Hochpräzisionswerkzeugmaschine zum Trennen von Werkstücken

    Aus WISSEN-digital.de

    Die Geschichte

    In der Hochindustrialisierungsphase Anfang der 1900er Jahre waren Wasserstrahlschneider Werkzeuge zum Schürfen von Kies- und Tonablagerungen verwendet. US-amerikanische und sowjetische Minenbesitzer prüften in den 1930er Jahren den Einsatz eines Hochdruckwasserstrahls im Kohle- und Erzabbau. Gussstücke wurden mit einem Druck von 100 bar geputzt.

    In kalifornischen Goldminen trennte man Goldadern von Gestein und Erde. Mit der Einführung von Verbundwerkstoffen im Flugzeugbau etablierte sich der Einsatz der Wasserstrahlschneidanlage. Mit Einsatz des heute genannten Dynamic Waterjet Verfahrens in den 1990er Jahren konnten Winkelfehler durch Strahlaufweitung an der Schnittkante behoben werden. Dicke Werkstücke werden seitdem exakt geschnitten.

    Das Verfahren

    Die Komponenten eines Wasserstrahlschneiders bestehen aus Wasseraufbereitung zur Verringerung des Verschleißes von Bauteilen, Hochdruckerzeugungspumpen und Düsen zur Strahlerzeugung. Im Trennverfahren wird Material durch einen Wasserstrahl, der mit hohem Druck und Präzession aus einer feinen Düse am Schneidkopf auf die Oberfläche eines Werkstücks trifft, abgetragen. Dieses Verfahren basiert nicht auf thermischer Energie, da ausschließlich oberflächennahe mikroskopische Partikel abgetrennt werden. Es kommt hierbei zu keiner Dehnung der Werkstücke aufgrund von Wärme. Die Schnitttiefe der Wasserstrahlschneidanlage richtet sich nach dem Arbeits- beziehungsweise Schneiddruck auf der Werkstückoberfläche. Hierbei ist mindestens ein Druck von 600 bar erforderlich. Im industriellen Einsatz liegt der Druck bei 1000 bis 4000 bar. Präzise Schneidergebnisse werden mit einem Wasserstrahldurchmesser von 0,1 bis 0,5 Millimeter erreicht.

    Unterschiede in den Verfahrensweisen

    Während Rheinwasserschneiden vor allem weiche und sehr flexible Werkstoffe trennen, kommen Abrasivschneiden bei harten Werkstoffen wie zum Beispiel Holz, Glas, Keramik, Metall, Stahl, Stein, Marmor und Verbundstoffen zum Einsatz. Sogar Saphir kann getrennt werden. Hierbei wird in der Wasserstrahlschneidanlage hartes, pulverförmiges Material zugesetzt. Je nach angewandter Technik erfolgt die Zusetzung des Abrasiv zum Wasser vor der Düse (Wasser-Abrasiv-Suspensions-Strahl - WASS) oder in einer Mischkammer nach der Düse (Wasser-Abrasiv-Injektor-Strahl - WAIS). Als Abrasiv findet meist Granat- oder Olivsand - in selten Fällen Korund - Verwendung. Stähle können mit einer Dicke bis zu 50 mm und sonstige Metalle bis zu einer Dicke von 120 mm bearbeitet werden.

    Anschaffungskosten

    Aufgrund der unterschiedlichen Technik und Ausstattung, welche je nach Nutzungsart und der zu verarbeitenden beziehungsweise zu bearbeitenden Materialien zum Einsatz kommen, ist es schwierig, die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten näher zu beziffern. Wasserstrahlschneider kaufen bedeutet eine umfangreiche Analyse der betrieblichen Abläufe im Herstellungs- beziehungsweise Bearbeitungsprozess angepasst an die betrieblichen Erfordernisse und Bedürfnisse. Kundenspezifische Lösungen bieten zum Beispiel Wasserstrahlschneider von Härtel Wasser.

    Vorteile der Verfahrensweisen

    Wasserstrahlschneider sind vielseitig einsetzbar und schneiden sehr präzise fast alle Materialien und Werkstoffe. Mit der Erzeugung von glatten Schnittkanten und minimalen Schnittfugen ist keine Nachbearbeitung nötig. Die Materialien werden nicht durch Wärme belastet. Besonders das Verfahren des Rheinwasserschneidens ist sehr umweltfreundlich. Das Wasser kann recycelt und damit ressourcenschonend eingesetzt werden. Es entstehen keine Schlackeabfälle, Schleifstäube, Späne, toxische Gase und somit kaum Gefahren für Umwelt- und Luftverschmutzungen.

    Einsatzmöglichkeiten

    Aufgrund des Einsatzes mit moderner Steuerungstechnik finden Wasserstrahlschneideanlagen als CNC-Maschinen (Computerized Numerical Contraol) Anwendung in der Herstellung von Flugzeugen, Automobilen und Transportmöglichkeiten, Möbel, Taschen und Schuhe sowie Transportverpackungen. Außerdem in der Weiterverarbeitung von Lebensmitteln (zum Beispiel exaktes Schneiden von Käse) und der Zuschneidung von Gummiwerkstoffen zum Beispiel für sicherheitsrelevante Dichtungsmaterialien. Besonders der Wasser-Abrasiv-Suspensions-Strahl (WASS) hat sich als mobile Schneideanwendung unter Wasser bewährt. So können Bomben entschärft, Offshoreanlagen zurückgebaut oder Reaktordruckbehälter-Einbauten in Kernkraftwerken zerlegt werden.

    KALENDERBLATT - 15. August

    1914 Das erste Schiff fährt vom Atlantik in den Pazifik, ohne die natürliche Umleitung über Kap Hoorn südlich Feuerlands nehmen zu müssen: Der Panamakanal ist eröffnet.
    1944 Amerikanische und französische Truppen landen südwestlich von Cannes.
    1947 Indien und Pakistan erhalten dank dem Lebenswerk Mahatma Gandhis ihre Unabhängigkeit von Großbritannien.



    Film und Fernsehen

    Zehn aus fast 300 Fragen zu Film und Fernsehen warten auf Sie. Also: Füße hoch, Popcorn und los!
    Jetzt quizzen!