Die Einführung des Mikrowasserstrahlschneidens brachte eine Steigerung der Präzision um den Faktor zehn und Positioniergenauigkeiten im μm-Bereich. Nun erlaubt ein noch dünnerer, gerade mal 0,2 mm großer Strahl die Herstellung besonders filigraner Strukturen.

Als vor wenigen Jahren die ersten Microwaterjetanlagen – damals noch unter dem Namen Womajet – auf den Markt kamen, sorgten sie mit ihrer unübertroffenen Präzision für einen Technologiesprung. Die Strahl- und damit auch die Schnittbreite waren gegenüber früheren Anlagen von 0,5 auf 0,3 mm reduziert worden, und die Maschinen erreichten Positioniergenauigkeiten im μm-Bereich. Dank dieser extremen Genauigkeit können heute über die gesamte Bearbeitungsfläche von 600 x 1000 mm Teile in einer Toleranz und Wiederholgenauigkeit von ±1/100 mm gefertigt werden. Mit der Reduzierung der Schnittbreite ist nun der nächste Entwicklungsschritt gelungen. Zwar können bereits 0,025 mm dünne Strahlen aus purem Wasser realisiert werden, um damit zu schneiden, ihnen fehlt jedoch die »Durchschlagskraft«, und sie eignen sich nur für sehr weiche Werkstoffe. Deswegen verwenden die Microwaterjetanlagen das sogenannte Abrasiv-Wasserstrahl-Verfahren, bei dem der Schneidstrahl aus einer Mischung von Wasser und einem sehr feinkörnigen Abrasiv besteht. In der jüngsten Version der Microwaterjetanlagen F4-01 (Bild 1) konnten die 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 erzeugbaren Schnitte.

 

Überzeugende Vorteile bei anspruchsvollen Werkstücken

 

Die neue 0,2-mm-Düse (Bild 2) 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. Damit werden vor allem kleinere Innenradien realisierbar. Selbst kleinste Bohrungen mit Durchmessern bis 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, verbessert sich die Qualität. Selbst Beat Trösch, Verantwortlicher bei Daetwyler für den Bereich Microwaterjet, 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 schärferdiese Schrift nun wirkt.« (Bild 3) Zudem ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen. Gegenüber der 0,3-mm-Düse sinkt der Wasserverbrauch von 0,4 auf 0,17 l/min, und der Verbrauch des Abrasivs reduziert sich von 60 auf 16 g/min. 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 Oberflächengütenbis Ra = 0,8 μm erreichen, sodass die meisten so geschnittenen Teile praktisch gratfrei sind und sich ohne Nachbearbeitung einsetzenlassen.
• Sogar strukturierte Oberflächen und Gravurenkönnen mit dem Microwaterjet hergestellt werden.

 

Schneiden ohne Aufhärtungen im Werkstück

 

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 die Leitfähigkeit, wie sie für das 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 Flexibilitätbehalten müssen. Doch nicht nur die Medizintechnik oder auch der Flugzeugbau können mit ihren sehr speziellen Werkstoffen sowie hohen Anforderungenan Oberfläche und Gefüge vom Präzisions-Wasserstrahlschneiden profitieren. Auch in der Automobil-, Elektro- und Uhrenindustrie sowie in zahlreichen anderen Branchen stehen die Eigenschaften, die der Microwaterjet bietet, hoch im Kurs. 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 Microwaterjetkunden von der Neuentwicklung profitieren. Der Anwender muss lediglich den Schneidkopf austauschen, der als zentrales Element die Düse enthält, und ein feineres Abrasiv verwenden (Bild 4). Schon steht ihm die Möglichkeit zu noch filigraneren Schnitten offen.

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