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Das Wasserstrahlschneiden wird fast ausschließlich in Industrie und Forschung zur präzisen Materialtrennung eingesetzt.  Der technische Aufwand für die Erzeugung eines derart energiereichen Wasserstrahls ist natürlich  enorm und man könnte meinen,  dass aus diesem Grund eine solche Technik für Projekte aus dem Hobbybereich nicht in Frage kommt.

Weit gefehlt. Denn werden maßgenaue und/oder komplex geformte Teile für Edelprojekte, Vorzeigeexemplare, Prototypen oder Kleinserien benötigt, die schlicht perfekt ausfallen sollen, ist das Wasserstrahlschneiden – verglichen mit anderen Verfahren – aus meiner Sicht alternativlos.

Warum das so ist, welche entscheidenden Vorteile das Wasserstrahlverfahren bietet und wie das ganze überhaupt funktioniert, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was ist Wasserstrahlschneiden?

Das Wasserstrahlschneiden ist ein seit den 70er Jahren industriell genutztes spanendes Verfahren zum Schneiden verschiedenster Materialien.  Dabei wird  die schneidende Wirkung durch einen stark gebündelten  Wasserstrahl erzeugt, der mit extrem hoher Geschwindigkeit auf die Materialoberfläche trifft und das Material an der Schnittstelle zerspant.

Anders als bei der Trennung durch Hitzeeinwirkung erfährt das Material hier keine Veränderungen im Gefüge. Weder Verfärbungen noch Verwerfungen durch thermische Ausdehnung treten auf.  Darum ist beim Wasserstrahlschneiden eine bessere Materialausnutzung möglich, weil die Breite der Schnittfugen sehr gering ausfallen kann. Schnittfugen von ein bis zwei Millimeter sind in etwa Standard.

Wasserstrahl-Schneidanlage

Besonders wirtschaftlich wird das Wasserstrahlschneiden, weil durch die hohe Qualität der Schnittfuge eine Nachbearbeitung des Werkstücks meist nicht erforderlich ist. Hieran wird schon deutlich, dass durch das Wasserstrahlschneiden – zumindest im industriellen Bereich – Material, Arbeitszeit und damit Kosten eingespart werden können.

Gut – aber wie sieht’s im Kleinen aus? Was leistet dieses Verfahren, wenn es nicht unbedingt um die Einsparung von Material und Arbeitszeit geht, sondern schlicht um gute Qualität?

Fast alle Werkstoffe lassen sich mit Wasserstrahl schneiden

Ein weiterer Vorteil gegenüber anderen Schneidverfahren ist die Vielfalt der Materialien, die sich mit dem Wasserstrahl schneiden lassen. Auch Verbundwerkstoffe aus verschiedenartigen Werkstoffen – Holz, Metall, Kunststoff, Stein – lassen sich mit dem Wasserstrahl bei gleicher Qualität trennen. Das ist mit anderen Verfahren oft gar nicht möglich.

Lediglich Hohlprofile oder andere Werkstücke mit großen Hohlräumen schneidet die Wasserschneidetechnik mitunter nicht so gut. Der Schneidstrahl verwirbelt beim Austritt aus der Schneidfuge und verliert dabei an Schneidleistung und Bündelung.  Schneidgut mit mehreren Hohlkammern lässt sich daher mit anderen  Verfahren besser verarbeiten.

Ansonsten aber können Materialstärken von bis zu 200mm und mehr mit der Wasserstrahl-Technik geschnitten werden.  Und das bei Tolereranzen von etwa 0,05mm. Selbstverständlich sinkt bei größeren Materialstärken die Schnittgeschwindigkeit.

Pauschal kann man sagen, je härter das Material und je größer die Materialstärke, umso geringer die Schnittgeschwindigkeit. Und damit wären wir auch gleich bei einem entscheidenden Kostenfaktor.

Wasserstrahlschneiden – auch für den Hobbybereich erschwinglich

Die Kosten für das Wasserstrahlschneiden hängen neben dem mehr oder weniger hohen Aufwand für die auftragsbezogene  Einrichtung der Maschine von der Schnittleistung ab. Daher staffeln viele Betriebe die Preise pro Meter Schnittlänge  nach der Materialstärke.

Schneidkopf mit Edelsteindüse

Dabei bewegen sich die Preise nach meinen Recherchen zur Zeit (Juni 2012) von 0,8 € für sehr dünnes Material (1-2mm) bis zu mehreren -zig Euro für Materialstärken um die 200 mm  Edelstahl.

Anhand dieser Preisspanne ist schon zu sehen, dass Wassertstrahlschneiden auch für manche Hobbyprojekte durchaus erschwinglich ist.

So funktioniert Wasserstrahlschneiden

In der Wasserstrahl-Schneideanlage wird durch ein mehrstufiges Hochdruck-Pumpensystem der nötige Druck für die hohe Beschleunigung des Wasserstrahls erzeugt. Flexible Hochdruckleitungen führen das Wasser zum beweglichen Schneidkopf.

Durch eine CNC-Steuerung wird der Schneidkopf über das Werkstück geführt. Durch den Einsatz von Roboter-Armen mit mehr Freiheitsgraden wird auch die Bearbeitung von dreidimensionalen Teilen möglich.

Mit dem reinen Wasserstrahl wird vor allem weiches und empfindliches Material hochpräzise geschnitten. Härtere Materialien, wie Stein oder Stahl, lassen sich mit reinem Wasser nicht so gut schneiden. Deshalb kam man irgendwann auf die Idee, dem Wasserstrahl harte, sehr feinkörnige Schleifmittel, sogenannte Abrasive, zuzusetzen.

Seit etwa 1980 unterscheidet man deshalb das Schneiden mit reinem Wasserstrahl vom Abrasivverfahren . Hierbei wird dem Schneidwasser in einem speziellen Schneidkopf fortlaufend das Schleifmittel in der erforderlichen Menge hinzugefügt.

Die Restenergie des Schneidstrahls ist beim Austritt aus der Schneidfuge des Werkstücks noch so groß, das dieser neutralisiert werden muss. Dazu wird das Wasser in einem großen Auffangbehälter gesammelt, in dem die Energie des Schneidstrahls durch Verwirbelung abgebaut wird.

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