Die Wasserstrahlschneidmaschine ist eine echte Revolution in der Metallverarbeitung. Sie bietet zahlreiche Vorteile für die Teilefertigung, etwa niedrigere Produktionskosten und die Schonung der bearbeiteten Werkstoffe. Doch was ist diese innovative Technologie und wie funktioniert sie?
Wasserstrahlschneiden – was ist das?
Das Wasserstrahlschneiden ist eines der jüngsten Bearbeitungsverfahren in der Industrie. In letzter Zeit hat es dank der Vielseitigkeit des Verfahrens, mit dem sich unterschiedliche Werkstoffe wie Metalle oder Glas schneiden lassen, an Beliebtheit gewonnen.
Wie der Name schon sagt, bearbeitet eine Wasserstrahlschneidmaschine Werkstücke, indem sie den Wasserdruck zum Schneiden nutzt. Möglich ist das dank der Geschwindigkeit und Kraft, die das Wasser beim Auftreffen auf die Oberfläche erreicht. Es handelt sich um ein mechanisches Verfahren, mit dem sich jeder Werkstoff schneiden lässt (Metalle, Glas, Holz, Textilien usw.). Die Ergebnisse sind hochwertig und die gewünschte Oberfläche wird erreicht.
Der Ablauf beim Wasserstrahlschneiden
Die Wasserstrahlschneidmaschine arbeitet mit numerischer Steuerung, was das Verfahren noch einfacher macht. Zunächst wird das zu schneidende Teil am Rechner mit einem CAD-Programm definiert, um Abmessungen, Dicke und Werkstoff festzulegen. Danach werden die Daten mit einer in die Maschine integrierten CAM-Software verarbeitet.
Die verarbeitete Datei wird direkt am Maschinenrechner geöffnet, wo sich eine Reihe von Parametern einstellen lässt, darunter die Werkstoffeigenschaften. Anschließend wird das Material auf der Maschine ausgerichtet und die Maschine gestartet. Am besten wird das Teil so positioniert, dass möglichst wenig Rohmaterial verschwendet wird. Verfügt die Maschine über mehrere Schneidköpfe, lassen sich bei guter Positionierung mehrere Schnitte gleichzeitig ausführen. Das beschleunigt den Prozess und senkt die Produktionskosten.
Diese Maschinen arbeiten kontinuierlich, sodass sie nur angehalten werden müssen, wenn das Teil neu positioniert werden soll.
Wie funktioniert eine Wasserstrahlschneidmaschine?
Eine Wasserstrahlschneidmaschine arbeitet mit einem unter Druck stehenden Wasserstrahl. Das Wasser tritt durch eine Düse aus, deren Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,4 mm liegt. Die Maschine verwendet jedoch nicht nur Wasser: Geschnitten wird mit einem Gemisch aus Wasser und Abrasivmittel unter sehr hohem Druck.
Die Düse spielt eine zentrale Rolle beim Wasserstrahlschneiden, denn von ihr hängt die Kohärenz des Strahls ab; diese entscheidet darüber, ob das angewandte Verfahren funktioniert. Tritt der Strahl zum Beispiel kegelförmig aus, verliert der Schnitt an Intensität, Präzision und Qualität.
Auch der Druck des Wasserstrahls spielt bei diesem Verfahren eine sehr wichtige Rolle. Der richtige Druck wird mit einer Pumpe mit Druckübersetzer erreicht, die bis zu 4.000 bar erzeugt. Je nach Werkstück kann mit geringeren Drücken gearbeitet werden, und es ist sogar möglich, auf das Abrasivmittel zu verzichten. Zum Markieren, Nuten oder Gravieren wird beispielsweise Wasser mit niedrigem Druck verwendet.
Auch die Schneidgeschwindigkeit ist entscheidend. Sie hängt vom Pumpendruck, von Menge und Qualität des Abrasivmittels, von der Werkstückdicke, von der Leistung des Druckübersetzers und vom Düsendurchmesser ab. Das Wasser kann so mit Geschwindigkeiten von bis zu 1.000 Metern pro Sekunde austreten.
Warum wird ein Abrasivmittel zugesetzt? Ganz einfach, weil Wasser allein für den Schnitt nicht ausreicht; deshalb ist das Abrasivmittel ebenfalls ein Schlüsselelement beim Wasserstrahlschneiden. Nur bei weichen Werkstoffen oder reinen Gravuren kann darauf verzichtet werden. Bei Verbundwerkstoffen aus Ton und Glas ist es unverzichtbar.
Vorteile des Wasserstrahlschneidens
Zu den Vorteilen einer Wasserstrahlschneidmaschine gehören:
- Es ist ein Kaltverfahren ohne Wärmeeintrag, sodass sich der Werkstoff des Werkstücks nicht verformen kann.
- Es ist umweltfreundlich, da keine Gase freigesetzt werden.
- Die Wasserstrahlschneidmaschine ist einfach zu bedienen und erfordert keinen Spezialisten außer der Person, die das Teil konstruiert. Diese kann das Teil selbst einlegen und das Programm starten.
- Reststücke aus anderen Aufträgen lassen sich wiederverwenden.
- Es lassen sich große Materialstärken schneiden.
- Es entstehen keine Eigenspannungen.
- Niedrige Kosten.