Schneiden ohne thermische Einflüsse

Ohne thermische Einflüsse, wirtschaftlich und umweltfreundlich - das ist Wasserstrahlschneiden. Es ist ein Kaltschneidenverfahren, bei dem Wasser mit hohem Druck zum Schneiden auf das Material aufgebracht wird. Nicht nur gefiltertes Wasser wird dafür genutzt. Mit einem hinzugefügten Abrasivmittel (z.B. Granatsand) lassen sich besonders harte Materialien (wie Metall und Gestein) einfach bearbeiten.

Das Wasserstrahlschneiden ist einzigartig in seiner Materialvielfalt. Metalle, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe, Naturstein, Keramik, Glas oder Holz - Das Wasserstrahlschneiden schneidet alle präzise und ohne Beschädigungen durch thermische Einflüsse.

Warum per Wasserstrahl schneiden?

Der Unterschied zu anderen Verfahren

Der Hauptunterschied zu anderen Verfahren wie dem Autogenen Brennschneiden, dem Plasmaschneiden und dem Laserschneiden liegt natürlich in der Thermie. 

Das eröffnet dem Wasserstrahlschneiden zahlreiche Vorteile gegenüber diesen Schneidverfahren:

• Keine Wärmeeinflusszone an der Schnittkante
• Schonende Behandlung des Materials
• Sehr viele Materialien lassen sich schneiden
• Extrem hohe Präzision
• Nachbearbeitung nur in Ausnahmefällen
• Wenig Schnittabfall
• Geringe Betriebskosten
• Umweltfreundlichkeit

Wasserstrahlschneiden - Eine Technologie mit Historie

Der Wasserstrahl wurde bereits Mitte des 19. Jahrhunderts zur Förderung in Kohleminen verwendet. Die Geschichte des Wasserstrahlschneidens in der Industrie begann erst in den 1930er Jahren. Zu Beginn schnitt man weiche Materialien wie Papier mit geringem Druck.

Zunächst lag das Problem darin, dass es keine Pumpen gab, die genügend Wasserdruck für robustere Materialien aufbringen konnten. 1935 hatte der Ingenieur Elmo Smith die Idee, ein Abrasivmittel dem Wasserstrahl beizumischen. Der Ingenieur Leslie Tirrell war schließlich derjenige, der Smith Forschung weiter vertiefte und 1937 den ersten funktionsfähigen Schneidkopf zum Wasserstrahlschneiden mit Abrasiv entwickelte.

Weitere Entwicklungen führten in den 1960er Jahren dazu, erste Wasserstrahlschneidsysteme zu entwickeln. Jedoch waren diese noch wenig effizient, da noch immer kein geeignetes Abrasiv gefunden wurde. Dr. Mohamed Hashish gilt als der “Vater des Schleifens”. Durch die Zugabe von (Granat-)Sand gelang es ihm 1979, härtere Materialien wie Metall oder Gestein per Wasserstrahlschneiden zu bearbeiten.

1983 war es schließlich soweit: Die erste kommerzielle Wasserstrahlschneidmaschine war am Markt verfügbar. Sie wurde hauptsächlich vom Schneiden von Autoglas eingesetzt. In den 1990er Jahren wurde durch das CNC-Wasserstrahlschneiden (Computerized Numerical Control) die Technik erneut revolutioniert. Erstmals wurde der Schneidkopf per CNC-Controller von einem Computer hochpräzise gesteuert.

Heute ist das Wasserstrahlschneiden ein weit verbreitetes und anerkanntes Schneidverfahren. Es wird in vielen verschiedenen Bereichen verwendet, darunter Architektur, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Lebensmittelverarbeitung, Metallverarbeitung, Stein- und Keramikindustrie und noch viele mehr.

Die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik und auch die Elektronik machen sich zunutze, dass es zu keiner Wärmebeeinflussung kommt. Branchen wie der Automobilbau oder die Schmuckherstellung profitieren von der extrem hohen Präzision des Wasserstrahlschneidens. Alle Branchen gewinnen von der großen Materialvielfalt, den geringen Materialverlusten und der Umweltfreundlichkeit.

Die ständige Verbesserung der Schnittgeschwindigkeit, Genauigkeit und der Fähigkeit, neue Materialien und Anwendungen zu erschließen, werden die Zukunft des Wasserstrahlschneidens bestimmen.

Wie moderne Schneidmaschinen arbeiten

Beim Wasserstrahlschneiden nimmt der Mechanismus für die Zufuhr von Wasser eine zentrale Rolle ein. Ein System aus Hochdruckpumpen bringt das Wasser auf einen sehr hohen Druck. Dieser liegt normalerweise zwischen 4000 und 6000 bar (58000 bis 87000 psi).

Bei Bedarf wird beim Wasserstrahlschneiden ein Granatsand, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Glasgranulat oder Olivinsand hinzugefügt. Ein spezielles Dosiergerät mischt das Abrasivmittel dem Wasserstrahl bei. Abrasivmittel verbessern die Schneidfähigkeit und ermöglichen das Wasserstrahlschneiden harter Werkstoffe wie Metall, Stein oder Keramik.

Moderne Wasserstrahlschneidmaschinen verfügen über eine CNC-Steuerung. Der Anwender hat die Möglichkeit, das gewünschte Schnittmuster, die Parameter und die Schnittgeschwindigkeit über ein Bedienfeld oder eine Software zu bestimmen.

