Die Metallverarbeitung kennt zahlreiche Methoden zum Trennen verschiedenster Materialien. Dabei bietet jede, abhängig von Materialart und -dicke, verschiedene Vor- und Nachteile. Neben herkömmlichen Methoden wie spanende Bearbeitung, Laserschneiden oder Drahterodieren erschließt das Wasserstrahlschneiden als äußerst flexible Trennmethode immer mehr Einsatzbereiche. Höhere Drücke und damit verbunden höhere Schneidgeschwindigkeiten zusammen mit cleverer Software für immer größere Schneidgenauigkeiten machen das "Werkzeug" Wasserstrahl auch für die Metallverarbeitung noch interessanter.

Als Kalttrennverfahren belastet das Wasserstrahlschneiden das bearbeitete Material weder thermisch noch verändert es die Materialstruktur.

Als Kalttrennverfahren belastet das Wasserstrahlschneiden das bearbeitete Material...

Als Kalttrennverfahren, das keine thermische Belastung auf das bearbeitete Material ausübt und damit die Materialstruktur nicht verändert, ist Wasserstrahlschneiden für viele Anwendungen die ideale Lösung. Gegenüber anderen Verfahren entstehen hier keine giftigen Dämpfe, kein Staub und keine Späne. Gleichzeitig lassen sich mit dem Wasserstrahl verschiedenste Metalle äußerst wirtschaftlich bearbeiten – von Aluminium über Kupfer, Messing und Edelstahl bis hin zu Titan. Der Laserstrahl hat bei einigen dieser Materialien – ab bestimmten Dicken – durchaus Schwierigkeiten in Bezug auf die geforderten Genauigkeiten. Draht-Erodieren dagegen liefert äußerst präzise Ergebnisse, ist dabei aber sehr langsam und damit teuer. In vielen Anwendungen bietet eine Wasserstrahlschneidanlage hier die ideale Alternative oder eine perfekte Ergänzung.

Beim Wasserstrahlschneiden wird Wasser in Reinform oder mit beigemischtem Abrasiv unter hohem Druck auf die zu bearbeitende Oberfläche "geschossen". Der Druck des Wasserstrahls, die Menge des beigemischten Abrasivs, Art und Dicke des zu bearbeitenden Materials sowie die gewünschte Qualität der Schnittkante beeinflussen wesentlich, mit welcher Geschwindigkeit Schneidteile hergestellt werden können.

Die Experten fürs Wasserstrahlschneiden der Flow Europe GmbH haben bereits vor zwei Jahren Anlagen mit einem Dauerarbeitsdruck von 6.000 bar vorgestellt, mit denen sich die Geschwindigkeit und somit die Wirtschaftlichkeit laut Hersteller deutlich erhöhen lassen. Mittlerweile sind mehr als 200 Flow-Anlagen und Pumpen mit 6.000 bar Dauerarbeitsdruck weltweit im Produktionsbetrieb im Einsatz. Sowohl die WMC-Wasserstrahl-Bearbeitungszentren als auch die Anlagen des Typs Integrated Flying Bridge (IFB), lassen sich mit der Hyper-Pressure-Technologie ausstatten.

Hohe Genauigkeit dank cleverer Software

Geschwindigkeit ist jedoch nicht alles – in vielen Anwendungen spielt höchste Genauigkeit eine wichtige Rolle. Es liegt in der Natur der Sache, dass das Schneidmedium Wasserstrahl eine konische Form aufweist, die sich vor allem bei großen Materialdicken bemerkbar macht: Konventionelle Wasserstrahlanlagen erzeugen bei hohen Trenngeschwindigkeiten einen deutlichen Winkelfehler an der Schnittkante. Deshalb haben die Experten fürs Wasserstrahlschneiden das Dynamic-Waterjet-Verfahren entwickelt. Dank aktiver Toleranzkontrolle wird dabei der Schneidkopf abhängig von Materialart und -dicke dreidimensional bewegt, um so den Winkelfehler auszugleichen. Durch das Schrägstellen des Schneidkopfes kann mit einem wesentlich höheren Vorschub geschnitten werden – somit lassen sich selbst bei dicken Materialien Toleranzen von +/- 0,04 mm erreichen. Gleichzeitig können mit dem Verfahren die sonst typischen Einkerbungen an den Ecken vermieden werden. Bei gleicher Schnittkantenqualität lassen sich mit der Dynamic-Waterjet-Technologie Werkstücke in deutlich kürzerer Zykluszeit bearbeitet als mit konventionellen 2-D-Schneidanlagen.

Auch dafür finden sich in der Metallbearbeitung verschiedenste Einsatzbereiche. Beim Werkzeugbau beispielsweise kommt es oft auf höchste Präzision an. Deshalb setzt man in diesem Bereich meist auf Draht-Erodieren – ein sehr präzises aber auch sehr langsames Verfahren. Da Flow-Wasserstrahlanlagen dank der Hyper-Pressure- und Dynamic-Waterjet-Technologie eine hohe Grundgenauigkeit liefern, eignen sie sich hier z. B. fürs Vorbereiten der Werkstücke. In einem zweiten Bearbeitungsschritt werden nun nur noch die Bereiche des Werkzeugs drahterodiert, die eine noch höhere Genauigkeit benötigen. Mit dem zweistufigen Vorgehen lassen sich Durchsatz und somit Produktivität deutlich steigern. Hier und in vielen weiteren Einsatzfällen können mit dem Wasserstrahl verschiedenste Metalle und andere Materialien schnell und wirtschaftlich verarbeitet werden.