Wasserstrahlschneiden

Auf Präzision getrimmt

Das Wasserstrahlschneiden ist eine altbekannte Technik mit vielen Vorteilen und – bislang – einer großen Schwäche: Es mangelte an Präzision. Mit einer Weiterentwicklung des Verfahrens steigerten die Schweizer Unternehmen Waterjet und Daetwyler die Genauigkeit enorm. SCOPE-Chefredakteur Hajo Stotz sprach mit Beat Trösch, verantwortlich für den Bereich Microwaterjet bei der MDC Max Daetwyler AG, über Technik, Einsatzbereiche und den Markt für die neue Mikrowasserstrahltechnologie.

SCOPE: Wasserstrahlschneiden galt vielen Unternehmen, zum Beispiel aus der Automobilbranche oder der Medizintechnik, lange Zeit als ein zu ungenaues Verfahren. Inzwischen kommen aber einige Ihrer Kunden aus diesen Branchen. Haben die Kunden ihren Genauigkeitsanspruch reduziert oder sind die Maschinen präziser geworden?

Trösch: Eindeutig das Letztere. Mit den Microwaterjet-Anlagen ist das Wasserstrahlschneiden in eine neue Dimension der Präzision vorgestoßen. Für die Kunden relevant sind sowohl die Genauigkeit als auch die exakte Reproduzierbarkeit, die sogenannte Maschinenfähigkeit. Wir erreichen mit der Microwaterjet F4 nun Positioniergenauigkeiten unter 1 µm. Und im Bearbeitungsbereich von 600 x 1000 mm liegt die Wiederholgenauigkeit bei ± 1/100 mm. Damit konnten wir die Präzision gegenüber früheren Anlagen um den Faktor zehn steigern. Der neue Anspruch in Bezug auf Exaktheit lässt sich unter anderem daran erkennen, wie unsere Kunden die Anlagen einsetzen. Teilweise werden sie in klimatisierten Räumen betrieben, um auch kleinste Ungenauigkeiten infolge thermischer Ausdehnung zu vermeiden.

SCOPE: Wie wird diese hohe Genauigkeit erreicht?

Trösch: Wir haben bei der Konstruktion einen Paradigmenwechsel vollzogen. Früher folgte man oft dem Denkschema: Wasserstrahlschneiden ist ein ungenaues Verfahren - also lohnt es sich nicht, viel Aufwand in die Maschinentechnik zu investieren. Wir haben den Ansatz umgekehrt und die Maschinen konsequent auf Präzision getrimmt. Ein sehr verwindungssteifes und schwingungsabsorbierendes Maschinenbett bildet die Basis. Die wird ergänzt durch ein beidseitig gelagertes Portal, das über zwei Kugelrollspindeln angetrieben wird. Damit die Positioniergenauigkeit unter 1 µm eingehalten werden kann, wurden unter anderem Glasmaßstäbe über die volle Länge installiert. Zudem entwickelten wir einen Schneidkopf, der einen Wasserstrahl von nur noch 0,3 mm Durchmesser liefert. In Kombination mit einem besonders feinem Granat-Abrasiv, das dem Wasser zugesetzt wird, erhöht auch diese Maßnahme die gefertigte Genauigkeit.

SCOPE: Welche Materialien können geschnitten werden?

Trösch: Es lassen sich fast alle Materialien trennen. Dass die Werkstoffeigenschaften kaum eine Rolle spielen, ist die große Stärke der Wasserstrahlschneidtechnik. Es existiert praktisch nur eine Einschränkung: Die Werkstoffe dürfen nicht wasserempfindlich sein. Denn zum einen werden sie per Wasserstrahl geschnitten, zum anderen findet der Schneidvorgang in einem Wasserbecken statt. Im Vergleich mit dem klassischen Wasserstrahlschneiden mindert das Lärm und Emissionen.

SCOPE: Worin bestehen die weiteren Vorteile des Wasserstrahlschneidens gegenüber anderen Fertigungsverfahren?

