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Wie funktioniert eine Wasserstrahlschneidanlage?

Eine Wasserstrahlschneidanlage, beispielsweise von der Perndorfer Maschinenbau KG, ist eine Maschine zum Trennen von Materialien mit Hilfe eines Wasserstrahls. Wasserstrahlschneiden ist eine Werkzeugtechnologie, welche auch als Waterjet bezeichnet wird. Zum Schneiden wird entweder gefiltertes Wasser oder Wasser mit einem zusätzlichen Abrasivmittel verwendet. Das Grundprinzip einer Wasserstrahlschneidanlage ist relativ einfach und funktioniert folgendermaßen: 

Durch eine Ultrahochdruckpumpe wird ein Wasserstahl erzeugt, welcher einen Nenndruck von circa 6480 bar aufweist. Zum Vergleich: Ein Löschschlauch übt nur einen Druck von 20 bis 84 bar aus. Dieser Wasserdruck wird durch eine winzige Düse in Geschwindigkeit umgesetzt. Diese erzeugt einen Strahl, welcher so dünn wie ein menschliches Haar ist. Dadurch lassen sich weiche Materialien schneiden.   

Damit die Schneidkraft deutlich verstärkt wird, wird dem Wasserstrahl Granatsand hinzugefügt. Granulat und Wasser treten mit fast vierfacher Schallgeschwindigkeit am Schneidkopf aus. So ist es möglich Stahl mit einer Stärke von 30 cm und mehr zu schneiden. 

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Wasserstrahl, einerseits den Reinwasserstrahl und andererseits den Abrasivwasserstrahl. Mit diesen beiden Technologien ist es möglich jede Form und jede Dicke zu schneiden.   

Durch einen Reinwasserstrahl ist es möglich weiche Materialien zum Beispiel Dichtungen, Schaumstoff, Isolierungen, Zementplatten usw. zu schneiden.   

Durch einen Abrasivwasserstrahl unterscheidet sich vom Reinwasserstrahl durch die Beimenge von Granat-Abrasivmittel. Der daraus resultierende Strahl kann selbst harte Materialien, beispielsweise Keramik, Metall, Stein, Glas und vieles mehr schneiden. 

Wasserstrahlanlagen verfügen über mehr Flexibilität und materialschonendere Abtragung, diese Faktoren macht dieses Verfahren so einzigartig. Die Möglichkeit, dass nahezu alle Materialien geschnitten werden können, trägt ebenfalls zu der Einzigartigkeit bei. Zudem macht der geringe mechanische Einfluss und die thermische Neutralität, welches das Gefüge des Materials nicht negativ beeinflusst, dieses Verfahren so besonders. Randzonenaufhärtung und die Aufhärtung der Schnittfugen stellen hierbei keine Probleme dar.   

Durch das Mikrowasserstrahlschneiden ist es möglich die Präzision der Schnitte zu erhöhen, da der Durchmesser des Strahls verkleinert wird. Durch diesen Mikrowasserstrahl erreicht man eine Schneidgenauigkeit von 0,01 mm und eine Positionsgenauigkeit von 0,005 mm. Damit ist auch die Schnittbreite verkleinert. Beim Reinwasserverfahren wird die Schnittbreite auf 0,08 mm und beim Abrasivverfahren auf 0,2 mm minimiert werden.   

Durch das Wasserstrahlschneiden ist es auch möglich dreidimensional zu schneiden. So lassen sich auf komplizierte dreidimensionale Serien bzw. Einzelteile herstellen. Hierbei bestimmen die Eigenschaften der Anlage wie genau und wie kompliziert die dreidimensionalen Schnitte sein dürfen. Beim dreidimensionalen Schneiden ist im Vergleich zum zweidimensionalen der Schneidekopf schwenkbar, wodurch das dreidimensionale Schneiden erst ermöglicht wird.   

Durch das Hochdruckstrahlverfahren können sämtliche Materialien geschnitten werden, vom weichem Schaumstoff bis zu hartem Saphir. Die Schwerpunkte der Anwendung liegen bei der Kunststoff-, Metall, Leder- und Steinbearbeitung. Da der Schneidkopf geschwenkt werden kann, können beliebige Formen im Raum geschnitten werden. Neben dem Trennen wird dieses Verfahren auch zum Entgraten verwendet.