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Was ist Wasserstrahlschneiden?

Informationen zu Grundlagen, Funktion und Schnittgüten

Qualität aus Deutschland auf dem Wasserstrahlschneiden Marktplatz

Praxisnahes Fachwissen zum Wasserstrahlschneiden

Was ist Wasserstrahlschneiden? Welche Verfahren nutzt man in der Praxis? Welche Werkstoffe können geschnitten werden? Hier finden Sie hilfreiche Begriffserklärungen rund um die Verfahren der Wasserstrahlschneidtechnik. Erfahren Sie mehr über die Grundlagen und tauchen Sie ein in die Welt dieser faszinierenden Technik!

Was ist Wasserstrahlschneiden?

Graphische Darstellung eines Abrasivschneidsystem mit allen Komponenten

Antwort: Wasserstrahlschneiden ist eine innovative Technologie und gehört der Gruppe der materialabtragenden Trennverfahren an. Kennzeichnendes Merkmal dieses Schneidverfahrens ist die Eigenschaft des kalten Schnittes, weshalb sich der Wasserstrahl als effektive Alternative zu den konventionellen Schneidtechniken etabliert hat. Dies verdeutlicht auch das rasant steigende Interesse der Industrie, da diese Technik eine nahezu grenzenlose Materialvielfalt in Kombination mit einer wirtschaftlichen Fertigung gewährleistet und somit für Anwender neue Anwendungsmöglichkeiten öffnet. Ob weich oder hart, ob dick oder dünn, der Wasserstrahl schneidet feinste Konturen sogar aus schwierigen Werkstoffgemischen mit Maßgenauigkeiten im Mikrobereich.

Merke: Wasserstrahlschneiden ist ein Verfahren zum Trennen von Kunststoff, Metall, Glas und organischen Materialien.

Maschinen und Anlagenkomponenten

Anlagen zum 3D-Wasserstrahlschneiden

Wasserstrahlschneidmaschinen bestehen aus verschiedenen Anlagenkomponenten, welche individuell kombiniert und aufgebaut werden können. Die wichtigsten Konstruktionsbauteile sind dabei der Maschinenrahmen, Strahlvernichter, Abrasivbehälter und leistungsstarke Hochdrucksysteme. Je nach Anforderung und Schneidverfahren werden diese komplexen Trennsysteme mit unterschiedlichen Schneidköpfen ausgerüstet. Über die Maschinensteuerung werden wichtige Fertigungsparameter wie Vorschub, Positionsgenauigkeit und Abrasivzufuhr geregelt. Der gesamte Bearbeitungsprozess erfolgt aufgrund des hohen Lärmpegels meist unter Wasser im Maschinenbecken, welches gleichzeitigt als Strahlvernichter dient und die Restenergie des Schneidprozesses abbaut.

Merke: Wasserstrahlschneidanlagen sind Maschinen zum Trennen von Werkstoffen mit einem Hochdruckwasserstrahl.

Wie erfolgt der Schneidprozess?

Bildliche Darstellung der Funktionsweise im Wasserstrahlschneiden

Beim Schneidvorgang wird das Wasser mit einer Hochdruckpumpe auf einen Druck von bis zu 6.200 bar gebracht und dem Schneidkopf zugeleitet. Je nach dem zu schneidenden Material wird dem Wasser in der Mischkammer ein abrasives Hilfsmittel beigefügt. So können von einem Startloch ausgehend sowohl weiche als auch harte Werkstoffe mit einem Wasserstrahl von 0,1 – 0,5 mm Durchmesser sicher getrennt werden. Die Schnittgeschwindigkeit ist dabei von der Härte, Zähigkeit und Dicke des Materials sowie der gewünschten Schnittgüte abhängig. Dabei trennt der Wasserstrahl unter hohem Druck nur oberflächennahe Werkstoffpartikel ab, weshalb der gesamte Schneidprozess spannungsfrei und ohne Wärmeeintrag in das Material erfolgt.

Merke: Der Schneidprozess erfolgt spannungsfrei und ohne thermische Beeinflussung des Materials.

Welche Wasserstrahlschneidverfahren gibt es?

Reinwasserschneiden

Reinwasserschneiden von weichen Stoffen wie Textilien

Mikro-Wasserschneiden

Wasserstrahlschneiden mit Genauigkeiten im Mikrobereich

Für weiche und organische Werkstoffe ist Reinwasserschneiden die optimale Lösung. Ob Papier, Kunststoffe, Leder, Textilien oder Lebensmittel, dieses Verfahren schneidet nur mit der reinen Kraft des Wassers ohne Beimischung abrasiver Schneidmittel, weshalb diese Technik besonders schonend und umweltfreundlich ist.

Mikrowasserstrahlschneiden erfolgt mit Genauigkeiten von ± 0,01 mm und ist bis 20 mm Werkstoffdicke winkelgenau. Gerade in sensiblen Bereichen, wo absolute Präzision gefragt ist und eine thermische Beeinflussung der Bauteile vermieden werden muss, ist dieses innovative Trennverfahren die ideale Schneidlösung.

