Laser, plasma, jet d'eau : avantages et inconvénients, comment choisir ?

En matière de découpe, les entreprises dont ce n'est pas le cœur de métier ont souvent fait le choix de faire appel à la sous-traitance en découpe laser, plasma, jet d'eau, etc. Les atouts de ce fonctionnement sont de pouvoir choisir la technologie de découpe la plus appropriée en fonction de chaque pièce à découper, de ne pas avoir à investir dans des équipements de production coûteux, de limiter la masse salariale, etc.

Néanmoins, la sous-traitance de découpe limite la maîtrise par l'industriel de l'ensemble du processus de fabrication. Ainsi, l'atelier de production est tributaire des délais et des coûts de production du découpeur. D'autre part, l'entreprise se prive du savoir faire lié à la découpe, et donc de la valeur ajouté associée.

Comment réintégrer la découpe dans son usine dans des conditions d’investissement et d'exploitation cohérents ?

Comment produire des pièces de matières, épaisseur, finition et précisions variées ?

Dans le cadre de cet article, nous avons interrogé Cédric Durand, responsable commercial de la société TCI Cutting, fabricant de machines outils pour l'industrie des métaux en feuille.
 

• Matériaux découpés

La découpe jet d'eau permet de découper toutes les matières (inox, plastiques, gomme) sur des épaisseurs allant jusqu'à 200 mm et avec des précisions de l'ordre du dixième.

La découpe plasma permet de découper (matériaux métalliques) sur des épaisseurs allant jusqu'à 80 mm.
La découpe laser offre la possibilité de découper jusqu'à 25 mm (matériaux métalliques) suivant les matières.
 

• Conicité de la découpe

En découpe, le fait de ne pas avoir de conicité signifie que la coupe est perpendiculaire par rapport à sa surface. La conicité pourrait se définir comme l'angle de coupe.

En découpe jet d'eau, la conicité peut être nulle lorsque les réglages et les paramètres sont bien réglés. En plasma, la conicité est importante lors de la découpe des pièces et très largement accentuée sur les fortes épaisseurs.
 

• État de surface

La finition de la découpe jet d'eau est parfaitement lisse. En plasma, la qualité est bonne, mais nettement inférieure à la découpe laser et surtout à la découpe jet d'eau.

• Précision et taille des trous usinés

La découpe jet d'eau est la plus performante du point de vue précision et capacité dans la réalisation d'ouverture de petite taille. Ainsi par exemple, sur de l'inox de 30 mm d'épaisseur, le jet d'eau permet de réaliser des ouvertures de 0,3 à 0,4 mm. A titre de comparaison, sur du 20mm inox (car impossibilité de découper du 30 mm inox avec un laser), la découpe minimum sera de l'ordre de 0,8 mm. Et en plasma, sur un inox de 30 mm, la taille du trou sera de 5 cm pour avoir une précision de l'ordre du dixième. Par contre, sur des longs contours ou sur de longues distances, le plasma conviendra.
 

• Découpe blanche

La découpe blanche est le fait de découper la matière avec un gaz neutre afin de conserver ses caractéristiques et éviter l'oxydation. C'est un aspect primordial pour l'inox. En laser, la découpe blanche se fait à l'azote afin que l'inox garde sa surface blanche.

Dans le cas du plasma, la découpe à l'azote est possible, permettant de conserver l'aspect blanc, mais un phénomène d'oxydation sur les côtés apparaît tout de même. En découpe jet d'eau la découpe blanche est possible.

• Vitesse et coût

Le jet d'eau est une technologie très lente mais avec un investissement de départ bon marché. Un coût d'exploitation à prendre en compte d'un point de vue de l'entretien et consommable, notamment au niveau de l'abrasif.

La découpe plasma est une technologie assez rapide, avec des coûts d'investissement abordables.

La découpe laser est 3 fois plus chère qu'un plasma, mais propose des vitesses de coupe beaucoup plus importantes. Le plasma, comme le laser, consomme du gaz ce qui est à intégrer dans le coût d'exploitation. La technologie du laser fibre a permis de réduire significativement la consommation électrique et en gaz. A titre indicatif, une matière en 10 mm Inox sera découpée à une vitesse de 230 mm/minutes= en découpe jet d'eau, 1100 mm/minute en découpe laser et 1500 mm/minute en découpe plasma.
 

En combinant plusieurs technologies, l'industriel profite de plusieurs technologies. Une solution attrayante, notamment pour des entreprises qui ont des volumes de quelques heures par jour mais avec une grande variété de matières et d'exigences.

Une machine combinant la découpe plasma au jet d'eau permettra d'être sur un investissement assez petit, en comparaison à un laser par exemple, et permettant de produire tous les types de pièces. Ainsi, les contours des pièces pourront être réalisés en plasma et les parties des pièces qui nécessitent de la précision en découpe jet d'eau. Cette combinaison ouvre aussi la voie sur une variété de matières découpées, tant d'un point de vue épaisseur que de la matière.

Cédric Durand donne l'exemple d'une entreprise qui conçoit et réalise des convoyeurs industriels : « Dans le cadre de son activité, cet industriel utilise des pièces en inox sur des épaisseurs allant de 10 à 30 mm, mais aussi des matériaux comme du plastique. L'exigence de finition est importante notamment sur les pièces d'aspects. La machine laser était trop coûteuse et limitée en épaisseur/matière, le plasma pas assez précis pour certaines pièces et le jet d'eau trop lent pour la découpe de longeron de 4 mètres. Le combiné découpe plasma et jet d'eau a permis de répondre à toutes ces exigences ! »

Ainsi, en fonction du besoin, la même pièce peut utiliser plusieurs technologies durant le processus de découpe : jet d'eau puis plasma par exemple.

Et Cédric Durant d'ajouter, « les contours des longerons, en inox 18 mm, sont découpés au plasma. Les petits trous et les petits orifices de ces mêmes longerons, c'est-à-dire tous les points de soudure et les contacts avec les autres pièces sont réalisés au jet d'eau. C'est vraiment l'exemple typique de la pièce bi-technologie. Et en complément, il découpe aussi du verre et du plastique pour certains carénage ! »

Le choix d'une technologie unique pour la production n'est plus la seule solution pour répondre à des problématiques variées de précision et de matière découpée. Les machines bi-technologie peuvent répondre à des besoins plus large, dans des coûts d'investissement pouvant être maîtrisés.

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