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Wasserstrahlschneiden im Forschungsfokus Neuartiges Schneidkopfkonzept spart Ersatzteile und Wartungszeit

| Redakteur: Peter Königsreuther

Weil Schneidköpfe von Hochdruck-Wasserstrahlanlagen durch Schmutz und Beschädigung gefährdet sind, haben Forscher am Fraunhofer-IPT sich Gedanken gemacht, wie man teure Wartungen und Reparaturen günstiger machen kann.

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Links ist ein Standardtyp eines Wasserstrahl-Schneidkopfs zu sehen. Daneben ist das sogenannte Fokussierrohr mit dem modularen Adapter des vom Fraunhofer IPT neu entwickelten Schneidkopfs platziert. Der Newcomer soll die Wartung von Wasserstrahl-Schneidanlagen erleichtern und damit Kosten sparen.
Links ist ein Standardtyp eines Wasserstrahl-Schneidkopfs zu sehen. Daneben ist das sogenannte Fokussierrohr mit dem modularen Adapter des vom Fraunhofer IPT neu entwickelten Schneidkopfs platziert. Der Newcomer soll die Wartung von Wasserstrahl-Schneidanlagen erleichtern und damit Kosten sparen.
(Bild: Fraunhofer IPT)

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen hat, wie es heißt, auf der Basis eines Schneidkopfmodells der Ridder GmbH einen neuartigen Schneidkopf entwickelt, der deutlich unempfindlicher gegen Verschleiß, Bruch, Verrutschen und Verspannen des Fokussierrohrs ist als die bisher bekannten Standardmodelle.

Herkömmliche Fokussierrohre machen unnötig Arbeit

Bei der Hochdruck-Wasserstrahlbearbeitung wird Material vom Bauteil durch abrasive Partikel abgetragen, die in einem Schneidkopf dem Hochdruck-Wasserstrahl beigemischt werden, erklären die beteiligten IPT-Forscher. Das Wasser-Partikel-Gemisch bündelt dabei eine Hochdruckdüse mit einem Fokussierrohr zu einem aggressiven Strahl, der praktisch alle Materialien, auch Stein und Stahl präzise bearbeiten kann. Das Fokussierrohr gehört damit zu den Verschleißteilen im System, die regelmäßig ausgewechselt werden müssen. Das Auswechseln des Fokussierrohrs bringe jedoch die Gefahr mit sich, dass die Kontaktfläche zwischen Rohr und Schneidkopf durch abrasive Partikel beschädigt werde und dann gleich der ganze Schneidkopf ausgetauscht werden müsse. Während der Materialbearbeitung kann es außerdem passieren, dass das Fokussierrohr mit dem Bauteil kollidiert und bricht, oft sogar direkt am Schneidkopfansatz, so die Aachener Wissenschaftler. Auch könne das Rohr an der Schnittstelle zum Schneidkopf verrutschen oder sich verspannen. Es muss dann mit viel Aufwand neu eingerichtet werden, heißt es.

Innen liegendes Fokussierrohr löst die Probleme und macht flexibler

Mit dem modifizierten Schneidkopf, den die Ingenieure des Fraunhofer IPT entwickelt haben, soll der Wechsel der Fokussierrohre nun aber deutlich einfacher und weniger fehleranfällig vonstatten gehen. Und das klappt so: Ein speziell entworfener Adapter erleichtert die Montage, das Fixieren und die Voreinstellung. Verrutschen und Verspannen gehörten damit der Vergangenheit an, versprechen die IPT-Spezialisten.

Das modulare Adaptersystem für den Schneidkopf erleichtert laut IPT sowohl die Montage als auch die Voreinstellung des Fokussierrohrs. Im Falle einer Kollision mit dem Werkstück müsste außerdem nicht mehr länger der komplette Schneidkopf, sondern nur das Fokussierrohr und der Adapter ausgewechselt werden.
Das modulare Adaptersystem für den Schneidkopf erleichtert laut IPT sowohl die Montage als auch die Voreinstellung des Fokussierrohrs. Im Falle einer Kollision mit dem Werkstück müsste außerdem nicht mehr länger der komplette Schneidkopf, sondern nur das Fokussierrohr und der Adapter ausgewechselt werden.
(Bild: Fraunhofer IPT)

Weil die Schnittstelle zwischen Schneidkopf und Fokussierrohr innerhalb des Adapters liegt, erklären die Forscher, ist der Schneidkopf außerdem vor Kollisionsschäden und abrasive Kontamination geschützt. Kollidiere das Fokussierrrohr mit dem Werkstück, müssten lediglich der Adapter und das Rohr ersetzt werden und nicht der komplette Schneidkopf. Weil der Adapter deutlich günstiger komme als ein kompletter Schneidkopf, könnten Anwender folglich eine Menge Geld sparen, wenn sie auf das neue System setzten. Ein weiterer Vorteil des Adaptersystems ist, dass Fokussierrohre unterschiedlicher Durchmesser und Hersteller eingebaut werden können, merken die IPT-Experten an.

Im nächsten Schritt entwickele das Forscherteam des Fraunhofer IPT nun eine neue Ausbaustufe des Schneidkopfes. Diese soll den automatisierten Wechsel von Fokussierrohren im laufenden Betrieb ermöglichen. Das sei mit dem Werkzeugwechsel an konventionellen Bearbeitungszentren in der Zerspanung zu vergleichen, und gilt als ein weiterer Schritt hin zum weitgehend automatisierten Betrieb des Wasser-Abrasivstrahl-Schneidens.

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