CryoJet / IceJet es un derivado del proceso de mecanizado denominado mecanizado por chorro de agua abrasivo (AWJ) . [ cita requerida ] La tecnología CryoJet/IceJet utiliza partículas de hielo hechas de agua que provienen de un sistema de agua corriente o de agua dulce para cortar material. Mientras las partículas de hielo cortan el material, se derriten y van al tanque de agua de la máquina. El agua presurizada que actúa como chorro de corte se puede reutilizar, con un filtrado adecuado , creando un circuito de agua cerrado. [ cita requerida ] Sin embargo, la mayoría de los usuarios no reutilizan el agua. Si se utiliza más ampliamente, CryoJet puede producir una reducción drástica en la cantidad de derrame de residuos abrasivos que se producen actualmente durante el proceso de corte por chorro de agua , ya que esta tecnología no utiliza abrasivos minerales . [1]
Hay dos enfoques diferentes para la generación de partículas de hielo.
En comparación con otras tecnologías de corte, como el corte por plasma o el corte por láser , la tecnología tradicional de corte por chorro de agua produce material de desecho adicional (además del propio material de corte ). [2] Sobre todo, el uso de abrasivos minerales para mejorar el rendimiento del chorro de corte se está convirtiendo cada vez más en un problema. En primer lugar, como consumidor , es el factor de costo más significativo del proceso y, en segundo lugar, representa más del 99% del material de desecho generado durante los procesos de corte. Por lo tanto, requiere un sistema de gestión de residuos complejo y costoso . En consecuencia, los investigadores han discutido varios enfoques para eliminar la necesidad de abrasivos minerales manteniendo su potente rendimiento de corte [ cita requerida ] .
Las primeras investigaciones experimentales realizadas sobre la tecnología Ice Jet se remontan a 1982, cuando se crearon las primeras partículas de hielo mediante la trituración mecánica de partículas de hielo más grandes. Galecki y Vickers [Gal82] [ cita requerida ] realizaron una limpieza y abrasión de la superficie con una técnica de chorro de hielo. Las partículas de hielo se produjeron mediante la refrigeración de bloques de 3 cm, que luego se transfirieron a un recipiente con nitrógeno líquido donde los cubitos de hielo se enfriaron aún más y, finalmente, se transfirieron a una trituradora mecánica donde se trituraron y, posteriormente, se arrastraron hacia una boquilla .
También en 1982, Krzysztof et al. [ cita requerida ] demostraron que una de las aplicaciones más prometedoras de las partículas de hielo es la tecnología de limpieza. El hielo de agua es un material económico y de fácil acceso que se puede utilizar como herramienta de fabricación ecológica. Para la fabricación de esta herramienta, que se puede producir en el momento justo, solo se necesitan agua, electricidad y refrigerante. El uso de herramientas de hielo podría prácticamente prevenir la contaminación y eliminar la contaminación de las piezas de trabajo .
Desde entonces, varios investigadores han desarrollado equipos para producir partículas de hielo, principalmente para fines de limpieza [Set98], [ cita requerida ] pulido [His94] [ cita requerida ] y descontaminación de superficies [Ges99] [ cita requerida ] . Trabajos de investigación más recientes [Shan05] [ cita requerida ] y [Klu05] [ cita requerida ] muestran que las partículas de hielo se pueden utilizar para aplicaciones de chorro de agua como limpieza, desengrasado y corte, con su concepto basado en la transferencia de calor convectivo entre un gas criogénico frío y gotas de agua atomizadas . Las partículas de hielo se forman dentro del sistema transfiriendo calor latente de gotas de agua al nitrógeno líquido. Kluz et al. muestran que la corriente de partículas de aire-hielo se puede generar y aplicar para el procesamiento de materiales biológicos y alimentos. Los estudios realizados mostraron la viabilidad y eficacia del uso de polvo de hielo fino como abrasivo, siendo la eficacia energética del proceso aceptable y la tecnología bastante simple. De todos modos, la productividad del proceso es menor que cuando se utilizan partículas abrasivas minerales.
Una tecnología similar es el tratamiento híbrido de chorro de agua-abrasivo-hielo a alta presión. Esta tecnología se basa en un chorro de agua-abrasivo a alta presión con adición de gránulos de hielo seco CO2 . Borkowski et al. [Bor03] muestran que la eficacia del tratamiento de superficies con el chorro híbrido depende de la calidad de las partículas de hielo.