Que nous réserve l'avenir de la découpe plasma ?

De toutes les technologies de coupe, la qualité de coupe au plasma est sans doute celle qui a le plus évolué ces dernières années. Certaines opérations spécifiques, telles que la découpe de très petits trous ou de contours intérieurs aigus, flirtent encore avec les limites des possibilités qu'offrent le plasma. Nous travaillons donc sur ce point, entre autres. En outre, l'intégration du système de contrôle à la source de plasma fait actuellement l'objet d'une grande attention, tandis que la connexion Wi-Fi offre davantage de possibilités en matière de maintenance préventive.

Dans le cadre de cet article, nous avons rencontré Andy Raedt (Haco), Bas Sanders van Well (Messer Cutting Systems), Jan Van Overbeeke (Plasma Solutions) et Nic Wouters (Wouters Cutting & Welding). Ils ont fait le point sur la situation : où en est la découpe plasma aujourd'hui et à quelles évolutions faut-il s'attendre ?

Sur quels marchés les machines de découpe au plasma sont-elles principalement utilisées ?

Jan Van Overbeeke : "La découpe plasma est très répandue dans l'industrie métallurgique, surtout lorsqu'il s'agit de matériaux légèrement plus épais. La construction métallique, la construction navale et l'offshore sont donc des secteurs typiques, mais nous voyons aussi souvent du plasma dans la construction de camions et la mécanisation agricole. Il existe également de nombreux petits ateliers de métallurgie, actifs dans toutes sortes de secteurs, qui utilisent le plasma en raison de sa flexibilité et de l'investissement relativement faible qu'il implique."

Bas Sanders de Well : "Outre l'épaisseur, le type de matériau est également important. C'est un procédé principalement appliqué dans les entreprises qui travaillent l'acier et l'acier inoxydable."

La précision a augmenté de façon spectaculaire au cours des dix dernières années. Quelle est la technologie sous-jacente et pouvons-nous encore espérer des améliorations dans ce domaine ?

Andy Raedt : "L'équerrage s'est amélioré principalement grâce à l'utilisation du plasma haute définition, dans lequel un vortex Hyflow tourne autour de l'arc plasma et produit ainsi un arc droit fortement rétréci. Les avancées en matière de qualité des trous proviennent de la technologie True Hole d'Hypertherm ou de la technologie Contour Cut de Kjellberg. Ces deux termes désignent un ensemble de gadgets technologiques qui ont porté la découpe au plasma à un niveau tel qu'il n'y a plus rien de vraiment spectaculaire à attendre comme évolution."

"Les développements technologiques les plus spectaculaires sont déjà derrière nous"

Jan Van Overbeeke : "Cette amélioration de la qualité de coupe est en effet une combinaison de plusieurs éléments et est similaire entre les différentes marques. Tout d'abord, les torches et les pièces d'usure associées ont subi une évolution qui a permis de mieux focaliser l'arc. Ceci est réalisé en plaçant une couche de gaz à rotation rapide autour de l'arc de plasma réel. Spécifiquement pour les trous (dans l'acier), ce gaz de Foucault est également utilisé avec une forte teneur en oxygène, de sorte que le gaz lui-même devient actif dans le processus de coupe. Enfin, vous avez l'interaction de la technologie de coupe sur la machine de coupe, avec une forme spécifique des rampes d'entrée et de sortie, des vitesses et du timing de l'arc."

Nic Wouters : "Nous devons ce dernier point à une meilleure coordination du contrôle de la source de plasma."

En parlant de contrôle, comment va-t-il évoluer ? Les principes de l'industrie 4.0 auront-ils un impact sur ce point, par exemple, en vue d'une maintenance préventive ?

Nic Wouters : "Il y a une intégration complète de la base de données des sources de plasma. Au niveau des commandes elles-mêmes, il y a également de plus en plus d'outils disponibles pour surveiller la machine. Par exemple, il existe déjà des sources de plasma avec le WiFi embarqué. Cela permet à l'opérateur ou au service de maintenance de se connecter et de vérifier l'état actuel. Nous allons nous-mêmes effectuer de plus en plus de 'maintenance contrôlée par heure' : nous pouvons facilement voir combien d'heures de fonctionnement ou d'arc électrique il y a eu, de sorte que nous savons exactement quelles pièces doivent être remplacées de manière préventive. L'interface OPC/UA est également introduite, ce qui signifie que le client dispose d'une intégration complète avec son ERP et peut surveiller, contrôler et suivre la production. Enfin, la facilité d'utilisation pour l'opérateur a également été revue, afin de réduire les erreurs. L'idée est de tout régler à l'avance, pour qu'il n'ait qu'à charger son programme."

Bas Sanders de Well : "Beaucoup de choses bougent dans ce domaine chez nous aussi. Les machines qui traitent de manière plus intelligente les données collectées pendant le processus de coupe constituent par exemple une évolution intéressante. L'industrie 4.0 est une méthode de travail à la mode depuis un certain temps déjà, mais sa mise en pratique est une autre histoire. Ces dernières années, nous avons consacré beaucoup d'efforts au développement de logiciels (d'imbrication) intelligents, associés à des sources de plasma tout aussi intelligentes qui fournissent un retour d'information en temps réel à l'opérateur, au responsable de la production et au système ERP."

"Les commandes modernes offrent à l'utilisateur une meilleure visibilité"

Jan Van Overbeeke : "Nos contrôleurs offrent de plus en plus d'options différentes pour mieux connaître la machine pendant la coupe, mais aussi pendant les temps d'arrêt. Nous voulons savoir en temps réel pourquoi la machine ne coupe pas, par exemple. Nous pouvons suivre ces raisons avec le contrôleur et donner un retour d'information aux bonnes personnes dans l'entreprise."

