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Warum soll ich mit einem Wasserstrahlsystem arbeiten, und nicht mit einem Laser?
Laserschneiden ist ein sehr produktiver Prozess und hat sicherlich seine Berechtigung. Nichtsdestotrotz hat der Wasserstrahl einige Vorteile gegenüber dem Laser:
* Keine Stärkeneinschränkung
* Keine Probleme mit reflektieren den Materialien wie Messing und Aluminium
* Kein Hitzeinfluss, daher gibt es kein Verbrennen und keine Veränderung des Materialgefüges durch Hitze
* Mit dem Wasserstrahl können hitzeempfindliche Materialien wie Kunststoff, Gummi, oder Verbundwerkstoffe genauso wie Glas, Stein und sehr harte Keramik geschnitten werden
* Materialwechsel: nur die Schnittgeschwindigkeit wird geändert. Weder Gas, noch Optik müssen getauscht werden
* Weitere Schneidköpfe können ohne weiteres für eine erweiterte Produktion angebracht werden
* Wartung von Laseranlagen ist spezialisierter und schwieriger durchzuführen
* Abstand zwischen Düse und Material ist bei weitem nicht so kritisch
* Wasserstrahlanlagen sind weniger kapitalintensiv in ihrer Anschaffung als Laser

Warum soll ich mit einem Wasserstrahlsystem arbeiten und nicht mit EDM?
EDM ist sehr genau, aber auch sehr langsam. Es verlangt auch nach einem elektrisch leitenden Material und ruft eine Veränderung des Materialgefüges durch Hitze hervor.

Warum soll ich mit einem Wasserstrahlsystem arbeiten und nicht mit einem Fräser?
Wenn man den Materialrand, sowie Löcher durchschneidet oder Blindborungen und Gewinde erzeugen möchte ist der Abrasiv-Wasserstrahl für gewöhnlich viel schneller, leichter zu programmieren und auch billiger als ein Fräser. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass wir in einem Zug durchschneiden und dass wir keine Metallspäne erzeugen. Zusätzlich angemerkt ist Abfall in ganzer Form mehr wert als in Spanform.

Warum soll ich mit einem Wasserstrahlystem arbeiten und nicht mit einer Plasma,- oder mit einer Autogen-Brennschneideanlage?
Plasmascheiden ist ein Hitzeprozess. Es fügt dem Werkstück große Mengen an Hitze zu und hinterlässt eine hitzebeeinflusste Zone. Die von einem Wasserstrahl erzeugte Oberfläche ist generell besser. Es entsteht kein Grat an der Unterseite des Materials, somit ist eine Nachbearbeitung nicht möglich. Der Abrasiv-Wasserstrahl unterliegt keiner Einschränkung der Schnittstärke und mehrere Arbeitsbereiche eines Strahls können dicht beieinander liegen.

Materialstärke und Schnittgenauigkeit im Vergleich - Laser / Plasma / EDM / Wasserstrahl

Grafik: Materialstärke vs. Genauigkeit

Welche Schnittgenauigkeit kann ich vom Wasserstrahlschneiden erwarten?
Über 80% der Benutzer von Wasserstrahlanlagen weltweit schneiden mit ±0.1mm oder weniger Genauigkeit.

Soll ich unter Wasser schneiden?
Der größte Vorteil ist die Reduktion des Schneidgeräusches auf unter 75 dBA.
Eine Negativseite des Unterwasserschneidens ist, dass man das Werkstück während des Schneidens nur schlecht bis gar nicht sieht. Auch das Werkstück-Handling findet unter Wasser statt – es sei denn man hat eine Wasserstandskontrolle im Wassertank. Weiters ist zu sagen, dass der Schneidvorgang eine Leistungsreduktion von ca 5% bei 1mm Überdeckung mit Wasser erleidet.

Bis zu welcher Stärke kann ich schneiden?
Bis zu 200 mm starker Stahl und Titan werden auf Produktionsbasis geschnitten. Es gibt Fälle in denen Stärken von 300 mm und 400 mm geschnitten worden ist. Die Mehrzahl der Anwender schneiden jedoch Material mit Stärken zwischen 10 mm und 60 mm.

Mit welchem Druck schneide ich?
420 MPa ist der Höchstdruck des Druckübersetzers. Es ist bewiesen, dass der schnellste und leistungsstärkste Schnitt bei einem Druck von 380 MPa realisiert wird. Höherer Druck resultiert in kürzeren Wartungsintervallen der Hochdruckpumpe.

Wie viel Wasser wird bei 400MPa Schneiddruck gebraucht?


(Grafik: Düsenkennlinien)

Wie breit ist die Schnittfuge?
Die Schnittfuge ist um ca. 15% breiter als der Fokussierrohrdurchmesser. Bei einem 0,8mm Fokussierrohr ist die Schnittfuge 1,0mm breit. Mit wachsendem Fokussierrohrdurchmesser verbreitert sich auch die Schnittfuge.

