Schneiden ohne thermischen Einfluss? - Vorteile des Wasserstrahlschneidens

08.08.22, 06:24

Thermische Belastungen können beim Schneiden von Stoffen zum Problem werden. Ein Beispiel darin findet sich etwa in hitzeempfindlichen Materialien wie Holz oder Kunststoffen, denn Wärme kann die Schnittstellen verformen und sogar das Material beschädigen. Brennschneidverfahren wie dem Autogenschneiden, dem Laserschneiden oder dem Plasmaschneiden bieten zwar eigene Vorteile, doch ist ihr Einsatz je nach Werkstoff nicht immer optimal. Aufgrund ihres thermischen Einflusses können sie ihre Leistung möglicherweise nicht voll entfalten, weshalb die Wahl des richtigen Verfahrens für die Effizienz im eigenen Betrieb eine wichtige Rolle spielt.

Mit dem Wasserstrahlschneider existiert eine Möglichkeit, den thermischen Einfluss beim Schneiden zu reduzieren, gar komplett auszuschließen. Zwar fällt beim Wasserstrahlschneiden mit einem Abrasiv ein geringes Maß an Reibungswärme an, doch kann der thermische Einfluss bei einem Einsatz unter Wasser ganz vermieden werden. Der Wasserstrahlschneider ist damit ein Allrounder, der sich zum Schnitt einer großen Materialvielfalt eignet. Ob der Einsatz einer Wasserstrahlschneidmaschine auch in Ihrem Betrieb vorteilhaft sein könnte, möchte Eckert Cutting Ihnen anhand eine Gegenüberstellung der Brennschneidtechniken mit dem Wasserstrahlschneiden zeigen.

Über 130 Jahre Geschichte und niemals obsolet: Autogenes Brennschneiden

Unter dem Autogenen Brennschneiden  bzw. Autogenschneiden wird durch ein Gemisch aus Heizgas (oft aus kohlenstoffhaltigem Material) und Sauerstoff eine Zündflamme erzeugt, welche die Oberfläche eines Werkstoffs auf die eigene Temperatur der Flamme erwärmt. Erstmals wurde im Jahr 1887 ein Gebläsebrenner mit einem Leuchtgas-Sauerstoff-Gemisch in England entwickelt und in Betrieb genommen. Seitdem ist diese Technik in der Stahlindustrie fest etabliert und daraus nicht mehr wegzudenken. Das zeigen die Produkte von Eckert Cutting, die autogenes und plasmatechnischisches Schneiden sogar kombinieren.

Das Autogenschneiden ist wirtschaftlich sparsam und eignet sich besonders für die Trennung von Stahl mit hohen Materialstärken, weshalb es gerade für die Metallverarbeitung empfohlen wird. Branchen wie der Maschinenbau, der Stahlbau, der Anlagenbau und der Schiffsbau sind fest darauf angewiesen. Gegenüber dem Wasserstrahlschneiden ist der thermische Einfluss sehr hoch. Daher eignet sich nicht jeder Werkstoff für autogenes Brennschneiden, weil es durch die starke Hitze Einbringung in das Material zu einem Wärmeverzug kommen kann.

Thermischer Einfluss ohne Vorwärmen: Plasmaschneiden

Das Plasmaschneidverfahren blickt auf eine nunmehr rund 70-jährige Vergangenheit zurück. Der zum Schneiden verwendete Plasmalichtbogen besteht aus ionisierter Materie in einem Gas ähnlichen Zustand und kann einen thermischen Einfluss oberhalb von 30.000 Kelvin erreichen. Je nach Anforderung an das Bearbeiten des jeweiligen Werkstoffes werden dabei unterschiedliche Gase beim Plasmaschneiden Ionisiert. Bei Basisgeräten wird Luft verwendet, bei Hochleistungsgeräten kommen Sauerstoff, Azote, Argon und Argon-Wasserstoff zum Einsatz.

Eine bewährte Konstruktion wie der die Rubin HQ von Eckert Cutting hat den Vorteil, nur einen sehr geringen thermischen Einfluss auf das Material zu nehmen. Der Plasmaschneider leistet eine hohe Präzision und kann damit wesentlich glattere Kanten beim Schneiden voneinander abtrennen. In Werkstätten, die für die eigene Fertigung eine Schneidmaschine nicht auf Volllast betreiben müssen, bietet Plasma den Vorteil, nicht Vorgewärmt werden zu müssen. Hiermit können Betriebskosten deutlich gesenkt werden. 

