Wasserstrahlschneiden Kunststoffe mit kühlem Nass turbomäßig in Form bringen

Redakteur: Peter Königsreuther

STM Waterjet gilt als Pionier in der Wasserstrahl-Schneidtechnik. Quasi alle Materialien können damit flott bearbeitet werden. Das gilt auch für alle Arten von Kunststoffen – so geht's...

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Ob hart oder weich: Kunststoffe gibt es in allen möglichen Dichten und Flexbilitätsstufen. Exakt bearbeiten respektive schneiden kann man sie aber alle per Wasserstrahl.
Ob hart oder weich: Kunststoffe gibt es in allen möglichen Dichten und Flexbilitätsstufen. Exakt bearbeiten respektive schneiden kann man sie aber alle per Wasserstrahl.
(Bild: M Fritzenwallner / STM)

Hart umkämpft sind lukrative Aufträge in der Welt der Kunststoff verarbeitenden Industrie. Zu diesem markttechnisch erzeugten Druck gesellt sich der, der von Politik, Gesellschaft und Ökologie auf die Branche wirkt. Nicht zuletzt fordert die Innovationsfreudigkeit aus den Sektoren Mobilität, Medizintechnik und Luftfahrt die Kunststoffverarbeiter auf, in immer kürzer werdenden Zeiträumen entsprechend zu reagieren. Und zwar mit möglichst hoher Bearbeitungsflexibilität inklusive hoher Produktqualität.

STM Waterjet betont, dass das Wasserstrahlschneiden viele Probleme lösen kann. Denn mit dem unter Höchstdruck stehenden Wasserstrahl lassen sich so gut wie alle Materialien von hart bis weich exakt bearbeiten. Eine Sache darf dabei auch nicht vergessen werden: Wasser ist ein Medium, das sich in der Natur in einem echten Kreislauf bewegt. Es ist also ein Werkzeug, das im Prinzip nicht wirklich abgenutzt oder verbraucht werden kann.

Von foliendünn bis 200 mm Materialdicke kann geschnitten werden

Das kalte schneiden mit dem Wasserstrahl arbeitet schonend, sauber und kann auch auch sehr komplexe Strukturen entstehen lassen, und zwar mit einer Toleranz von ± 0,1 mm, sagt STM. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Schneidspalt (ab etwa 0,1 mm) relativ klein ist, und so wenig Material durch den außerdem sehr schnell ausführbaren Schnitt verloren geht. Nacharbeit sei meist kein Thema. Auch Spannungen und Veränderungen im Werkstoffgefüge oder gesundheitsschädliche Emissionen sind nicht zu befürchten. Bezüglich der Materialklasse Kunststoff ließen sich Halbzeuge von Foliendicke bis 200 mm wirtschaftlich schneiden, heißt es. Das Verfahren ist auch in Bezug auf die Prototypenfertigung produktiver und günstiger als Spritzgießen oder Stanzen, merkt STM an. Auch sei die Bedienung von Just-in-time-Aufträgen damit kein Problem – das entspannt auch die eigene Lagerkapazität.

Wasserstrahlsysteme lassen sich genau auf die Aufgaben abstimmen

Das bis ins Detail individualisierbare, modulare Schneidsystem von STM bietet Anwendern einen beispiellosen Cocktail an Möglichkeiten, mit denen verschiedenste Schneidaufgaben ohne Umrüstaufwand machbar werden. Mehr noch, verspricht STM, denn man bietet auch die kostenlose Beratung an, die außer Business-Plänen, Bedarfsanalysen, Kosten-Nutzen-Kalkulationen sowie Antworten zu Digitalisierungsfragen auch die Prozessoptimierung in der Fertigung mit einschließt. Dazu entwickelt ein erfahrener STM-Applikationsingenieur bei Bedarf konkrete Wasserstrahlprozesse, deren Performance mit Testschnitten belegt und durch Schulungen bewältigbar werden.

Geht nicht, gibt's nicht beim Kunststoffschneiden...