Wie stark ist die Verjüngung der Schnittfuge?
Die entstehende Verjüngung ist eine Funktion der Schnittgeschwindigkeit. Die größte mögliche Verjüngung ist gleich der maximalen Schnittbreite an der Materialoberfläche (Bsp: 0,8 mm) und 0,0 mm an der Materialunterseite. Beim Reduzieren der Schnittgeschwindigkeit wird auch die Verjüngung kleiner, bis man parallele Seiten bekommt. Die übliche Verjüngung bei Präzisionsschnitten liegt zwischen 0,05 und 0,10 mm.

Muss ich ein Startloch bohren?
Der Wasserstrahl erzeugt sich bei den meisten Materialien sein Startloch (Anschuss) ohne weiteren Aufwand selbst. Bei einigen Verbundwerkstoffen muss der Pumpendruck reduziert und eine spezielle Vakuum-Anschussvorrichtung verwendet werden.

Wodurch wird der Strahl abgebremst?
Von 700 mm Wasser im Wassertank.

Welche Wasserqualität wird benötigt?
Es bestehen folgende Mindestanforderungen an die Wasserqualität::
* pH value 7,0 - 8,5
* Carbonathärte 20 - 60 ppm corresponds to 2 - 6 ° dH
* Calciumcarbonat (Ca) 35 - 107 ppm
* Chloridgehalt (Cl) ? 100 mg/l
* Eintrittstemperatur für Speisewasser 10 - 25 °C
* Elektrische Leitfähigkeit bei +25°C 450 µS/cm
* Filtrattrockenrückstand 350 mg/l
* Freies, gelöstes Chlor 1 mg/l
* Speisewasservordruck 0,2 - 2,5 MPa
Abweichungen von diesen Werten führen zu kürzeren Standzeiten der Hochdruckdichtungen der Pumpe und der Düsen. Es wird deshalb eine Wasseranalyse und falls notwendig eine entsprechende Wasseraufbereitung empfohlen.

Welchen Elektroanschluss benötige ich?
Pro installiertem Abrasivschneidkopf muss eine Anschlussleistung von 37 kW berücksichtigt werden.

Wann und wie verwende ich mehr als einen Schneidkopf?
Mehrere Schneidköpfe verwende ich wenn ich viele gleiche Teile erzeugen will.
Entweder wird ein zweiter Schneidkopf an die bestehende z-Achse angebracht, oder es wird eine zweite z-Achse installiert, an der dann weitere Schneidköpfe befestigt werden können. Wichtig ist hierbei, dass jeder einzelne Schneidkopf mit demselben Druck und derselben Durchflussmenge versorgt werden müssen, um einen gleichmäßigen Schnitt verwirklichen zu können.

Wie lange dauert ein Wartungsintervall der Hochdruckpumpe?
Die Hochdruckdichtungen müssen ausgetauscht werden, wenn sie undicht sind! Bei einem konstanten Arbeitsdruck von 400 MPa sollten die Dichtungen nach 400 bis 1200 Schneidstunden ausgetauscht werden.

Welches Abrasiv verwende ich?
Granatsand ist bei weitem das am meisten verwendete Abrasiv. Er überzeugt in den Bereichen Anschaffungskosten, Schnittgeschwindigkeit, Mischkopflebensdauer und Gesundheitsgefahr. Andere Abrasive enthalten Olivinsand, Aluminiumoxid und einige künstliche Materialien.

Wieviel Abrasiv brauche ich?
Bei 400 MPa Arbeitsdruck braucht man für optimale Schneidleistung::
* Düse 0.15 mm / Fokus 0,6mm 150g/Min
* Düse 0.25 mm / Fokus 0,8mm 350g/Min
* Düse 0.35 mm / Fokus 1,0mm 450g/Min

Wie lange hält die Werkstückauflage?
Die Auflagegitter halten viele Schneidstunden, vorausgesetzt man schneidet nicht immer auf der selben Stelle. Die Gitter können verschoben, getauscht und umgedreht werden, wie bei Laser-, oder Plasmaschneidanlagen.

Wie lange hält das Fokussierrohr (=der Fokus)?
Fokusse aus gutem Keramik-Carbid halten rund 100 Stunden. Fokusse aus der höchsten Keramik-Carbis Qualität halten um ca. 30% länger als Fokusse aus anderen Materialien. Solch ein Fokussierrohr kann, bei einer Ausweitung des Durchmessers um 0,5 mm, bis zu 150 Schneidstunden leisten. Viele unserer Kunden verwenden schon etwas gebraucte Fokusse für die Erzeugung von Teilen bei denen keine hohe Genauigkeit gefragt ist.