Andy Raedt : "Chez nous, une connexion WiFi est intégrée à la source de plasma. Ainsi, vous pouvez vérifier l'état complet via une application mobile et voir quels composants nécessitent une maintenance (préventive)."

Dans quelle mesure la coupe automatique en biseau est-elle déjà standard de nos jours ? Y a-t-il encore du mouvement ou cette technologie est-elle déjà bien établie ?

Bas Sanders de Well : "Cette technologie ne provient pas de la source d'énergie, mais du logiciel d'imbrication et de l'outil de commande de la machine. Cette interaction est essentielle pour obtenir les bonnes qualités. Les 'joints' du logiciel d'imbrication (OmniWIn) sont notre recette secrète".

Andy Raedt : "La bonne découpe en biseau est principalement possible grâce à l'évolution du logiciel. Notamment la compensation de l'angle et le réglage correct de la hauteur de coupe."

Nic Wouters : "Le développement le plus récent chez Hypertherm est que la tête de coupe a maintenant des pièces d'usure coniques de 50°, de sorte que la hauteur de coupe n'est plus aussi élevée. En fait, tous les fabricants de sources plasma sont en train de compléter la base de données avec les paramètres de coupe lors de la coupe en biseau."

Où la découpe au plasma peut-elle encore progresser ?

Nic Wouters : "L'acier inoxydable et l'aluminium restent un point délicat. L'arc plasma est très fortement décalé, ce qui rend le processus de coupe très difficile à contrôler. C'est pourquoi il est toujours plus intéressant de découper ces matériaux au laser. En outre, le découpage au plasma ne permet pas toujours d'obtenir une belle coupe avec de très petits trous et des contours intérieurs nets."

Andy Raedt : "Surtout pour la découpe de petits détails, c'est effectivement encore difficile : petits rectangles, trous oblongs, plooinotch sur les coins ..."

"La qualité de coupe des trous va certainement encore augmenter"

Jan Van Overbeeke : "La qualité de coupe des trous va certainement augmenter dans les années à venir. C'est un point sur lequel nous allons travailler dur, tant pour l'acier que pour l'acier inoxydable."

Bas Sanders de Well : "Nous voyons également des possibilités d'amélioration dans le changement automatique des têtes de coupe et l'enregistrement des pièces d'usure."

Comment éviter les effets indésirables tels que l'oxydation ou la formation de bavures ? Y a-t-il des erreurs courantes dans l'utilisation des machines de découpe au plasma ?

Bas Sanders de Well :"L'entraînement est la clé. Sans une formation et une orientation correctes de la part du fournisseur de la machine, le risque d'erreurs (de coupe) est plus élevé. Si nous livrons une machine, cela s'accompagne toujours d'une formation et d'un accompagnement de la production."

Andy Raedt : "L'utilisation du bon gaz peut réduire la couche d'oxyde. La formation de bavures est principalement due à une vitesse de coupe incorrecte, tandis que les bords non droits sont principalement le résultat d'une hauteur de coupe incorrecte. En pratique, je constate que certains clients n'assemblent pas correctement les consommables: ils étalent trop de graisse autour des joints toriques, ce qui obstrue les petits trous de l'anneau de tourbillonnement, ou ils assemblent des consommables fortement contaminés dans la tête..."

Jan Van Overbeeke : "Nous voyons beaucoup d'erreurs lors de l'arrêt de l'arc. Il s'agit d'un point critique qui nécessite une forme correcte de faux-rond et de chevauchement, combinée à une synchronisation correcte de la fraise. Si ce n'est pas le cas, les consommables s'useront beaucoup plus vite et donneront une mauvaise image de coupe. Un autre point délicat est la qualité de l'air comprimé utilisé. La formation de condensation et la présence de saletés ou de résidus d'huile sont très dommageables pour la torche à plasma."

Quelle technologie distingue votre marque de la concurrence ?

Bas Sanders de Well : "Pour nous, c'est le logiciel : OmnWIn en combinaison avec le logiciel OMnifab pour rendre la machine de découpe plasma, autogène ou laser plus intelligente."

Andy Raedt : "Le logiciel hors ligne très convivial et avancé, doté de modules extensibles pour le calcul des prix, la gestion des commandes, le lien avec le système ERP et le lien avec notre logiciel de pliage en 2D et 3D, attire particulièrement notre attention. Nous proposons également la programmation du robot via l'importation du dessin de la pièce en 3D et la simulation entièrement graphique, avec éventuellement la génération automatique du programme de coupe."

Nic Wouters : "Nous avons plusieurs cartes en main. Tout d'abord, la coupe en biseau à l'aide de la station d'étalonnage. Ainsi, les temps de réglage de la tête de biseau par voie mécanique appartiennent au passé. Une procédure simple permet de régler la tête sur le point central correct. En outre, la combinaison de différentes technologies sur une seule machine est un atout, avec une interface très conviviale. Par exemple, nous avons un logiciel de FAO qui permet d'importer des fichiers .step (3D), pour les rendre intelligibles à la machine en une seule fois. Par exemple, lors de la découpe de tubes, de couvercles de chaudière, de pièces complexes en tôle, ..."

Jan Van Overbeeke : "Kjellberg se distingue en mettant la technologie Contour Cut à la disposition de tous les utilisateurs. Et pour la découpe de l'acier inoxydable, nous utilisons depuis de nombreuses années un mélange libre d'argon et d'hydrogène."