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Wasser durchbricht Gebirgsketten und höhlt mit einzelnen Tropfen massives Gestein aus. Ein beeindruckendes Beispiel ist die Atta-Höhle im sauerländischen Attendorn. Seit Jahrtausenden zeigt sich die Kraft und Beständigkeit des Wassers in der Natur. Diese Eigenschaften macht sich die Wasserstrahlschneidtechnik zunutze, die zunehmend auch in Sauerländer Unternehmen zum Einsatz kommt. Doch was sind die Besonderheiten dieser Technologie und in welchen Bereichen können Betriebe sie einsetzen?
Zweck und Funktionsweise der Wasserstrahlschneidtechnik
Das Wasserstrahlschneiden ist ein kaltes Trennverfahren, das viele Materialien bearbeiten kann. Durch die Verwendung von kaltem Schnitt wird die Beeinflussung des Werkstücks minimiert, wodurch oft keine nachträglichen Behandlungen wie Kantenglättungen nötig sind.
Bei dem Verfahren komprimiert eine Hochdruckpumpe den Wasserstrahl auf bis zu 6.000 bar und presst ihn durch eine Düse. So erreicht der Strahl Geschwindigkeiten von bis zu 1.200 m/s, etwa das Vierfache der Schallgeschwindigkeit. Durch diese hohe Strahlgeschwindigkeit und die Zugabe von Abrasivmaterial wird der Schneidstrahl für den Materialabtrag erzeugt. In der Industrie und bei Schneidbetrieben haben sich Drücke von 4.000 bar als optimaler Kompromiss zwischen Leistung und Langlebigkeit herausgestellt.
Auf der Homepage der Firma Innocut Solution Schäfer GmbH finden sich weitere Informationen einschließlich Anwendungsbeispielen. Dort wird unter anderem beschrieben, wie effizient das Verfahren für die Fertigung von Einzelteilen, Prototypen, Rohlingen sowie Klein- und Großserien ist.
Die verschiedenen Verfahrensarten im Überblick
Es gibt zwei grundlegende Schneidverfahren: das Abrasiv-Verfahren für harte Werkstoffe und das Purwasser-Verfahren für weiche Materialien. Bis zu einer Stärke von etwa 4 mm bei Plexiglas wird das Purwasser-Verfahren angewendet; bei härteren Werkstoffen kommt das Abrasiv-Verfahren zum Einsatz.
Das Purwasser-Schneidverfahren nutzt einen feinen Wasserstrahl, der durch eine Saphir- oder Diamantdüse beschleunigt wird. Dieser schneidet Materialien wie Schaumstoff, Gummi und Dichtungsmaterialien. Werkstücke können bis zu einer Dicke von 250 mm, in Spezialfällen bis zu 400 mm, bearbeitet werden.
Bei dem Abrasiv-Verfahren kommt eine Kombination aus Wasser und Granatsand zum Einsatz. Der Sand wird durch Unterdruck in den Schneidkopf gesaugt und dort mit Wasser vermischt. Dieser scharfe Schneidstrahl kann selbst harte Werkstoffe wie Stahl bis 230 mm Stärke schneiden. Das Wasser dient hier als Transportmittel für den Abrasivsand und als Kühlmittel, wodurch Materialverzug vermieden wird. Dieses Verfahren ermöglicht präzise Schnitte bei nahezu allen Werkstoffen.
Welche Vorteile für das Wasserstrahlschneiden sprechen
Einer der größten Pluspunkte ist die hohe Präzision, mit der Materialien geschnitten werden können. Durch den feinen Wasserstrahl sind Schnitte mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 mm möglich, was besonders für komplexe Konturen und filigrane Bauteile von Vorteil ist. Es entstehen keine Verformungen oder Veränderungen der Materialeigenschaften durch Hitzeeinwirkung, wie es bei thermischen Trennverfahren der Fall sein kann. Dies ist besonders wichtig für Materialien, die empfindlich auf Temperatur reagieren oder ihre Festigkeitseigenschaften beibehalten müssen.
Auch in puncto Umweltfreundlichkeit punktet das Wasserstrahlschneiden. Da keine giftigen Dämpfe oder Gase entstehen und das Abrasivmaterial häufig wiederverwendet werden kann, ist das Verfahren umweltverträglicher als viele alternative Schneidmethoden. Zudem fallen die Materialverluste gering aus, da der Schnittspalt sehr schmal ist und somit wenig Abfall produziert wird.
Im Sauerland, einer Region mit einer starken industriellen Prägung, insbesondere im Maschinenbau und in der Metallverarbeitung, findet das Wasserstrahlschneiden vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Unternehmen aus der Automobilzulieferindustrie, dem Werkzeugbau oder der Elektrotechnik profitieren von den präzisen und schonenden Eigenschaften des Verfahrens.