Trösch: Sowohl die mechanische als auch die thermische Belastung der Werkstücke ist sehr gering. Das bedeutet unter anderem, dass keine teuren Aufspannvorrichtungen erforderlich sind. Und die Materialen werden geschont: Es treten keine Gefügeveränderungen auf. Insbesondere kommt es nicht zu Aufhärtungen an den Kanten, so dass beispielsweise die wichtige Flexibilität erhalten bleibt, wenn für die Medizintechnik sogenannte Meshs - also feine Netze für Implantate - hergestellt werden. Zudem sind die Schnittkanten praktisch gratfrei, Nachbearbeitung ist meist nicht erforderlich. Und gerade bei kleinen Serien oder Einzelstücken schlägt positiv zu Buche, dass keine aufwendigen Aufspannvorrichtungen benötigt werden.

SCOPE: Ist diese Technik bereits "ausgereizt"?

Trösch: Keineswegs. Walter Maurer, der die Microwaterjet-Anlagen mit seiner Waterjet AG entwickelt hat, arbeitet mit uns zusammen an weiteren Optimierungen. Ein Ziel stellt beispielsweise die weitere Reduzierung des Strahldurchmessers dar. Die Technologie bietet über das konventionelle Schneiden hinaus weitere Einsatzmöglichkeiten, das Potential dieser umweltfreundlichen Technik ist noch lange nicht ausgereizt.

SCOPE: Daetwyler arbeitet bei den Microwaterjet-Anlagen mit der Waterjet AG zusammen. Gibt es weitere Partner?

Trösch: Daetwyler Industries produziert die Maschine und entwickelt zusammen mit Walter Maurer diese zukunftsweisende Technologie weiter. Die Daetwyler Gruppe ist in ein weltweites Verkaufs- und Servicenetz eingebunden. Unsere Vertriebsorganisation ist jedoch auf die grafische Industrie ausgerichtet. Daher arbeiten wir im Vertrieb der Wasserstrahlanlagen mit dem Partner Bystronic zusammen. Für Bystronic sind die Microwaterjet-Anlagen eine ideale Ergänzung des eigenen Produktportfolios. Den Kundendienst bauen wir über unsere eigene Infrastruktur auf.

SCOPE: Daetwyler kommt, Sie erwähnten es bereits, aus der Grafik- und Drucktechnik. Inzwischen engagiert sich die Gruppe in vielen verschiedenen Branchen - was war der Anlass, nun auch in die Wasserstrahltechnologie einzusteigen?

Trösch: Die Kernkompetenz von Daetwyler Industries stellt der hochpräzise Maschinenbau dar. Die Microwaterjet ist keine konventionelle Wasserstrahlschneidanlage, sondern vielmehr eine Erweiterung dieser interessanten Technologie, bei der es auf höchste Genauigkeit des Maschinenbaus ankommt. Mit der Präzision und Maschinenfähigkeit schließen wir die Lücke zwischen Feinschneidlasern und Drahterodieranlagen sowie der Wasserstrahltechnik. Zudem bietet diese Technologie noch ein großes Entwicklungspotenzial.

SCOPE: Und wie entwickelt sich Ihr Absatz von Wasserstrahlschneidanlagen? Wie viele Maschinen wollen Sie 2011 in den Markt bringen?

Trösch: Im letzten Jahr konnten wir trotz des wirtschaftlich schwierigen Umfelds sechs Maschinen verkaufen und erfolgreich in Betrieb nehmen. Wir befinden uns mit dieser neuartigen Technik in der Pionierphase. Es gilt, zusammen mit unseren Kunden den Markt zu entwickeln. Wir sehen ein riesiges Potenzial und vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. In den kommenden Jahren erwarten wir jeweils eine Verdoppelung der Verkaufszahlen. Um einen langfristigen Erfolg sicherzustellen, muss aber flankierend eine Basis geschaffen werden, die über den reinen Marktaufbau hinaus geht. So wurde beispielsweise letztes Jahr in der Schweiz das Berufsbild Wasserstrahlschneiden eingeführt, auch eine Norm für das berührungslose Trennen wurde geschaffen. Aktuell wird mit der NC-Gesellschaft ein Prüfstück für das Präzisionsschneiden definiert.

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