Zerspanen
Ein Übel ausgemerzt
Düsendefekte waren beim Abrasivwasserstrahlschneiden bisher ein ebenso ärgerliches wie unvermeidliches Übel. Sie werden hauptsächlich durch eintretende Sandpartikel während des Schneidvorgangs und Verschmutzungen bei der Montage hervorgerufen. Die Folge waren im besten Fall Ausfallzeiten und Ersatzteilverschleiß, im schlechtesten Fall gravierende Produktionsmängel. Damit ist jetzt Schluss: Die Wasserstrahl-Spezialisten STM und Maximator Jet haben in Zusammenarbeit mit der TU Berlin und dem Fraunhofer Institut einen ganz neuen Abrasivschneidkopf entwickelt, der diese Probleme effektiv minimiert. Die Neuentwicklung zeichnet sich vor allem durch die Zentrierung der Wasserdüse über eine Bohrung statt wie bisher über einen Konus aus. Die Abdichtung ist so konfiguriert, dass auch bei der Montage keine schädlichen Verformungen durch überhöhtes Anzugsmoment entstehen können. Bei der Montage ist keinerlei Hilfswerkzeug erforderlich. Außerdem wurde der Abrasivschneidkopf so konstruiert, dass die Wasserdüse möglichst wenig mit Abrasivpartikeln in Berührung kommt. Auf diese Weise wird die Wasserdüse besser gegen zerstörerische Einflüsse geschützt und damit der Abrasivschneidkopf deutlich leistungsfähiger und präziser. Das Entwicklungsteam schätzt, dass sich Materialverschleiß und Wartungsaufwand mit diesem Prototypen um bis zu 60 Prozent reduzieren und sich die Qualität des gesamten Produktionsprozesses somit deutlich steigern Vorgestellt wurde der neue Abrasivschneidkopf auf dem STM Innovationstreff Wasserstrahltechnik 2012. Darüber hinaus stellte die Vortragsreihe einige der effektivisten Neuentwicklungen für den Bereich der Wasserstrahlschneidetechnologie und ihren Nutzen in Verbindung mit den Schneidesystemen des Unternehmens vor. Mit von der Partie waren die Systempartner BHDT, IGEMS und NUM sowie 120 Kunden aus ganz Europa.
Neue Servopumpe von BHDT
Der Antrieb der neuen Servotron von BHDT erfolgt über einen hochdynamischen frequenzgeregelten Servomotor. Dieser erhöht die Energieeffizienz um etwa 15 Prozent im Vergleich zu Asynchronmotoren. Die Hydraulikpumpe ist im Hydrauliktank unter Öl eingebaut, was den Schallpegel deutlich reduziert und die Lebensdauer der Hydraulikpumpe verlängert. Die Verschleißfestigkeit der Hydraulikkomponenten wird durch die niedrigere Betriebstemperatur im Ölkreislauf zusätzlich optimiert. Zudem erweitern die reduzierte Stromaufnahme durch den Sanftanlauf der Pumpe und die stufenlose Druckregelung von 100 bis 4000 bar das Anwendungsspektrum. Das gilt vor allem für das Schneiden von spröden Materialien wie bspw. Glas: Es gibt bei der neuen Servopumpe praktisch keine Pulsationen beim Anschießen. Abgesehen von der insgesamt höheren Durabilität aller Komponenten durch die geringen Druckschwankungen von nur +/- 1% bei Volllast verhindert die neue Pumpe das Überschwingen und minimiert Druckeinbrüche beim Aus- und Einschalten des Wasserstrahls. Bei geschlossener Düse verbraucht der Servomotor keinerlei Strom. Das führt bei einer Auslastung von 75 Prozent (Schneidbetrieb zu Stillstand) und einschichtigem Betrieb (2.000 Std.) in Abhängigkeit vom Stromtarif zu einer jährlichen Stromersparnis von ungefähr 3.000 Euro.
