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Wasserstrahlschneiden
Allgemein

1870 wurden bereits Wasserstrahlen zur Goldgewinnung eingesetzt. Doch erst die Entwicklung der Pumpen machte es möglich, den Wasser­druck zu erhöhen und damit verschiedenste Materialien zu schneiden.

Zu Beginn der 80er-Jahre wurde mit der Zumischung von Feststoff­partikeln der vorerst letzte innovative Schritt in der Wasserstrahl­technologie erzielt, der es nunmehr ermöglicht, praktisch alle Materialien mit dem Wasser­strahl bzw. dem Wasser­abrasivstrahl zu bearbeiten.

VORTEILE

  • Keine thermisch bedingte Veränderung im geschnittenen Material
  • Optimale Ausnutzung des Materials durch geringe Schnittspalte
  • Schnitt kann im Material gestartet und gestoppt werden
  • Einfache Handhabung durch geringe Reaktionskräfte
  • Zweidimensionale und räumliche Schnittführung möglich
  • Richtungsunabhängige Arbeit möglich

Zwei Verfahrensvarianten

Grundsätzlich können zwei Verfahrensvarianten unterschieden werden, das Schneiden mit reinem Wasserstrahl und das Wasserabrasivstrahlschneiden. Beide können sowohl zum Schneiden als auch zum Reinigen und Abtragen eingesetzt werden. Je nach Material lassen sich in der Wasserstrahltechnologie nach Wahl der Parameter verschiedene Schnittkantenqualitäten erzielen.

Reiner Wasserstrahl

Im Gegensatz zur Anwendung in der Reinigungstechnik, wo es vor allem auf einen großflächigen und gleichmäßigen Abtrag ankommt, werden für das Schneiden mit Wasserstrahlen möglichst eng gebündelte Strahlen eingesetzt. Die Strahldurchmesser liegen im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 mm. Um die erforderliche Energiedichte im Strahl zu erreichen, beträgt der strahlerzeugende Druck bis zu 6.000 bar. Dies entspricht dem Druck am Boden einer 60.000 Meter hohen Wassersäule. Abhängig vom Material sind mit dem reinen Wasserstrahl Dicken bis zu 300 mm schneidbar.

Wasserabrasivstrahl

Die Energiedichte eines reinen Wasserstrahls reicht zur Bearbeitung vieler technischer Werkstoffe nicht aus. Für entsprechende Anwendungen werden dem Wasserstrahl daher Feststoffpartikel zugemischt. Damit wird es möglich, auch Werkstoffe, die mit reinem Wasserstrahl nicht geschnitten werden können, zu bearbeiten bzw. die Schnittleistung gegenüber der Anwendung des reinen Wasserstrahls wesentlich zu steigern.
Als sogenannte Abrasivmittel kommen im Wesentlichen scharfkantige, mineralische Stoffe, wie Granatsand oder Olivin mit Korngrößen von etwa 0,1 bis 0,3 mm, zur Anwendung. Abhängig von der Schneidanwendung beträgt die erforderliche Abrasivmittelmenge 100 bis 800 g/min. Wie beim Schneiden mit reinem Wasserstrahl werden auch beim Wasserabrasivstrahlschneiden Drücke bis zu 6.000 bar eingesetzt. Der Strahldurchmesser beträgt zwischen 0,3 und 1,2 mm. Die  Anwendungsgrenze in Bezug auf die Materialdicke liegt beim Schneiden mit dem Wasserabrasivstrahl bei etwa 300 mm.

Typische Schneidanwendungen

Reiner Wasserstrahl

  • Portionieren von Lebensmitteln (Gefriergut, Backwaren, Schokolade, Speiseeis)
  • Zuschnitt von Papierprodukten (Windeln, Wellpappe)
  • Zuschnitt von Textilien (Leder, Möbelstoffe, Teppichböden)
  • Vereinzelung bestückter Leiterplatten
  • Besäumen von Kunststoffformteilen in der Automobilindustrie
  • Schneiden von Prepregs und Laminatwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrtindustrie
  • Zuschnitt von Dämm- und Isolierstoffen
  • Schneiden von Flachdichtungen und Sonderbauteilen

Wasserabrasivstrahl

  • Bearbeitung von Edelstählen, insbesonders von Nickelbasislegierungen
  • Schneiden von Glas, Panzerglas und Acrylglas
  • Ausschneiden von dekorativen Teilen aus Naturstein (Granit und Marmor)
  • Bearbeitung von Materialien für die Luft- und Raumfahrt (dickwandige, faserverstärkte Kunststoffe und Titanlegierungen)
  • Bearbeitung von Hochleistungskeramiken
  • Einsatz im Rahmen von Einzelteil- oder Kleinserienfertigungen in Lohnschneidebetrieben