Wasserstrahlschneidanlage

Eine Wasserstrahlschneidemaschine ist eine abtragende Werkzeugmaschine zum Schneiden unterschiedlicher Materialien mittels einem Wasserstahl unter hohem Druck. In Abhängigkeit des zu schneidenden Materials werden dem Wasser unterschiedliche Abrasivstoffe für einen effektiven Materialabtrag beigemischt. Während sich reines Wasser zum Schneiden weicher Werkstoffe wie Kunststoffe, Leder Schaumstoffe, Folien, Papier oder Lebensmittel eignet, ist zum Trennen von Aluminium, Stahl, Titan, Keramik oder Glas der Einsatz eines Abrasivstoffes erforderlich. Das Wasserstrahlschneiden hat sich insbesondere beim Schneiden von Verbundwerkstoffen bewährt. Jegliches Fluid kann im Grunde verwendet werden, jedoch wird meist Wasser wegen seiner Verfügbarkeit und den geringen Kosten benutzt. Es wird zwischen dem reinen Druckerzeuger und der Schneidanlage an sich unterschieden.

Aufbau der Wasserstrahlschneidanlage

Die spezifischen Komponenten der Wasserstrahlschneidmaschine sind die Hochdruckpumpe, die Schneiddüse und der Strahlfänger. Konzeptionell ist die Maschine als Bettmaschine in Gantry-Bauweise ausgelegt. Alle drei Linearachsen liegen auf der Werkzeugseite und werden klassisch durch eine CNC-Steuerung gesteuert.

Mit der Hochdruckpumpe wird ein Wasserstrahl erzeugt, der einen Nenndruck von bis zu 6480 bar ausübt. Zum Vergleich: ein Löschschlauch enthält einen Druck von 20 bis 84 bar. Das Hochdruckwasser, das den Hochdruckzylinder verlässt, gelangt in einen Pulsationsdämpfer. Hierbei handelt es sich um einen Gashochdruckspeicher, der auftretende Druckschwankungen abpuffert. Für den Schneidvorgang wandelt eine Düse den Druck in eine hohe Geschwindigkeit um. Üblicherweise kommt eine winzige Edelsteindüse zum Einsatz. Der resultierende Strahl ist nicht dicker als ein menschliches Haar.

In Folge der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Wassers entsteht beim Schneiden ein Schalldruck von bis zu 120 dB. Gleichzeitig muss die hohe Restenergie nach dem Schneidprozess abgebaut werden. Die gängigste Lösung ist ein Wasserbecken unter der gesamten Werkstückaufnahme, dass als Strahlfänger dient. Zur Schallreduktion läuft der Prozess in diesem Wasserbecken unter Wasser ab. Alternativ wird ein verfahrbares kleines Wasserbecken, auch Catcher genannt, dass der Bewegung des Schneidkopfes folgt, eingesetzt.