Das Wasserstrahlschneiden ist ein nicht-thermisches Verfahren zum Schneiden komplizierter Formen aus einer Vielzahl an Materialien. 

Es ist in der Lage, komplizierte Teile mit einem hohen Maß an Präzision anzufertigen – deutlich detaillierter genauer als autogene Brenscheid- oder Plasmaschneidanlagen. Lediglich das Laserschneiden weist im Vergleich mit dem Wasserstrahlschneiden eine höhere Genauigkeit auf. 

Eingesetzt wird der Schnitt mit dem Wasser zur Produktion feiner Komponenten z.B. für die Fertigung von Prototypen und Kleinserien. 

Erste Wasserstrahlschneider gibt es bereits seit den 1950er Jahren. Genau wie das Laserschneiden hat das Wasserstrahlschneiden in jüngster Zeit an Popularität gewonnen. Der technologische Fortschritt beider Techniken und die Entwicklung neuer Werkstoffe ist bemerkenswert.

Wie funktioniert der Wasserstrahlschneider? 

Um Materialien in präzise Formen zu schneiden, wird bei einem Wasserstrahlschneider eine Flüssigkeit verwendet. Vorwiegend wird zum Wasserstrahlschneiden herkömmliches Trinkwasser verwendet.

Mit reinem Wasser wird mit einer hohen Bewegungsenergie auf den Werkstoff gedrückt. Durch ein Pumpsystem wird bei dem Schneidverfahren ein Druck von bis zu über 6.000 bar erzeugt. 

Je härter das Material ist, desto stärker muss auch der Druck sein. Wird beim Wasserstrahlschneiden Kunststoff bearbeitet, braucht es nicht so einen hohen Wasserdruck. Wenige 100 bar können je nach Materialdicke genügen.

Wird ein zu schneidendes Material mit einer stärkeren Widerstandsfähigkeit verarbeitet, reicht ein Reinwasserstrahl nicht mehr aus. Damit der Wasserstrahl genügend Energie zum Schneiden erhält, muss ihm ein Abrasiv im Schneidkopf beigemischt werden. Gängige Abrasivmittel sind:

• Granat-, Quarz- oder Olivsand
• Aluminiumoxid
• Stahlgranulat
• Karborundum
• Kieselsäure
• Glasperlen

Das Wasserstrahl-Gemisch wird erzeugt, indem durch eine kleine Düse hoher Druck auf das Abrasiv im Schneidkopf ausgeübt wird. Die Verwendung eines Abrasivmittels kann aber die Qualität der Schnittkante verringern.

Vor- und Nachteile des Wasserstrahlschneidens

Die Hauptvorteile des Wasserstrahlschneidens sind seine Sicherheit und die Möglichkeit, eine Vielzahl an Werkstoffen zu schneiden. Zu den Werkstoffen zählen:

• Metalllegierungen
• Verbundwerkstoffe
• Kunststoffe
• Glas
• Keramik
• Holz

Das Wasser sollte aufgefangen und nach dem Schneiden aufbereitet werden. Wird der Schnitt mit einem Abrasiv durchgeführt, kann bei der richtigen Reinigung das Abrasiv ein weiteres Mal verwendet werden. Unter der Mehrfachverwendung des Abrasivmittels leidet aber die Schnitteffizienz.

Um die Schnittqualität zu verbessern, solltest du nur aufgrund von bestimmten Materialkonsistenzen ein Abrasiv verwenden. Die Arbeit mit Reinwasser kann beim Wasserstrahlschneiden aber den Nachteil haben, dass die Schnittgeschwindigkeit deutlich reduziert werden muss.

Größter Nachteil: Aufwändige Wartung der Wasserstrahlschneidanlage

Regelmäßige Inspektion und Wartung sind unerlässlich, um die beste Leistung einer Wasserstrahlschneidanlage zu gewährleisten. Die tägliche Reinigung von Maschinenteilen, die mit Strahlmitteln in Berührung kommen, ist nach jeder Nutzung notwendig.

Ebenso erforderlich ist das Abschrubben beweglicher Teile wie Portale und Düsen. Das muss getan werden, um an der Schneidanlage Korrosion und Verschleiß zu vermeiden. 

