Wasserstrahl überwindet die Grenzen des Lasers

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Nach den ersten Erfahrungen mit seiner Microwaterjet-F4-Anlage erwägt Fehrentz sogar, Teile ab 1,5 mm Dicke, bei Kupfer ab 1,2 mm, nicht mehr auf seinen Laseranlagen, sondern in der Wasserstrahlanlage zu schneiden, „weil es einfacher ist“.

Wasserstrahlschneiden schneller als Laserschneiden

Und schneller: Bei 2 mm dickem Kupfer ist der Wasserstrahl dem Laser um 20 bis 30% voraus, bei 3 mm Dicke erreicht er gar das doppelte Tempo. Für die Programmierung der Anlage nutzt Fehrentz das CAD-System PEPS, das auch schon beim Laserschneiden zum Einsatz kommt.

Teile mit höherer Qualität und schneller als per Laser zu schneiden, ist für Fehrentz nicht das einzige Ziel, das er mit der Anschaffung der Microwaterjet-Anlage verfolgt. Natürlich will er auch zusätzliches Geschäft generieren und Materialien bearbeiten, für die Laser nicht oder nur schlecht geeignet sind. Denn per Wasserstrahl lassen sich fast alle Materialien trennen, Metalle ebenso wie Kunst- und Verbundstoffe, Glas oder Keramik.

Wasserstrahlschneiden bietet Vorteile für die Medizintechnik

Hinzu kommt, dass der Wasserstrahl kalt und mit geringer mechanischer Belastung schneidet und im Werkstück keine Gefügeveränderungen verursacht. Das ist beispielsweise für den Bereich der Medizintechnik bedeutsam. In diesem Feld sieht Fehrentz für sein Unternehmen noch hohes Potenzial. Denn beispielsweise viele Implantathersteller wissen noch gar nicht um die Vorteile der Mikrowasserstrahltechnik.

Diese Stärken zeichnen das Wasserstrahlschneiden im Grunde seit Jahrzehnten aus. Doch lange mangelte es an Präzision. Der Technologiesprung zum Mikrowasserstrahlschneiden sorgte vor wenigen Jahren für eine völlig neue Qualität.

Positioniergenauigkeiten unter 1 µm mit Wasserstrahlschneiden erreicht

Mit der Microwaterjet F4 werden Positioniergenauigkeiten unter 1 µm erreicht und im Bearbeitungsbereich von 600 mm × 1000 mm liegt die Wiederholgenauigkeit bei ±1/100 mm. Dass es sich dabei nicht nur um theoretische Herstellerangaben handelt, kann Bernhard Fehrentz bereits nach wenigen Wochen Arbeit mit der Anlage bestätigen: „Wenn die Saphirdüse und das Fokussierrohr in gutem Zustand sind, lassen sich beispielsweise bei 3 mm dicken Kupferteilen Wiederholgenauigkeiten von 1/100 mm problemlos realisieren.“

Der Verschleiß von Saphir und Fokussierrohr wird unter anderem davon beeinflusst, welches Abrasiv eingesetzt und wie viel davon dem 0,3 mm dicken Wasserstrahl beigemischt wird. Die Lebensdauer der Saphirdüse liegt zwischen 10 und 20 h, die des Fokussierrohres zwischen 20 und 40 h. Das feinkörnige Abrasiv wird dem Wasser beigegeben, um die gewünschte Schneidleistung zu erreichen.

Solides Maschinenbett und Portal machen Wasserstrahlschneiden präzise

Möglich wird die hohe Präzision der Microwaterjet-Anlagen vor allem durch soliden Maschinenbau: ein sehr stabiles Maschinenbett und ein beidseitig gelagertes Portal, das über zwei Kugelrollspindeln angetrieben wird. Damit die hohe Positioniergenauigkeit eingehalten werden kann, wurden unter anderem Glasmaßstäbe über die volle Länge installiert.

Entwickelt hat die neue Technologie der Schweizer Wasserstrahl-Pionier Walter Maurer. Hergestellt werden die Anlagen von dessen langjährigem Geschäftspartner, dem renommierten Schweizer Maschinenbaukonzern Daet-wyler Industries, der wiederum zum Vertrieb eine ergänzende Partnerschaft mit dem benachbarten Blechbearbeitungsspezialisten Bystronic eingegangen ist.

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