Mit Abrasivschneiden lassen sich auch die härtesten Werkstoffe sicher trennen. Dabei werden dem Wasser während des Schneidvorgangs abrasive Schneidmittel wie Granat oder Korund beigemischt, weshalb die Leistungsfähigkeit des Wasserstrahls deutlich erhöht wird und das Trennen dicker Materialstärken bis 200 mm kein Problem ist.

Dank modernster Hochdruckverstärker, CNC-Technik und vollautomatisierten Mehr-Achsen-Schneidanlagen können mit dem Wasserstrahl auch Bauteile mit komplexen 3D-Formen, Rohre oder Profile toleranzgenau im dritten Raum geschnitten werden. Auch sind Schrägschnitte mit Neigungen von bis zu 45 Grad problemlos möglich.

Abrasivschneiden

Abrasivschneiden für harte und dicke Werkstoffe wie Titan

3D-Bearbeitung

3D-Bearbeitung von Rohren mit Wasserstrahlschneiden

Was für eine Schnittqualität kann erreicht werden?

Durch Schneiden mit Wasser lassen sich verschiedene Schnittqualitäten erreichen. In der Praxis können der Kontur des Werkstückes fünf Qualitätsstufen zugeordnet werden. Die höchste Geschwindigkeit erreicht dabei Qualitätsstufe 1, da diese nur zum reinen Trennen von Werkstoffen dient. Werden jedoch die Qualitätsansprüche höher und ist ein perfektes Kantenfinish gewünscht, sind kleinere Vorschübe die ideale Fertigungslösung. Dabei verfügen Anwender über eine Datenbank mit umfangreichen Fertigungsvorgaben, weshalb der gewünschte Qualitätsstandard automatisiert eingestellt werden kann.

Kostenfaktoren für Ihren Zuschnitt

Im Vorfeld lassen sich die Fertigungskosten für Ihre Wasserstrahlzuschnitte nur schwer kalkulieren, da unterschiedliche Kostenfaktoren zu beachten sind und somit jeder Auftrag individuell kalkuliert werden sollte. Folgende Faktoren sind zu beachten:

  • Werkstoff
  • Materialstärke
  • Schnittqualität
  • Schnittkontur
  • Maschinentechnologie
  • Qualität der bereitgestellten Daten
  • Trennschnitt ist erste Qualitätsstufe

    Trennschnitt Q1: Zum Schneiden von Rohlingen und Halbzeugen mit einer geringen Schnittqualität und einem schnellen Vorschub.

  • Abbildung einer rauhen Schnittqualität

    Grobschnitt Q2: Diese Qualitätsstufe erfolgt mit einem kleineren Vorschub und ist ideal zum Vorschneiden für zerspanende Flächen geeignet.

  • Standardschnitte sind die gängigsten Produktionsschnitte

    Standardschnitt Q3: Bei diesem gängigen Produktionsschnitt liegen Vor­schub und Schnitt­qua­li­tät in ei­nem öko­no­mi­schen Rah­men.

  • Feinschnitte verfügen über hohe Qualitätsnormen

    Feinschnitt Q4: Diese Güte garantiert sehr glatte Oberflächen mit einem kaum sicht- und fühlbaren Strahlverlauf.

  • Qualitätsschnitte mit optimaler Oberflächengüte

    Qualitätsschnitt Q5: Feinschnitte verfügen über eine optimale Oberflächenqualität ohne sichtbaren Strahlverlauf.

Wasserstrahlschneiden im Vergleich zu anderen Schneidverfahren

Alle Schneidverfahren im tabellarischen Vergleich

Durch innovative Entwicklungen auf dem Gebiet der Schneidtechnik vermischen sich die Einsatzbereiche von Wasser-, Laser-, Plasma- und Brennschneiden gerade bei mittleren Materialstärken immer mehr. Hier finden Sie eine Vergleichsgrafik mit einer tabellarischen Gegenüberstellung zu den konventionellen Schneidverfahren.

  • Vorteile Wasserstrahl:

    • Große Materialvielfalt
    • Ideal für dicke Stärken
    • Feinster Konturen
    • Keine Wärmebildung
    • Kein Schneidstaub
  • Die Nachteile:

    • Hohe Reibungskräfte
    • Korrosionsgefahr
    • Wasserstrahlnachlauf
    • Hohe Energiekosten
    • Entsorgungsaufwand

Fazit zum Verfahrensvergleich

Der Wasserstrahl ist die optimale Fertigungslösung für die Bearbeitung wärmeempfindlicher Materialien. Gerade durch den wärmelosen Schneidprozess hinterlässt ein Hochdruckwasserstrahl nicht nur feine Schnittkanten, sondern schont auch das Bauteil, da die Werkstoffoberfläche keiner thermischen Beeinflussung unterliegt. Auch bei dicken Werkstoffgrößen punktet das Wasserstrahlschneiden im Vergleich zu anderen Trennverfahren, da das Schneiden von Materialstärken bis 20 mm ohne Winkelfehler kein Problem ist. Doch stehen Wasser-, Laser, Plasma- und Brennschneiden in keiner Konkurrenz zueinander, sondern bilden zusammen eine sinnvolle Fertigungsallianz.

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