Mit dem Plasmaschneider kann zwar wie beim Wasserstrahlschneiden Material unter Wasser getrennt werden, jedoch birgt sich hier die Gefahr einer Aufhärtung des Werkstoffen in den Randzonen. Je nach Anforderungen an den Werkstoff kann daher der Wasserstrahlschneider eine bessere Lösung bieten.

Einzigartige Präzision: Laserschneiden

Das Laserschneiden  ist das jüngste und zugleich modernste Brennschneidverfahren. Der Laser arbeitet schnell mit höchster Präzision und eignet sich besonders für den Schnitt von mehreren Arten von Stahl und NE-Legierungen. Früher wurde die Konstruktion in Form des “CO2-Lasers” mit Kohlenstoffdioxidatomen betrieben, doch die hohen Unterhaltskosten machten dieses Verfahren unwirtschaftlich. Die Entwicklung des Glasfaser-Lasers, der heute vorwiegend genutzt wird, begünstigte den Einsatz dieser Technologie wieder mit Rentabilität und zugleich deutlich gesteigerter Effizienz.

Innerhalb des Laserschneider wird durch ein laserfähiges Medium Licht gebündelt und mit hoher Energie ausgestoßen, weshalb diese Technologie einen hohen thermischen Einfluss beim Schneiden erreicht. Durch den Einsatz des Laserschneiders entsteht im Werkstoff ein extrem dünner Schnittspalt, der sehr filigrane Strukturen aufweist. Der Wasserstrahlschneider ist ebenfalls sehr präzise, doch die Genauigkeit des Faserlasers ist unter allen Schneidtechnologien einzigartig. Die Beeinträchtigung vom Laserschneiden liegt im Vergleich zum Wasserstrahlschneiden beim thermischen Einfluss, da hitzeempfindliche Materialien von ihm nicht bearbeitet werden können.

Welche Technologie ist zum Schneiden die richtige?

Jedes Schneidverfahren bietet seine Vor- und Nachteile. Welches sich für den eigenen Betrieb am besten eignet, hängt ganz von den zu bearbeitenden Werkstoffen ab. Schneiden ohne thermischen Einfluss hat beim Wasserstrahlschneiden einen großen Vorteil. Im Gegensatz zu allen Brennstoffverfahren ist der Wasserstrahlschneider das Multitalent, das nahezu alle Werkstoffe trennen und bearbeiten kann.

Das Wasserstrahlschneiden ist eine effiziente und kostengünstige Methode, um unterschiedlichste Werkstoffe ohne thermischen Einfluss passgenau zu bearbeiten. Technologien wie der Pro-X 3D Schneidkopf von Eckert Cutting können beim Wasserstrahlschneiden dabei helfen, Nachbearbeitungskosten zu minimieren. Durch Schrägschnitte von bis zu 60 Grad und der automatisierter Schneidwinkelkompensation kann die physikalisch bedingte Winkelabweichung des Schneidvorgangs maschinell überarbeitet werden.

Eckert Cutting bietet in allen Schneidbereichen modernste und etablierte CNC-Schneidanlagen. Wird eine veraltete Technologie wie etwa ein CO2-Plasmalaserschneider verwendet, sollte diese modernisiert werden, da eine solche Technik hohe Unterhaltskosten mit sich bringt. Ob dann ein Faserlaser wie die Diamond Fiber Laser 2 oder nicht doch ein Wasserstrahlschneider wie die Opal Waterjet Combo die bessere Wahl für eine moderne CNC-Schneidmaschine in Ihrem Unternehmen ist, dafür stehen Ihnen die Experten von Eckert Cutting gerne beratend zur Seite.

FAQ:

Wie kann ich Metall schneiden?

Um Metall zu schneiden eignen sich insbesondere thermische Verfahren wie das Autogene Brennschneiden, das Plasmaschneiden und das Laserschneiden. Mithilfe eines Wasserstrahlschneiders kann sogar ganz auf Wärme verzichtet werden, dann muss aber zusätzlich ein Abrasiv dem Wasserstrahl beigegeben werden.

Welchen Vorteil besitzt das Wasserstrahlschneiden?

Das Wasserstrahlschneiden ist der Allrounder unter den Schneidverfahren. Beim Schneiden unter Wasser kann sogar ganz ohne thermischen Einfluss der Werkstoff schonend bearbeitet werden. Der Wasserstrahlschneider kann von Nahrung über Kunststoffe bis hin zu Titanium alles präzise trennen.

Warum Wasserstrahlschneiden?

Nicht jeder Werkstoff eignet sich aufgrund der Materialeigenschaften für ein thermisches Schneidverfahren - Kunststoffe etwa. Das Wasserstrahlschneiden arbeitet ganz ohne Thermie und ist daher sehr materialschonend.

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