Um den ordnungsgemäßen Betrieb der Wasserpumpe zu gewährleisten, sollten Durchflussmenge, Druck und Sättigung regelmäßig überprüft werden. 

Schließlich ist es von entscheidender Bedeutung, den Schneidtisch auf Anzeichen von Schäden oder Verschleiß zu untersuchen. Zu übermäßigen Vibrationen während des Schneidens können an der Werkstoff-Auflage auf Dauer zu Schäden führen. 

CNC-Schneidanlage auch beim Wasserstrahlschneiden einsetzbar

Beim CNC-Waserstrahlschneiden ist der gesamte Prozess automatisiert. Das Wasserstrahlschneiden kann genau wie andere Schneidtechnologien von der computergestützten Maschinenführung profitieren. Schneidprozesse können wesentlich schneller durchgeführt werden ohne diese Form der Steuerung. 

Die Tatsache, dass keine Wärmequelle benötigt wird, unterscheidet den CNC-Wasserstrahlschneidprozess erheblich von anderen Verfahren. Dadurch eignet es sich hervorragend für Materialien wie Kunststoff und Gummi, die keine hohen Temperaturen vertragen.

Wie beim Laserschneiden fällt auch beim Wasserstrahlschneiden nur sehr wenig Materialabfall an. Es besteht keine Gefahr von hitzebedingten Verformungen oder einer Verschlechterung des Endprodukts. 

Da während des Schneidprozesses keine Wärme zugeführt wird, hat das für das Wasserstrahlschneiden auch Nachteile. Der Wasserstrahl kann zwar schneiden, ist aber für Gravierungen und Markierungen ungeeignet. Ein Laser hingegen kann Material verdampfen und so selbst in Holz detailgetreue Gravierungen erstellen.

Für den Einsatz der CNC-Wasserstrahltechnik benötigst du eine CNC-Maschine, die mit einer Hochdruckpumpe verbunden ist. Mit einem 3D-Schneidkopf kannst du eine große Menge gewünschter Form aus vielen Materialen schneiden.

Da der gesamte CNC-Prozess automatisiert abläuft, sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich. Es ist jeder in der Lage, die Anwendung schnell zu erlernen – im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die Tage dauern. Auch das Laserschneiden profitiert von der gleichen Computertechnik.

Haupteinsatzgebiete vom Wasserstrahlschneiden

Wasserstrahlen werden häufig in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Dazu gehören unter anderem:

• Automobilindustrie
• Luft- und Raumfahrtindustrie
• Medizin 
• Architektur
• Elektronikindustrie. 

Sie werden bei der Herstellung von Bauteilen für Autos und Flugzeuge, medizinischen Geräten und Implantaten oder architektonischen Elementen eingesetzt. Für elektronische Bauteilen kann Wasserstrahlschneiden für Kunststoff, Metall, Glas und andere Materialien eingesetzt werden. Fliesen per Wasserstrahl zu bearbeiten ist auch möglich.

Fazit: Am besten geeignet für wärmeunverträgliche Stoffe

Wasserstrahlschneiden ist insbesondere für weichere Stoffe ein effektives Verfahren, um diese zu bearbeiten. Den Vorteil erlangt die Technik ohne die thermische Verarbeitung. Aufgrund der Präzision und dem geringen Schneidabfällen ist diese Technik nahezu so umweltfreundlich und effizient wie das Laserschneiden.

Im Vergleich zum Laserschneiden mit Präzision, Schnittqualität und -geschwindigkeit zieht das Wasserstrahlschneiden aber den Kürzeren. Auch die Energie- und Kosteneffizienz fällt beim Laserschneiden deutlich besser aus. Die Arbeit mit Wasser ist dann geeignet, wenn Werkstoffe keine hohe Wärmeverträglichkeit aufweisen.

Solltest du noch Fragen bezüglich zum Wasserstrahlschneiden oder der Lasertechnik haben, sind wir der richtige Ansprechpartner für dich. Setzte dich noch heute mit den Kreuztaler Laserwerken in Verbindung! Wir beraten dich gerne!