Ihre Experten für Wasserstrahlschneiden
Unser moderner Maschinenpark mit CNC-Steuerung und schwenkbarem Schneidkopf zur Winkelkorrektur ermöglicht vielfältige wie auch komplexe Formen, Präzisionsschnitte und höchste Maßgenauigkeit. Wir bieten Ihnen verschiedene Fertigungsverfahren von Muster- und Einzelteil- bis hin zur Serienfertigung.
Wasserstrahlschneiden – Die Kraft des Wassers
Die meisten Menschen erahnen die Kraft des Wassers. Wir erleben sie tagtäglich, seit Millionen von Jahren. Durch Erosionen schafft Wasser ununterbrochen neue Formen. Verglichen mit alternativen Methoden wie beispielsweise dem Laser- oder dem Plasma-Schneiden hat das Wasserstrahlschneiden bei der richtigen Anwendung einige Vorzüge. Beim Reinwasserstrahlschneiden oder auch beim Abrasiv-Wasserstrahlschneiden werden meist Drücke von bis zu 4.000 bar verwendet.
Vorteile von Wasserstrahlschneiden
Das Wasserstrahlschneiden ist als Trennverfahren so beliebt, da beinahe alle Werkstoffe auf diese Weise sauber und gezielt geschnitten werden können. Dabei entsteht im Gegensatz zu anderen Prozessen keine thermische Wirkung auf den Werkstoff. Weitere Vorteile sind zudem die geringen Schneid- und Reaktionskräfte, die geringe Schnittbreite, die etwa zwischen 0,5 – 2 Millimeter liegt. Das CNC-Wasserstrahlschneiden kommt außerdem in vielen 2D aber auch 3D Anwendungen zum Einsatz. Es ermöglicht die Bearbeitung von Werkstoffen für neue Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel in der Chirurgie.
Ein Verfahren – für nahezu alle Bereiche
Das Wasserstrahlschneiden ist als Trenn-Verfahren vielfältiger Werkstoffe in den folgenden Branchen besonders beliebt:
- Bauindustrie
- Energiebranche
- Lebensmittelindustrie
- Medizinische Industrie
- Automobilindustrie
- Landwirtschaft
- Öl und Gas
- Einzelfertigungen
- Halbleiterindustrie
- Transportwesen
- Laborausrüstung
- Luft- und Raumfahrt
Wann ist das Verfahren für Sie interessant?
Abgesehen vom Schneiden werden Wasserstrahlen auch zum Entgraten, Gussputzen und zum Säubern von Oberflächen eingesetzt. Außerdem wird meist auf das Wasserstrahlschneiden zurückgegriffen, wenn die zu trennenden Materialien temperaturempfindlich sind und somit andere Methoden nicht berücksichtigt werden können. Das Verfahren ermöglicht es extrem filigrane und komplexe Konturen, da der feine Wasserstrahl präzise eingesetzt werden kann. Außerdem kann der entsprechende Schnitt beim Wasserstrahlschneiden an einer beliebigen Stelle des Werkstücks beginnen und muss nicht zwangsläufig am Rand beginnen.
Während Werkstoffe, die eine Licht-reflektierende Oberfläche haben, sich mit Lasern nur schwer bearbeiten lassen verursacht das Wasserstrahlen dagegen keine Probleme. Besonders gut lassen sich zudem Kohle- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe mit dem Wasserstrahlschneiden bearbeiten. Im Vergleich dazu würden spanende Verfahren zur Zerstörung der Materialien führen. Der Wasserstrahl kann allerdings im Gegensatz zu festen Werkzeugen nicht verklemmen und bietet den klaren Vorteil. Es entstehen aufgrund der niedrigen Bearbeitungstemperaturen bei der Kunststoffbearbeitung keine giftigen Dämpfe
Wir sind für Sie da
Sie interessieren sich für das Wasserstrahlschneiden von Werkstoffen und möchten Ihr Projekt mit dieser Methode zum Erfolg verhelfen? Ihr Team von Metallbau Ley steht Ihnen jederzeit zur Verfügung. Profitieren Sie von unserer langjährigen Erfahrung. Wir beraten Sie gern und sorgen dafür, dass Ihr Projekt professionell begleitet wird. Schicken Sie uns einfach eine Mail oder greifen Sie zum Hörer und rufen Sie uns an!
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Hungenbach 1 · 51515 Kürten
Was ist Wasserstrahlschneiden genau?
Das Wasserstrahlschneiden gehört zu den Fertigungsverfahren des Trennens. Bereits vergleichend beschrieben, zählen zu dieser Gruppe auch das Laserstrahlschmelzschneiden, das Brennschneiden und das Plasma-Schmelzschneiden. Die entsprechenden Prozesse bilden die Gruppe der abtragenden Verfahren. Grundsätzlich unterscheidet man beim Wasserstrahlschneiden nochmals zwischen reinem Wasser und Abrasiv-Schneiden. Für letztere Methodik wird beim Wasser zusätzlich ein hartes pulverförmiges Material – das Abrasiv – verwendet. Wie eingangs bereits erwähnt, wird hierbei eine Werkzeugmaschine gebraucht, die auch als Wasserstrahlschneidemaschine bezeichnet wird.