Wie lange hält die Wasserdüse?
Eine Saphirdüse hält 25 Schneidstunden. Eine Diamantdüse (die höchste Düsenqualität) halt viel länger, kostet aber um ein 30-faches mehr und wird normalerweise nur für’s Rein-Wasserstrahlschneiden verwendet.

Sind Wasserstrahl-Schneidanlagen einfach zu programmieren?
STM Wasserstrahl-Schneidanlagen sind mit Standard-CNC Ausrüstung nicht schwerer zu programmieren als jeder andere Schneidprozess. Eine Standard CAM Software konvertiert DXF Dateien einfach ins Schneidprogramm, nur die Schneidgeschwindigkeit muss dem wechselnden Material angepasst werden. Mit der auf Windows basierenden Software EasyCut fällt das Programmieren sehr leicht! Die knifflige Denkarbeit fällt weg. Das heißt, dass Projekte schnell und präzise programmiert und geschnitten werden können.

Wie spanne ich das zu bearbeitende Teil?
Da die auf das Werkstück einwirkende Kraft sehr klein ist (unter 1 kg bei Präzisionsschnitten und unter 5 kg für durchschnittliche Schnitte) fallen aufwendige Spannvorrichtungen weg. Die meisten Anwender verwenden einfache leichte Gewichte um ihre Werkstücke stabil zu halten.

Kosten, Sicherheit und Umweltverträglichkeit

Kosten
Wieviel wird für Lohnschneiden auf Wasserstrahlanlagen verlangt?
Meistens werden für den Lohnschnitt auf Abrasiv-Wasserstrahlschneidanlagen zwischen Euro 120 und Euro 220 pro Stunde verrechnet.

Wie hoch sind die Betriebskosten einer Wasserstrahlschneidlanlage?
Die Kosten pro Stunde beginnen bei Euro19 für einen kleinen Schneidkopf (Düse: 0,15 mm / Fokus 0,6 mm) und gehen bis Eur 35 für einen großen Schneidkopf (Düse 0,35 mm/ Fokus 1,0 mm). In dem Betrag sind alle maschinenrelevanten Kosten enthalten. Arbeit, Leasing und Abschreibung müssen noch dazugerechnet werden.

Wieviel kostet das Abrasiv?
Das Abrasiv kostet zwischen Euro 280 und Euro 300 pro Tonne ab Werk A-5500 Bischofshofen.

Sicherheit
Was passiert, wenn mein Finger in den Strahl gerät?
Er wird abgetrennt. Die Sicherheitseinrichtungen rund um die Maschine wurden daher sehr gewissenhaft geplant. Die Anwender von Abrasiv-Wasserstrahlschneidanlagen unterliegen strengeren Sicherheitsauflagen, als die meisten Maschinisten in anderen Branchen.

Wie laut ist es beim Schneiden?
Die Lärmentwicklung beim Wasserstrahlschneiden hängt von dem Abstand des freien Strahls zur Werkstückoberfläche ab – also von der Strecke, in der sich der Wasserstrahl mit Überschallgeschwindigkeit in der Luft bewegt. Schneidet man unter Wasser sinkt der Lärmpegel unter 75 dBA. Schneidet man über Wasser steigt der Lärmpegel, abhängig vom Abstand des Schneidkopfes zur Werkstückoberfläche, auf bis 105 dBA. In extremen Fällen wird die gesamte Arbeitsfläche abgedeckt.

Umweltverträglichkeit
Wie wird das Abwasser entsorgt?
Weder das Wasser, noch der Granatsand beinhalten giftige Stoffe. Daher kann das Wasser, nachdem sich die Schwebstoffe gesetzt haben bzw. herausgefiltert wurden, in den Kanal geleitet werden. Das Abrasiv kann als Bauschutt entsorgt werden. Wenn das bearbeitete Material giftig oder gesundheitsgefährdend ist müssen Abwasser und Abrasiv als Sondermüll entsorgt werden!

Handelt es sich um reines Wasser?
Ja. Die meisten Kunden verwenden Leitungswasser. Vor der Hochdruckpumpe muss das Wasser auf 0,5 Mikrometer gefiltert werden. Entionisierungs,- sowie osmotische Systeme sind nicht zu empfehlen. Solche Systeme reinigen das Wasser zu sehr – und zu reines Wasser ist äußerst agressiv, was zu erhöhtem Verschleiß des Hochdrucksystems führt.

Kann ich das Wasser recyceln?
Wir bieten Recyclinganlagen an – weisen aber an dieser Stelle bereits darauf hin, dass diese, auf Grund des geringen Wasserverbrauchs von ca. 200 l/h, in keinem vernünftigen Kosten-Nutzenverhältnis stehen.

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