Neues Softwarepaket für die speziellen Anforderungen des Wasserstrahlschneidens
Numcut ist ein CNC Softwarepackage, welches aus mehreren Funktionsbausteinen besteht, um den Anforderungen des Wasserstrahlschneidens gerecht zu werden. Diese Technologie benötigt nebst den Funktionen einer CNC-Steuerung wie sie aus der zerspanenden Bearbeitung bekannt ist zusätzliche spezifische Eigenschaften. Aufgrund dieser Tatsachen hat NUM fünf neueSoftwaremodule entwickelt: Zum einen die programmierbare flache Rampe: Im Vergleich zur zerspannenden Bearbeitung muss die Geschwindigkeit bei Richtungsänderungen aufgrund der Trägheit des Wasserstrahls stark reduziert werden. Bedingt durch die Trägheit muss die Brems- und Beschleunigungsrampe entsprechend der Technologiedaten dynamisch angepasst werden. Zum anderen die elliptische Schnittfugenkompensation: Durch die elliptische Form des Wasserstrahls am Eintrittspunkt in das Werkstück entstehen beim Präzisionswasserstrahlschneiden Konturfehler. Bei der Numcut können Form und Lage der Ellipse über Parameter definiert werden. Als drittes die dynamische Schnittfugenkompensation: Durch die Geschwindigkeitsreduktion in den Ecken kommt es zu einer sogenannten "Auswaschung", d.h. die Schnittfuge wird größer und es entstehen dadurch Konturfehler. Die Werkzeugkorrektur muss daher dynamisch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit geändert werden. Als viertes den Schrägschnittausgleich: Durch die konische Form des Wasserstrahls ist die Schnittkante nicht 90°. Der Fokus muss daher abhängig von Material, Plattendicke und Geschwindigkeit entsprechend schräg gestellt werden. und last but not least die dynamische Nachlaufkorrektur: Der Wasserstrahl wird entgegengesetzt zur Schneidrichtung ausgelenkt. Dieser Nachlauf kann durch entsprechende Schrägstellung des Fokus (Vorhalten) verringert werden. Dadurch muss bei einer Geschwindigkeitsreduktion kein so großer Nachlauf abgebaut werden. Das bedeutet, dass die Bremsrampe nicht so flach sein muss. Die Schneidezeit verringert sich, die Schnittqualität wird gesteigert, das Resultat ist eine höhere Produktivität. Diese Funktionen bedeuten einen entsprechenden Wettbewerbsvorteil für den Maschinenhersteller und Anwender.
Neue Version IGEMS Release 10
IGEMS Software präsentierte die neueste Version seiner CAD/CAM/NEST-Software, die speziell für die Anforderungen der Wasserstrahlschneide-Industrie konzipiert wurde. Release 10 bietet ein komplett überarbeitetes, leistungsstarkes CAD-System mit vielen neuen Funktionen und einer guten Grafikperformance. Die grafische Benutzeroberfläche ist nun zu einem Menüsystem zusammengefasst und gruppiert Befehle für den einfachen Zugriff auf die Tools. Viele neue Features wurden dem CAD-Modul hinzugefügt, wie bspw. eine Unterstützung für Bemaßungsstil, Line Art, Strichstärke und vieles mehr. Das 2D CAM Modul wurde durch viele neue Funktionen ergänzt, die in der Vorbereitungsphase signifikant Zeit sparen. Zudem wurden eine Kostenkalkulation und Job Reports in das System integriert. Das 5XCAM-Modul wurde ebenfalls wesentlich weiterentwickelt. Die Definition von 5X-Schrägkanten wurde mit Hilfe von visuellen Tools deutlich vereinfacht. Zudem gibt es jetzt eine äußerst leistungsfähige Option für die 5X-Simulation. Die Nesting-Module bieten jetzt eine noch einfachere, selbsterklärende Benutzeroberfläche. Es sind zudem nur wenige Einstellungen erforderlich, um eine erstklassige Materialausnützung zu erhalten. Für die Steinindustrie wurde ein neues Modul entwickelt. Das Modul mit dem Namen Inlay macht es möglich schnell und einfach Inlay Muster zu entwerfen und einzelne Teile auf Inlay Texturen zu sortieren. ee
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