Beim Wasserstrahlschneiden mit reinem Wasser werden eher weiche Werkstoffe getrennt, wie zum Beispiel Kunststoffe, Folien, Schaumstoffe oder Papier. Dem gegenüber steht das Abrasiv-Schneiden, wobei vergleichsweise harte Werkstoffe wie Stahl, Keramik oder Glas eingesetzt werden. Das Wasserstrahlschneiden ist besonders wichtig für das Trennen von Verbundwerkstoffen, welche sich mit den herkömmlichen Verfahren meistens nicht zufriedenstellend trennen lassen. Zudem gilt das Wasserstrahlschneiden in seiner Kategorie zu einer der umweltfreundlichsten Methoden.
Typisches Vorgehen beim Wasserstrahlschneiden
- Zunächst wird Hochdruck erzeugt
Ein hoher Druck ist nötig, um einen Material wie Stahl oder Glas mit reinem Wasser zu schneiden. Zu diesem Zweck ist die Wasserstrahlschneidmaschine in der Regel mit einer Ultrahochdruck-Pumpe ausgestattet. Mit ihr werde für den Schneide-Prozess Drücke von bis zu etwa 6.000 bar erzeugt. Haben Sie schon mal einen Wasserwerfer der Polizei gesehen und extreme Kraft dahinter vermutet? Diese Wasserwerfer erreichen im Vergleich einen Druck von etwa 20 bar.
- Dann wird der Druck in Geschwindigkeit umgewandelt
Damit „die PS auf die Straße gebracht werden können“ wandelt eine entsprechende Düse den Wasserdruck in Geschwindigkeit um. Dieser Wasserstrahl wird dann mit höchster Geschwindigkeit sowie Präzision auf die zu bearbeitende Oberfläche gerichtet. Der Wasserstrahl ist so fein, dass er kaum dicker ist als ein menschliches Haar.
- Je nach Material wird nun ein Abrasiv-Mittel hinzugegeben
Ein Abrasiv-Mittel wird in eine dafür vorgesehene Mischkammer gegeben, sollten härtere Werkstoffe wie Stahl, Titan oder Aluminium getrennt werden. Üblicherweise wird dabei auf Granat- oder Oliv-Sand zurückgegriffen. Durch das Abrasiv-Mittel kann die Schneidkraft des Wasserstrahls signifikant erhöht werden. Das wiederum ermöglicht ein präziseres Trennen von metallischen oder mineralischen Werkstoffen sowie auch von Faserverbundwerkstoffen.
- Der Schneidevorgang
Das Abrasiv-Mittel wird in die Mischkammer gesaugt und mit dem Wasser kombiniert. Im Anschluss wird das Gemisch fokussiert und durch die Abrasiv-Düse beschleunigt. Mit einer fast vierfachen Schallgeschwindigkeit tritt der Strahl durch den Schneidkopf tritt aus und zertrennt sogleich die Material-Oberfläche.
Alle technischen Daten
Beim Wasserstrahlschneiden werden in der industriellen Praxis Drücke zwischen 1000 und 6000 bar erreicht. Die Geschwindigkeit des Wasserstrahls liegt dann bei etwa 900 Meter pro Sekunde. Die wichtigen Kennzahlen, auf die Sie bei diesem Verfahren achten sollten sind Pumpendruck, Düsenabstand, Düsendurchmesser und Vorschubgeschwindigkeit. Sollten dem Wasserstrahl zusätzlich Abrasiv-Mittel hinzugefügt werden so ergeben sich weitere Stellgrößen: Beispielsweise die Material-Härte, die Körnung, der Massenstrom, der Fokusdurchmesser und die Fokuslänge. Einerseits führen die Feststoffe zu einer breiteren Fuge, während Sie jedoch gleichzeitig das Trennvermögen erhöhen.
Die Schnitttiefe beim Wasserstrahlschneiden wird durch den Arbeits- oder Schneiddruck auf der Werkstückoberfläche bestimmt. Dazu ist ein entsprechender Wasserdruck von mindestens 600 bar ist nötig, damit ein zunächst überhaupt Materialabtrag gewährleistet werden kann. Mit zunehmendem Druck steigt die Schnitttiefe danach linear an. Hierbei sind teilweise Schneid-Drücke von bis zu 6200 bar im Einsatz.
Das Reinwasser-Schneiden
Eine Methode des Wasserstrahlschneidens ist das Reinwasser-Schneiden. Das entsprechende Werkstück wird hierbei durch einen Strahl aus reinem Wasser getrennt. In Kontakt mit diesem Verfahren werden in erster Linie weiche aber mitunter auch zähe Werkstoffe bearbeitet. Beispielsweise können bei einem Druck von etwa 4000 bar die meisten Textilien bis zu einer Dicke von 30 Millimetern zertrennt werden. Das Reinwasserschneiden gilt zudem als besonders umweltschonend, denn hierbei entstehen keine Späne, Schleifstäube, toxische Gase oder Luftverschmutzungen. Kühlschmierstoffe sind zudem überflüssig und das verwendete Wasser kann als Kreislaufmaterial genutzt und nach einem Schneideprozess entsprechend wieder eingespeist werden.
