de précision.
 
Conception CFAO.

Cantin Group
1564 Domdidier
Tél: 026 676 90 20
www.cantin.ch

Bystronic Sales AG
3362 Niederönz
Tél: 062 956 37 83
www.bystronic.ch


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