Tuning für den Mikrowasserstrahl

Noch filigranere und präzisere Schnitte ermöglicht die neue 0,2 mm-Düse.

0,2-mm-Strahl erlaubt die Herstellung noch filigranerer Strukturen

CH-AARWANGEN. Damit eröffnen sich dem Mikrowasserstrahlschneiden weitere Anwendungsfelder. Bereits im Einsatz befindliche Anlagen können mit der neuen Technik nachgerüstet werden. Denn in der jüngsten Version der Microwaterjet-Anlagen konnten Waterjet AG als Entwickler des Verfahrens und Daetwyler als Hersteller der Maschinen den Durchmesser des Schneidstrahls um ein Drittel auf 0,2 mm reduzieren – entsprechend schmaler sind die Schnitte der Microwaterjet F4-01. Damit eröffnen sich dem Mikrowasserstrahlschneiden weitere Anwendungsfelder. Bereits im Einsatz befindliche Anlagen können mit der neuen Technik nachgerüstet werden.

Zudem ist das neue Modell nun auch als geschlossene Version verfügbar. Die Anlage mit Einhausung bietet Vorteile vor allem beim Einsatz in der Medizintechnik oder wenn im gleichen Raum Drahterodiermaschinen arbeiten.

Mit neuem Schneidkopf in die Pole Position beim Abrasiv-Wasserstrahl-Schneiden

Als vor wenigen Jahren die ersten Microwaterjet-Anlagen – damals noch unter dem Namen Womajet – auf den Markt kamen, sorgten sie für einen Technologiesprung und boten eine bis dato unvorstellbare Präzision. Die Strahl- und damit die Schnittbreite war gegenüber früheren Anlagen von 0,5 auf 0,3 mm reduziert worden. Und die Maschinen erreichen Positioniergenauigkeiten im µ-Bereich. Dank dieser extremen Genauigkeit können über die gesamte Bearbeitungsfläche von 600 x 1000 mm Teile in einer Toleranz und Wiederholgenauigkeit von +/- 1/100mm gefertigt werden.

Die Basis dafür bildet solider und hochpräziser Maschinenbau. Dazu gehören ein sehr stabiles Maschinenbett und ein beidseitig gelagertes Portal, das über zwei Kugelrollspindeln angetrieben wird. Damit die Positioniergenauigkeit im µ-Bereich eingehalten werden kann, wurden unter anderem Glasmaßstäbe über die volle Länge installiert.

Mit der Reduzierung der Schnittbreite ist nun der nächste Entwicklungsschritt gelungen. Zwar können bereits seit einiger Zeit 0,025 mm dünne Strahlen aus purem Wasser realisiert werden, um damit zu schneiden. Es fehlt ihnen jedoch die "Durchschlagskraft", so dass sie sich nur für sehr weiche Werkstoffe eignen. Deswegen verwenden die Microwaterjet-Anlagen das sogenannte Abrasiv-Wasserstrahl-Verfahren, bei dem der Schneidstrahl aus einer Mischung von Wasser und einem sehr feinkörnigen Abrasiv besteht. Mit dem nun verfügbaren, neuen Schneidkopf steht Daetwyler weltweit in der Pole Position beim Abrasiv-Wasserstrahl-Schneiden.

Selbst Bohrungen mit 0,3 mm Durchmesser erstellt der Mikrowasserstrahl noch kreisend

Die neue 0,2-mm-Düse und die damit verbundene Verringerung des Wasserstrahldurchmessers bieten den Anwendern zahlreiche Vorteile. So ermöglicht der kleinere Schnittspalt die Herstellung deutlich filigranerer Teile – besonders, wenn es sich um sehr komplexe Formen handelt. So werden vor allem kleinere Innenradien realisierbar. Selbst kleinste Bohrungen mit Durchmessern bis hinunter zu 0,3 mm lassen sich noch mit einem kreisend einstechenden Wasserstrahl erstellen.