Beim Wasserstrahlschneiden wird der Strahl mit oder ohne Abrasivmittel aus der Düse mit hohem Druck ausgestoßen und trifft auf das zu schneidende Material. Aufgrund des hohen Drucks und des optionalen Abrasivmittels erzeugt der Wasserstrahl eine Erosion. Sie trennt das Material und ermöglicht einen hochpräzisen Schnitt.

Um das gewünschte Werkstück zu schneiden, bewegt die Maschine den Wasserstrahl nach vorher festgelegten Schnittmustern und Konturen. Moderne Technologien zum Wasserstrahlschneiden ermöglichen das Bearbeiten einer Vielzahl von Materialien und liefern präzise Schnitte mit sehr engen Toleranzen.

Reinwasser- oder Abrasivschneiden?

Die spezifischen Anforderungen an den Schnitt und das zu schneidende Material bestimmen die Entscheidung zwischen den beiden Verfahren.

Beim Wasserstrahlschneiden ist das Reinwasserschneiden ideal für empfindliche Materialien wie weiche Metalle, Kunststoffe, Gummi oder dünne Werkstoffe. Abrasiv-Partikel können diese Materialien beschädigen oder verunreinigen. Das Schneiden mit Reinwasser ermöglicht ein schonendes Schneiden, ohne das Material zu beschädigen.

Da beim Wasserstrahlschneidem mit reinem Wasser keine Abrasivmittel verwendet werden, entstehen besonders glatte und saubere Schnittkanten. Dies kann wichtig sein, wenn eine hohe Oberflächenqualität und eine exakte Passform erforderlich sind.

Für dünne Werkstoffe, die kein Abrasivmittel benötigen, ist das Reinwasserschneiden eine gute Wahl. Sind die Materialien dicker oder härter, sollte eher zu einem Abrasivmittel gegriffen werden. Die Wahl des Abrasivmittels sollte sich auch an den Materialeigenschaften des Werkstoffes orientieren. Gerade bei härteren Stoffen kann die Schnittgeschwindigkeit dadurch positiv beeinflusst werden.

Durch das Reinwasserschneiden werden keine Abrasivabfälle erzeugt, die entsorgt werden müssen. Dies macht es umweltfreundlich, da schädliche Partikel nicht in die Umwelt gelangen. Wer weichere Stoffe bearbeiten möchte, greift beim Wasserstrahlschneiden zum Reinwasser. Für dickere und härtere Werkstoffe ist das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden besser geeignet. 

Schneidprozesse optimieren

Wasserstrahlschneiden braucht für das bestmögliche Ergebnis auch die beste Zusatzausstattung. Die wichtigste Technologie ist natürlich der Schneidkopf. Ein 2D Schneidkopf kann bis zu einer Materialdicke von 250 mm schneiden.

Der Pro-X 3D FL Schneidkopf zertrennt beim Wasserstrahlschneiden zwar nur bis zu einer Materialdicke 150 mm, bietet dafür aber zahlreiche weitere Funktionen. Schräge Kanten bis 60° Neigungswinkel (Bevel), Rohre und sogar Klöpperböden können per 3D-Schneidkopf einfach bearbeitet werden.

CAD/Cam-Software kann den Arbeitsprozess massiv unterstützen. Eine weitere wichtige Ausstattung ist zum Beispiel der richtige Schneidtisch. Ein herkömmlicher Absaugtisch wird beim Wasserstrahlschneiden nicht benötigt. Das Wasser bindet abgetragenes Material. Ein Entschlammungssystem kann bei Bedarf eine effizientere Material-Absaugung gewährleisten.

Dickere Materialien lassen sich leichter schneiden. Durch die Reduzierung der Schnittkräfte gelingt eine gleichmäßigere Schnittqualität. Abgetragene Partikel werden direkt aus der Schnittfuge entfernt und haben keinen weiteren Einfluss auf den Schneidvorgang.

Auch zur Sicherheit der Mitarbeiter gibt es eine Reihe an Funktionen an dem System zum Wasserstrahlschneiden. Dazu zählen optional etwa der Not-Ausschalter bzw. Sicherheits-Endschalter, der Seilzugschalter als Kollisionsschutz, das Anti-Kollisionsradar und die mitfahrende Lichtschranke.

Wer Betriebskosten senken und zugleich etwas für den Umweltschutz tun möchte, sollte über eine Wasserfilteranlage nachdenken. Mit ihr lässt sich beim Wasserstrahlschneiden das verwendete Wasser aufbereiten und wiederverwerten.

Kombination mit anderen Technologien

Heute sind Sie nicht mehr nur auf das Wasserstrahlschneiden beschränkt. Eckert Cutting bietet Ihnen mit dem Opal Waterjet Combo die Lösung an, welche die Vorzüge vom Wasserstrahlschneiden mit denen des Plasmaschneidens verbindet.

Mit dem Pro-X 3D FL Schneidkopf zum Wasserstrahlschneiden nutzt die Opal Waterjet Combo den Support HD3000 für das Plasmaschneiden. Plasmaschneiden ist unübertroffen in seiner Schnittgeschwindigkeit - insbesondere von dickerem Material.

Für Schnitte, deren Anforderungen keine Wärmeeinflusszone oder Materialeigenschaften kein thermisches Schneiden zulassen, lässt sich sofort auf das Wasserstrahlschneiden umstellen.

FAQ: