Zerspanen

Werkstoffe schonend und präzise trennen

Das Mikrowasserstrahlschneiden ist eine noch recht junge Technologie und dank ihrer extrem hohen Genauigkeit und ihrer universellen Einsetzbarkeit erschließt sie immer mehr Anwendungsfelder. Erst seit 2008 sind die Microwaterjet-Anlagen auf dem Markt. In Europa und den USA lieferte die Schweizer Daetwyler AG bereits 34 aus - und gerade verdoppelt Waterjet, der Pionier dieser Technologie, seine Kapazität auf 14 Anlagen.

Geballte Präzision und Sauberkeit: In dieser Halle fertigt die Waterjet AG mit sieben Mikrowasserstrahlschneidanlagen praktisch emissionsfrei. Eine achte dient der Forschung und Weiterentwicklung der Technik. Sechs weitere Anlagen werden in Kürze geliefert.

Für Walter Maurer, Gründer und Geschäftsführer der Waterjet AG, ist es eine schöne Bestätigung: Die von ihm selbst entwickelte Technologie des Mikrowasserstrahlschneidens setzt sich bei immer mehr Anwendern durch. Bereits 34 Anlagen hat die für den Maschinenbau und Vertrieb zuständige MDC Max Daetwyler AG, Bleienbach, ausgeliefert. Der größte Kunde ist Walter Maurers Firma Waterjet AG selbst. Bislang nutzt das Unternehmen sechs Microwaterjet-Anlagen zur Produktion und eine zu Entwicklungszwecken. Nun stockt er seinen Maschinenpark um sieben neue Anlagen auf - und baut damit seine Position als weltweit größtes Unternehmen für das hochpräzise Mikrowasserstrahlschneiden aus. "Wir mussten bisher zwar noch keine Aufträge ablehnen", erläutert der Inhaber des Unternehmens im Schweizer Kanton Bern, aber seine Maschinen seien weitgehend voll ausgelastet und die Perspektiven für noch mehr Aufträge sehr vielversprechend. So orderte Maurer sieben zusätzliche Anlagen vom Typ Microwaterjet F4. Die erste hat er schon installiert, und bis März 2013 sollen dann alle neuen Maschinen in Betrieb sein.

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Jeder Werkstoff wird schonend und präzise getrennt

Die Kunden, die für den Boom des Mikrowasserstrahlschneidens sorgen, kommen aus den verschiedensten Industriezweigen, unter anderem aus der Medizintechnik, der Forschung, dem Prototypenbau oder dem Bereich Design. Sie eint in der Regel, dass sich die verwendeten Materialien mit anderen Verfahren nur schwer oder überhaupt nicht trennbar sind. So scheitert das Erodieren bei nicht leitenden Werkstoffen, und ein Lasereinsatz scheidet aus, wenn das Material hitzeempfindlich ist. Schließlich möchte kein Kunde verbrannte Schnittkanten oder Strukturveränderungen, die die Funktionsfähigkeit des Teils beeinträchtigen. So bestehen viele der von Waterjet per Mikrowasserstrahl geschnittenen Teile aus Titan, Messing, Chromstählen und speziellen Funktionsstählen. Polymere, Keramik, Glas und sehr exotische Materialien finden sich ebenfalls darunter. An den Stärken des Wasserstrahlschneidens, das Maurer schon seit mehr als zwei Jahrzehnten in der Fertigung einsetzt, hatte er nie Zweifel: Wasserstrahlschneiden zeichnet sich generell dadurch aus, dass es kaum Wärme in die Werkstücke einbringt, das Materialgefüge nicht beeinflusst und für fast alle Materialien geeignet ist. Damit erweitert es den Spielraum der Konstrukteure bei der Materialwahl erheblich. Als allerdings die Miniaturisierung in der Technik immer weiter fortschritt, reichte die Genauigkeit nicht mehr aus. Dass er Aufträge aufgrund der begrenzten Präzision ablehnen musste, wollte Maurer nicht hinnehmen. Also entwickelte er etwa ab dem Jahr 2000 - in Kooperation mit der Fachhochschule Nordwestschweiz in Windisch - die neue Mikrowasserstrahltechnik.

Genauigkeit um den Faktor zehn gesteigert

Dem ersten Funktionsmuster der neuen Anlage von 2003 folgten 2004 die ersten beiden Prototypen, die Maurer von da an in der Produktion einsetzte. Dieser F1-Generation folgten 2006 zwei Anlagen des weiter verbesserten Typs F2. Das alles geschah nur mit Blick darauf, die Präzision des Wasserstrahlschneidens in der eigenen Produktion zu verbessern. "Wir hatten nie im Sinn, die Anlagen zu verkaufen", erinnert sich Maurer. Als er aber 2007 mit einer dritten Anlage, die allein Forschungszwecken gewidmet war, ein Kompetenzzentrum für Wasserstrahltechnik aufbaute, war der Schritt zur Vermarktung nicht mehr weit. Und im folgenden Jahr brachte Maurer mit seinem langjährigen Geschäftspartner, dem renommierten Maschinenbaukonzern Daetwyler Industries die Version F3 auf den Markt. Damit wurde die gegenüber dem klassischen Wasserstrahlschneiden um den Faktor zehn gesteigerte Präzision auf dem Markt verfügbar.

"Micro" gilt für die Teile - und für die Anlagengröße

Die aktuellen Microwaterjet F4-Anlagen erreichen Positioniergenauigkeiten im µm-Bereich. Ihre reproduzierbare Maschinenfähigkeit liegt im Bearbeitungsbereich von 600 x 1000 mm bei ± 1/100 mm. Ermöglicht wird diese Präzision durch Maschinenbau vom Feinsten. 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. Inzwischen sind die Anlagen mit einem Schneidkopf verfügbar, der einen nur noch 0,2 mm dicken Wasserstrahl erzeugt. Damit können filigranste Teile hergestellt werden. Selbst Bohrungen mit Durchmessern bis zu 0,3 mm lassen sich noch mit einem kreisend einstechenden Wasserstrahl erstellen. Dass der Namensbestandteil "Micro" bei den neuen Anlagen nicht nur für die Möglichkeit der filigranen Bearbeitung steht, sondern auch für die Anlage selbst, wird im Zuge des Kapazitätsausbaus bei Waterjet deutlich. Für die sieben neuen Anlagen erweitert Maurer seine Fertigungshallen lediglich um rund 200 Quadratmeter. Für konventionelle Wasserstrahlanlagen würde er den dreifachen Platz benötigen.

Wasserstrahlschneiden - kalt und universell

Die wichtigsten Vorteile des Mikrowasserstrahlschneidens sind:

  • keine Gefügeveränderungen
  • keine thermischen Belastungen
  • geringe mechanische Belastung spannungsfreies Schneiden
  • geringe Schnittfugenbreite 
  • minimale Nachbearbeitung
  • kaum Grat an Schnittkante 
  • frei wählbare Schnittqualität
  • keine Werkzeugkosten
kf
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