Wasserstrahlschneiden, ein sehr sauberes Trennverfahren

Das Wasserstrahlschneiden ist ein Trennverfahren zur Herstellung von Werkstücken. Die überwiegend in der Fertigungstechnik genutzte Technik besitzt viele Vorteile, die im Folgenden näher erläutert werden sollen. Wie andere Fertigungsverfahren wird durch das Schneiden mittels Wasserstrahl der Stoffzusammenhalt fester Stoffe örtlich aufgehoben. Es kommt somit zur Stofftrennung, welche technisch unterschiedlich realisiert werden kann. Ein Trennverfahren kann unter Verwendung von mechanischer Energie, thermischer Energie oder elektrischer Energie durchgeführt werden. Der Wasserstrahl ist demzufolge mechanischer Natur, da ein hoher Druck auf das zu trennende Material einwirkt. In diesem Zusammenhang unterscheidet sich dessen Stoffabtragung massiv von thermischen Trennverfahren, wie dem Laserschneiden und anderen modernen Brennverfahren. Wird die Stofftrennung eines Rohmaterials oder Werkstückes via Wasserstrahlkraft vorgenommen, so erfolgt der Schnitt präzise.

Vielmehr bleibt die Materialbeschaffenheit des Ausgangsmaterials erhalten. In diesem Zusammenhang unterscheidet sich diese Form der Stofftrennung massiv von anderen Verfahren. Bleiben wir bei dem Beispiel Laserschneiden, so wird das Ausgangsmaterial durch die einwirkende thermische Energie stark in Mitleidenschaft gezogen. Die Scherkräfte des Wassers hingegen haben positiven Einfluss auf die Schnittstelle, sodass sich das Material weder verformt noch anderweitig ausdehnt. Wasserstrahlschneiden ist demzufolge primär dort anzuwenden, wo hitzeempfindliche Stoffe weiterverarbeitet und genutzt werden. Die Wasserstrahlschneidmaschine wiederum ähnelt in ihrem Aufbau anderen Scher-, Schneid- und Trennmaschinen. Ein Maschinenrahmen umgibt die wichtigsten Bauteile des Maschinenraums, wo sich die Hochdruckpumpe, Reinwasser- und Abrasivfokussierdüse sowie die Steuerungseinheiten befinden. Funktionell am wichtigsten ist somit der Düsenaufbau sowie die Leistung der Hochdruckpumpe, um Stoffe ohne Spanbildung sowie Hitzeentwicklung zuverlässig zu trennen.


Dabei werden hohe Drücke benötigt, die im industriellen Maßstab zwischen 1.000 und 4.000 bar liegen. Mit einem Vorschub von circa 900 m/s sowie der Voreinstellung von Düsenabstand und Düsendurchmesser kann das Schneidverfahren präzisiert werden. Dies ist primär in der Serienproduktion gefragt, wo die Schnittführung gleichbleibend effizient bleiben soll. Mithilfe einer vorprogrammierten CAD-Schablone ist es nunmehr möglich, selbst komplizierte Formen produktiv zu realisieren. Dies wird durch eine CNC-Steuerung an der Maschine gewährleistet. Die Vorteile von den Wasserstrahlschneiden liegen somit auf der Hand. Neben einer geringen thermischen Belastung ist es die hohe Schnittqualität, welche gleichbleibend hochwertige Ergebnisse zulässt. Wirkt Wasser auf das zu schneidende Material ein, kommt es weder zur Verformung noch zur Rissbildung oder Aushärtung. Vielmehr bleiben die Materialeigenschaften des Ausgangsmaterials erhalten. Des Weiteren ist die Arbeitsweise der Wasserstrahlschneidmaschine sehr umweltbewusst. Es entstehen keine gesundheitsschädlichen Dämpfe oder Rauchentwicklungen, welche den Produktionsarbeiter oder die Umwelt gefährden könnten. Zudem wird Schlacken- und Tropfenbildung vermieden, die bei thermischen Trennverfahren auftreten. Die wirtschaftlichen Anschaffungs- und Nutzungskosten des Wasserstrahlschneidens bieten somit die Schnittqualität, welche von einer modernen Verfahrenstechnik verlangt werden: Das Werkstück muss weder nachbearbeitet noch entgratet werden.

Eva Hale
29 November 2023
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