Aber auch bei Teilen, die nicht zwingend einen so dünnen Schneidstrahl erfordern, steigt die Qualität. Selbst Beat Trösch, bei Daetwyler für den Bereich Microwaterjet verantwortlich, war vom Ergebnis positiv überrascht, als testweise die gleichen Buchstaben zuerst mit einem 0,3- und dann mit dem 0,2-mm-Strahl ausgeschnitten wurden: "Es ist beeindruckend, wie viel schärfer diese Schrift nun wirkt."

Zudem ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen. Gegenüber der 0,3-mm-Düse sinkt der Wasserverbrauch von 0,4 auf 0,17 l/min, der Verbrauch des Abrasivs reduziert sich von 60 auf 16 g/min, und um einen Druck des Strahls von 4000 bar zu erzielen, reicht eine Pumpenleistung von 3 kW gegenüber 6 kW beim 0,3 mm dicken Schneidstrahl.

Der im Durchmesser reduzierte Strahl ergänzt die generellen Vorteile des Mikrowasserstrahlschneidens für anspruchsvolle Werkstücke. Die großen Stärken des Verfahrens sind folgende:

• Da die mechanische Belastung der Werkstücke sehr gering ist, werden unter anderem keine teuren Aufspannvorrichtungen benötigt.
• Das Schneiden erfolgt spannungsfrei, mit geringer Schnittfugenbreite und ohne Gefügeveränderungen im Werkstück.
• Mit dem Microwaterjet lassen sich Teile nicht nur präzise schneiden, sondern auch Oberflächengüten bis R_a = 0,8 µm erreichen, so dass die meisten so geschnittenen Teile praktisch gratfrei sind und sich ohne Nachbearbeitung einsetzen lassen.
• Sogar strukturierte Oberflächen und Gravuren können mit dem Microwaterjet hergestellt werden.

Schneiden ohne Aufhärtungen im Werkstück hat für Medizintechnik besondere Bedeutung

Weil der Trennvorgang keinerlei Wärme entstehen lässt, eignet sich das Verfahren für nahezu alle Werkstoffe – selbst für hitzeempfindliche Materialien, für die Laserschneiden von vorneherein ausfällt. Auch Leitfähigkeit, wie sie fürs Drahterodieren erforderlich ist, wird in keiner Weise vorausgesetzt. Und gerade bei kleinen Serien, bei Einzelstücken oder wenn sehr schnell produziert werden muss, schlägt positiv zu Buche, dass kein Werkzeug benötigt wird.

Das Schneiden ohne Aufhärtungen im Werkstück ist beispielsweise in der Medizintechnik von Bedeutung, wenn es um filigrane Netze für Implantationen geht, die auch nach dem Schneiden ihre Flexibilität behalten müssen. Aber nicht nur die Medizintechnik und beispielsweise der Flugzeugbau können mit ihren sehr speziellen Werkstoffen sowie hohen Anforderungen an Oberfläche und Gefüge vom Präzisions-Wasserstrahlschneiden profitieren. Auch in der Automobil-, Elektro- und Uhrenindustrie sowie anderen Branchen werden die Anforderungen an Mikro- und Präzisionsteile immer höher – weshalb die Eigenschaften, die der Microwaterjet bietet, hoch im Kurs stehen.

Die jüngste Neuentwicklung folgt konsequent der Daetwyler-Philosophie, Anlagen auch nach dem Verkauf über lange Zeit auf dem aktuellsten Stand zu halten. Denn die Technik für den 0,2-mm-Strahl lässt sich nachrüsten. So können alle Microwaterjet-Kunden von der Neuentwicklung profitieren. Der Anwender muss lediglich den Schneidkopf austauschen, der als zentrales Element die Düse enthält, und ein feineres Abrasiv verwenden. Schon steht ihm die Möglichkeit zu noch filigraneren Schnitten offen.

18.01.2012

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