Beim Wasserstrahlschneiden in Kontakt mit lediglich Reinwasser hat der Wasserstrahl einen sehr kleinen Durchmesser und versursacht keine Tropfenbildung. Somit kann im Besonderen bei geringen Materialdicken das bestmögliche Ergebnis erzielt werden. Für das Reinwasser-Schneiden werden Maschinen mit mehreren Düsen verwendet, die während des Trennens auf einer oder mehreren Traversen laufen.
Das Wasserstrahlschneiden mit reinem Wasser kommt bevorzugt bei den folgenden Werkstoffen zum Einsatz:
- Kunststoffe
- Papier
- Textilien
- Folien
- Schaumstoff
- Silikon
- Leder
- Lebensmittel
- Faserstoffe
- Elastomere
- Dichtungsmaterialien
- Dämmstoffe
Das Abrasiv-Schneiden
Das zweite geläufige Verfahren zum CNC-Wasserstrahlschneiden ist das Abrasiv-Verfahren. Um aus einen Abrasiv-Wasserstrahl zu erzeugen, wird im Schneidkopf zusätzlich zum Reinwasser ein entsprechendes Abrasiv-Mittel beigefügt. Der Vorteil liegt in der erhöhten Schneidekraft. Das Abrasiv-Schneiden wird dementsprechend vor allen Dingen für härtere oder dickere Werkstücke eingesetzt. Neben Granat- oder Oliv-Sand wird manchmal auch Korund für weichere Werkstoffe als Abrasiv verwendet. Damit lassen sich in der Folge harte Werkstoffe wie Stein, Panzerglas, Keramik, Grafit, Holz, Marmor und alle weiteren Metalle trennen. Für Laminate, welche aus verschiedenen Werkstoffen bestehen wird nur dieses Verfahren angewendet.
Beim Abrasiv-Schneiden ist die Zertrennung von Stählen bis zu einer Dicke von 50 Millimeter oder von sonstigen Metallen bis 120 Millimeter möglich. Im Schneidkopf entsteht bei dem Schneide-Prozess ein Unterdruck, ausgelöst durch die extrem hohe Strahlgeschwindigkeit. Dabei wird das Abrasiv in die Mischkammer gesaugt und kommt hier mit Wasser in Kontakt. Im Vergleich zum Reinwasser-Schneiden ist der Strahldurchmesser etwa 0,2 Millimeter größer.
Besonders die folgenden Werkstoffe können mit dem Abrasiv-Wasserstrahlschneiden sauber getrennt werden:
- Stahl
- Laminate
- Glas
- Panzerglas
- Aluminium
- Keramik
- Marmor
- Holz
- Grafit
- Stein
- Titan
Wie ist eine entsprechende Werkzeugmaschine aufgebaut?
Grundsätzlich wird für die Bearbeitung eines Materials durch Wasserstrahlschneiden eine Wasserstrahlschneidmaschine verwendet Diese Werkzeugmaschine ist mit einer CNC-Steuerung versehen und erreicht beim Trennen entsprechender Werkstoffe einen hohen Automatisierungsgrad.
Im Wesentlichen besteht die Wasserstrahlschneidmaschine aus den Komponenten, die wir Ihnen nachfolgend aufgelistet haben:
- Wassertank
- Wasserpumpe
- Elektromotor
- CNC-gesteuerte Führungsschiene
- Speicher
- Reinwasser- und Abrasiv-Wasserdüse
- Hochdruckverrohrung
- Druckübersetzer
- Ventil
Auf den richtigen Qualitätsschnitt kommt es an!
In der Regel verfolgt man die Absicht eine hohe Qualität zu erreichen, wenn man in Betracht zieht mit Wasserstrahlen zu schneiden. Hierbei ist es ein wichtiger Faktor, dass die entsprechend hohe Schnittgeschwindigkeit erzielt wird. Das CNC-Wasserstrahlschneiden kann extrem effizient und umweltschonend sein, bringt allerdings verhältnismäßig wenig, wenn mangelnder Druck und Geschwindigkeit nicht für die richtige Schnittqualität sorgen.
Für Edelstahl ist beispielsweise eine Schnittgeschwindigkeit von 120 Millimetern pro Minute bereits sehr hoch, während im Vergleich dazu bei schnelleren Schnittgeschwindigkeiten eher eine sogenannte Trennschnittqualität erreicht wird. Das Problem hierbei ist, dass es beim Wasserstrahlschneiden selten eine einzige richtige Schnittgeschwindigkeit gibt. Im Gegenteil, es besteht in den meisten Fällen eine Schwankungsbreite von etwa 400 bis 500%. Unsere Aufgabe ist es die richtige Schnittgeschwindigkeit für Sie zu finden. Dabei orientieren wir uns an Ihrem persönlichen Qualitätsempfinden und Anforderungen.