So weich und harmlos sich Wasser auch anfühlen mag, man kann damit auch harte Gegenstände schneiden. Dies macht man sich beim 3D Wasserstrahlschneiden zunutze. Indem der Wasserstrahl auf bis zu 6.000 bar verdichtet wird, kann er ganz präzise die unterschiedlichsten – auch harten Werkstoffe – schneiden. Dazu ist die Bündelung des Wasserstrahls auf einen keinen, schmalen Strahl notwendig, was meist durch eine Saphir- oder Diamant-Düse auf 0,15 mm bis 0,35 mm erfolgt.
Bündelt man die Kraft des Wassers, kann man damit auch schneiden.
Wasserstrahl mit und ohne Zusatz im Wasser
Beim 3D-Wassserstrahlschneiden unterscheidet man zwischen:
- Pures Wasserstrahlschneiden setzt alleine auf die Kraft des puren Wassers
- Abrasives Wasserstrahlschneiden nutzt das Wasser als Träger eines weiteren Zusatzes, z.B. Granatsand
Während man mit purem Wasserstrahlschneiden eher weichere Materialien wie Gummi, PVC, Holz oder Zellstoffe schneidet, kann man mit abrasivem Wasserstrahlschneiden auch härtere Gegenstände und Werkstoffe zerschneiden, z.B. auch:
- Glas
- Keramik
- Metall
- Kohlefasern
Was ein Sägeblatt aus Metall kann, geht auch mit einem Wasserstrahl – wenn er ausreichend gebündelt und mit grossem Druck angewendet wird.
3D Wasserstrahlschneiden hat viele Vorteile
Mit Wasser kann man einen Gegenstand von verschiedenen Seiten beschneiden, also auch dreidimensional (3D) beschneiden. Insgesamt weist das Wasserstrahlschneiden zahlreiche Vorteile auf:
- Nachschärfen des Werkzeugs entfällt
- Es bilden sich keine Wärmezonen
- Es erfolgt kein Aufhärten
- Es gibt keine Rissbildung
- Nur wenig Umweltbelastung, z.B. kein Mikro-Staub, Rauch oder Dämpfe
- Geringe Tangentialkräfte am zu schneidenden Werkstück
- Universell einsetzbar
- Prototypen können schnell hergestellt werden
- Geringe Schnittfugenbreite möglich
- Wenig Materialabtrag
- Keine Dickeneinschränkungen
- Kein Tropfen von Schlacke oder Schmelze
- Auch Material kann so abgetragen werden
- Teile können fertig erzeugt werden – aufwändige Nachbearbeitung entfällt
- Erzeugt keine Materialspannung
Zu den Eigenschaften von 3D-Wasserstrahlschneiden gehört aber auch:
- Schneidegeschwindigkeit teilweise langsamer als bei anderen Techniken
- Werkstück wird feucht
- Erfordert teilweise Wasseraufbereitung
- Pumpen brauchen teilweise viel Strom
- Bei abrasivem Schneiden muss Schlammentsorgung geklärt werden
Welche Schneiddicken sind möglich?
Während man früher oft als Schnitt-Tiefe 600mm für weiche Materialien und 200 mm für harte Materialien genannt hat, sind heute durch moderne Techniken beim Wasserstrahlschneiden auch noch dickere Werkstoffe möglich.
Häufig ist dies jedoch gar nicht erforderlich und die zu schneidenden Werkstoffe befinden sich eher im Bereich von 10-20 mm.
Erstaunlich ist die Präzision von Wasserstrahlschneiden: Auch bei dicken Materialien ist es leicht möglich, Präzisionen von +/- 0,04 mm zu erreichen, was schon sehr genaue Schnitte bedeutet.
Komplexe Teile können mit mehrachsigen Wasserstrahlschneidemaschinen bearbeitet werden
Moderne Maschinen für 3D Wasserstrahlschneiden sind fünf- oder gar sechsachsig konstruiert und können so auch hochkomplexe Modelle und räumliche Formen herstellen. Alle räumlichen Achsen (x,y,z) können so bei 360 Grad-Drehungen dargestellt werden. Mit dem einmaligen Rüsten einer solchen modernen Wasserstrahlschneidemaschine kann dann gleichbleibende Schnittqualität bei einer Vielzahl von Werkstücken garantiert werden. Nachbearbeitungen sind nicht mehr erforderlich, da man mit Wasserstrahl z.B. auch Kanten glätten kann.
Anders als bei thermischen Verfahren muss man das Werkstück dabei keinerlei Wärme aussetzen. Das Werkstück verformt sich so auch nicht während des Schneidens
Komplexe Bearbeitung möglich
Mit einer Wasserstrahlschneidemaschine kann man nicht nur schneiden, sondern z.B. auch die folgenden Bearbeitungsschritte gleich mit ausführen:
- Freistellungen
- Bohrungen
- Schweissnahtvorbereitungen
- Senkungen
Die Parallelität der Schnittkanten überzeugt beim 3D Wasserstrahlschneiden ebenso wie die nur minimalen Toleranzen bei der Schnittgenauigkeit.