Und so funktioniert das Ganze

Die zum Trennen erforderliche Energie wird beim Wasserstrahlschneiden durch einen Flüssigkeitsstrahl aufgebracht, der durch eine sehr feine Edelsteindüse strömt.

Zuvor muß jedoch der erforderliche Druck erzeugt werden.

Im Primärkreislauf wird mit einer Hydraulikpumpe ein Ölvordruck erzeugt. Dieser wird mit Hilfe eines Übersetzerkolbens in einen hohen Wasserdruck im Sekundärkreislauf umgewandelt.

Im Dauerbetrieb erzeugt die Hochdruckpumpe einen Wasserdruck bis 3800 bar, der mit ca. 800 m/s (also mit 2,5 facher Schallgeschwindigkeit) durch die Wasserdüse im Schneidkopf durchströmt.

Auf diese Weise wird potentielle zur kinetischen Energie umgewandelt. Zum Schutz von Hochdruckteilen und der Druckübersetzerpumpe sowie der strahlerzeugenden Düse wird gefiltertes Schneidwasser verwendet.

Der Schneidkopf mit darin eingesetzter Fokusierdüse ist in der Führungsmaschine, einem Roboter oder einem 2D Portal integriert. Das System kann auch auf einem Querschneider integriert sein, wobei sich das Material unter dem Wasserstrahl bewegt. Die gesteuerten CNC-Achsen ermöglichen den zweidimensionalen Schneidprozeß. Das Werkstück liegt fest auf dem Schneidrost und die Kontur wird mit dem Schneidkopf abgefahren. Damit lassen sich auch labile und besonders weiche Stoffe ohne Belastungskräfte schneiden.

Mit reinem Wasserstrahl werden Textilien, Elastomere, Faserstoffe, dünnere Kunststoffe, Lebensmittel, Papier, Thermoplaste usw. mit Vorschubgeschwindigkeiten bis zu 20 m/min geschnitten.

Zum Trennen von kompakten und harten Werkstoffen, wie z. B. sämtlichen Metallen, Hartgestein, Panzerglas, Keramik usw. findet das Abrasiv-Schneidverfahren Anwendung.

Bevor der gebündelte Wasserstrahl auf das zu bearbeitende Material trifft, wird diesem in einer Mischkammer ein Schneidmittel feinster Körnung zugeführt, wodurch eine Mikrozerspanung erfolgt. Dabei wird in der Mischkammer ein Unterdruck erzeugt, der zur Ansaugung des Abrasiv-Mittels genutzt wird. Nach der Entnahme des Abrasiv-Mittels aus dem Vorratsbehälter wird dieses einer Dosiereinrichtung zugeführt. Hier wird die für die aktuelle Schneideaufgabe erforderliche Abrasiv-Menge eingestellt. In der Fokusierdüse wird dann der Abrasivstrahl erneut gebündelt und auf das Werkstück gelenkt.

Als Abrasiv finden hauptsächlich feinkörnige Olivin- oder Granitsande sowie Korund mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,5 mm Verwendung. Je härter die Festkörper sind, um so besser wird die Abtragsleistung.

Die Komponenten der Abrasiv-Einheit bestehen im wesentlichen aus den Baugruppen Abrasiv-Schneidkopf, Abrasiv-Dosiersystem, gesteuertes Ein-/Ausventil und dem Abrasiv-Behälter für die permanente Bereitstellung von bis zu drei verschiedenen Schneidzusätzen.

Die Vernichtung der Restenergie kann beim Hochleistungs-Abrasiv-Betrieb mittels eines im Wasserbecken integrierten Energieabsorber (Catcher) erfolgen.

Auf diese Weise können hochfeste und gehärtete Stähle bis 50 mm, übliche Metalle bis 70 mm, NE-Metalle bis 120 mm, Weichstoffe bis 200 mm sowie Schaum-und Flauschmaterialien bis zu 300 mm geschnitten werden.

Besonders bei Metallen mit großen Materialdicken zeigen sich bei Schnittqualität und Wirtschaftlichkeit die Vorteile dieser Technologie. So sind der Durchmesser der Wasser- und Abrasiv-Düse, Abrasiv-Mittel-Härte, Abrasiv-Mittel-Körnung, Abrasiv-Menge und die Vorschubgeschwindigkeit ideal aufeinander abzustimmen. Diese Art von Daten bestehen bereits für die verschiedensten Materialien und können sehr einfach mit Hilfe des Parameterprogramms extrapoliert werden.

Abschließend sollen noch einige Anwendungen aufgezeigt werden, wo sich das Hochdruck-Wasserstrahlschneiden besonders bewährt:

• Flugzeug-und Raumfahrtindustrie: Legierungen aus Titan, Aluminium, Cr-Ni-Co-Basis sowie Verbundwerkstoffe, wie sie im
• Flugzeugkomponenten- und Triebwerksbau bevorzugt Verwendung finden.
• Wohn- und Industriebau: Mosaike, Platten, Fliesen,
• Hartgesteinblöcke, Beton, Gipsplatten, Dämmstoffe, Mineralfasern.
• Maschinenbau: Zahnräder, Gußteile, Baugruppen aus Edelstahl,
• Kupfer, Aluminium, Titan und nichtrostenden Metallen.
• Fahrzeug- und Zulieferindustrie: Innenverkleidungen aus Verbundmaterial, Rückspiegel, Armaturentafeln,
• Kunststoffaußenverkleidungen, Fahrzeugreifen, Manschetten, Dichtungen.
• Glasindustrie: Verbund-, Sicherheits- sowie Plexiglas.
• Elektroindustrie: Glimmer, Zellulose, Verbundharze, Leiterplatten.
• Holzverarbeitungsindustrie: Schichtholzplatten, Furniere, Hartholz.
• Textilindustrie: Kleidung, Leder, Teppichböden und Fliesen.
• Papierindustrie:Karton, Druckpapier, Wellpappe.
• Lebensmittelindustrie: Backwaren, Früchte, Tiefkühlkost und -fisch getrennt.

Diese Beispiele sollen lediglich das unendlich große Einsatzspektrum des Hochdruck-Wasserstrahlschneidens verdeutlichen. Dass es auch noch viele andere Möglichkeiten gibt, zeigt, wie universell das Verfahren ist. Mit dieser Technologie lassen sich zukünftig auch noch weitere interessante Anwendungsbereiche erschließen.