Ralf Winzen – Hochdruckwasserstrahlschneidanlagen können die unterschiedlichsten Werkstoffe bearbeiten. Beim Reinwasserschneiden werden weiche Materialien in Form gebracht. Für harte Materialien wird dem Wasserstrahl ein scharfkantiger Sand zugeführt. Im Ergebnis erhält man einen circa 1 mm schmalen Abrasivstrahl, welcher mit Schallgeschwindigkeit das Material im Schnittspalt wegschleift. Durch das ständig neu zugeführte Wasser ist automatisch die Kühlung im Schnittspalt hergestellt, Schleiftemperaturen von 50°C werden in der Regel nicht überschritten. Gleichzeitig beträgt die mechanische Belastung an den Flanken des Schnittspaltes weniger als 5 N. Das Grundverfahren ist also recht einfach und den thermischen Verfahren (Laser-, Plasma und Brennschneiden) in den beschriebenen Punkten überlegen.
Es gibt mehrere Hersteller, die Wasserstrahlschneidanlagen für unterschiedliche Anwendungen anbieten. Potentielle Nutzer dieser Technologie sollten demnach sowohl vor dem Kauf einer Maschine als auch vor der Vergabe von Aufträgen an Lohnschneider genau prüfen, ob die Anlage für die jeweilige Aufgabe die richtige ist. Das gilt für Anwendungen in allen Bereichen und bei allen Materialien.
Aspekte des Gesamtsystems
Die maschinenbautechnische Ausführung, die Steuerungssoftware als auch die Nebenaggrgate wie Abrasivzuführung und Entschlammung sind wichtige Bestandteile eines Wasserstrahlschneidsystems. Sie bestimmen den Komfort für die Bediener, die direkten Einflüsse in der Maschinenumgebung sowie die Möglichkeit, Umweltauflagen einhalten zu können. Im Folgenden werden Anlagen mit Schneidtisch für 2D- und 3D-Anwendungen betrachtet, Sonderanlagen wie Roboterzellen bleiben unberücksichtigt.
Zunächst unterscheiden sich 2D- und 3D-Anlagen in der Größe der Verfahrwege und der zu erreichenden Teilegenauigkeit. Bei Kompaktanlagen sind Ausleger- und Brückensysteme zu finden, bei Großanlagen überwiegend Systeme in Gantry-Bauweise. Häufig vertreten sind Schneidtische mit 3.000 mm x 1.500 mm Verfahrweg, da damit insbesondere im Metallbereich Großformattafeln bearbeitet werden können. Für das 3D-Schneiden auf Großformattafeln sollte man allerdings auf Maschinen mit Verfahrwegen von 4.000 mm x 2.000 mm oder größer ausweichen, da die 3D-Schneidköpfe den Verfahrweg in X- und Y-Richtung je nach Bauform entsprechend einschränken. Dies gilt häufig auch für weitere Zubehörteile wie beispielsweise Bohrkopf, Rotationsachse und Höhensensor.
Mehrkopfanlagen für höheren Output
Je nach Aufgabenstellung werden auch Mehrkopfanlagen benötigt. Bei diesen Maschinen sind auf einer Hauptachse mehrere Schneidköpfe angebracht. Je nach benötigtem Komfort werden dabei mehrere steuerbare Z-Achsen angeboten. Bei Großanlagen mit Y-Portalen von 2 m oder größer und X-Verfahrwegen von mehr als 6 m gibt es mittlerweile Mehrfachportale auf einem Schneidtisch. Dies ermöglicht entweder parallel gleiche Aufgaben zu erledigen, oder auch komplett andere Schneidaufgaben in derselben Zeit durchzuführen. Letztgenannte Variante ist dann sinnvoll, wenn Standardschnitte, Präzisionsschnitte sowie 3D-Schnitte auf ein und derselben Anlage entweder zu verschiedenen Zeiten oder auch gleichzeitig ohne Umrüsten durchzuführen sind.
Konuskompensation
Die meisten Materialarten lassen sich prinzipiell mit dem Wasserstrahlschneiden bearbeiten. Das gilt insbesondere für Konturzuschnitte in problematischen Werkstoffen, die mit traditionellen Verfahren nur aufwendig herzustellen sind. Dabei gilt es allerdings zu beachten, dass in vielen Materialien beim Wasserstrahlschneiden ein natürlicher Schneidkonus erzeugt wird. Die Auswirkungen - schräge Schnittfächen - können zwar durch einen langsamen Vorschub verringert werden, gehen dann allerdings zu Lasten der Wirtschaftlichkeit.
Daher gibt es bei Innomax/Omax als Präzisions-Wasserstrahlschneidanlagenhersteller mit weltweit mehr als 6.000 installierten Anlagen seit mehr als einem Jahrzehnt den sogenannten Tilt-A-Jet, ein lokal schnell agierender 5-Achs-Schneidkopf, der die Konizität aus einer SW-gesteuerten Technologiedatendatenbank bis auf +/- 0,02 mm ausgleicht. Damit lassen sich sogar definierte kleine Koni beispielsweise für Freiwinkel präzise herstellen.
Administrative Software und Maschinenbedienung
Auch die Maschinenbedienung sollte möglichst einfach sein. Vorkalkulation und tatsächliche Kosten müssen heutzutage übereinstimmen. Und die einschlägigen Umweltzertifikate sollten vorliegen. Angesichts der Softwareentwicjklung sei noch auf den Aspekt von Kosten für spätere Software-updates hingewiesen. Bei Omax-Modellen fallen zeitlebens der Anlage keine Update- oder Upgrade-Gebühren für die Maschinenlizenz und alle parallel installierten Bürolizenzen an.
Vor der Entscheidung für eine Anlage empfiehlt es sich, Testschnitte bei den in Frage kommenden Lieferanten durchzuführen. Dazu sollte es reichen, die CAD-Daten und das Material zum Testtermin mitzubringen. So lässt sich vor Ort beurteilen, wie man von der Zeichnung zum fertigen Bauteil kommt.