Das Schneidverfahren eignet sich für Kautschuk und andere Elastomere wie EPDM, CR, NBR, Silikon, FPM/FKM (Viton), technische Kunststoffe wie PA, PE und POM sowie vor allem Schaum- und Verbundwerkstoffe (GFK und CFK). Insbesondere dicke porige Materialien könnten deformationsfrei in Form gebracht werden. Selbst bei sehr weichen Werkstoffen sollen sich absolut parallele Schnitte ausführen lassen. Von der Zeichnung direkt zum Endprodukt geht der schnittige Vorgang, der auch komplizierte Formen und Strukturen Realität werden lässt. Als Vorlage benötigen NC-gesteuerte Wasserstrahl-Schneidanlagen lediglich CAD-Daten, etwa im dxf- oder dwg-Format – der Rest geht praktisch von selbst.

Sogar die Bezeichnung der Teile kann durch den Prozess des Wasserstrahlgravierens in einem Step erfolgen, heißt es weiter. Der Anwender profitiert auch hier durch eine hohe Automatisierung, kürzere Produktionszeiten, minimalen Nachbearbeitungsaufwand und davon, dass man keine zusätzlichen Werkzeuge braucht. Dazu trägt neben der Materialersparnis aufgrund der geringen Schnittbreiten auch die Möglichkeit zur materialeffizienten Verschachtelung mehrerer Teile bei. Egal also, ob es um Standardware oder Präzisionsformteile gehe – es gebe für Prototypen sowie kleine und mittlere Serien kein Fertigungsverfahren mit vergleichbaren Vorteilen in puncto Schnittqualität, Vielseitigkeit und Effizienz, so STM.

Der Wasserstrahl schneidet auch in Vergleichstets gut ab...

Folglich lassen sich vor allem Prototypen und Spezialanfertigungen mit dem Wasserstrahl schneller und wirtschaftlicher produzieren als mit den üblichen Verfahren. Nicht vergessen: auch filigrane Konturen und hohe Materialstärken sind bearbeitbar. Auch die hohen Toleranzen und konkaven Schnitte, die etwa für das Stanzen typisch sind, gibt es nicht. Auch die aufwendige Erstellung, Modifikation, Wartung und Lagerung der Stanzformen fällt weg, sowie deren Montage und Demontage. In der Zeit, die für die Positionierung der Stanzform benötigt werde, habe eine Wasserstrahlanlage bereits geschnitten.

Auch dem Laser soll das Wasserstrahlverfahren bei größeren Materialstärken und allen Anwendungen überlegen sein, bei denen eine thermische Beeinflussung des Werkstoffes und damit eine Gefügeveränderung unerwünscht seien. Das mache diese Kaltschneidetechnik speziell bei den momentan boomenden Composites und Hybridwerkstoffen interessant.

Auch im Vergleich zu oszillierenden Messern auf Plottern und 3D-Druckern sind das Leistungsspektrum und Qualität, die mit dem Wasserstrahl erreicht werden, schlicht besser, sagt STM. Werkstoffstärken über 100 mm und Verbundmaterialien können damit präziser getrennt werden. Auch sind kleinere Eckradien machbar.

Wasser als Schneidwerkzeug sollt man sogar der Handarbeit vorziehen, weil es schnellere, reproduzierbarere und exaktere Ergebnisse gibt. Obendrein können mehrere Schneidköpfe parallel eingesetzt werden, um die Produktivität zu steigern. Besonders für Serien bis 500 Stk.. erweise sich das Wasserstrahlschneiden als produktionstechnischer Königsweg.

Speziell für Branchen wie die Dichtungsindustrie, in der mit Trinkwasserqualität geschnitten werden muss, um eine optimale Schneidleistung zu erzielen, bietet STM außerdem komplette Wasseraufbereitungssysteme an. Damit kann das Schneidwasser simultan wiederverwendet und die entwässerten Partikel per Bigbag komfortabel entsorgt werden. So sollen sich bis zu 98 % Frischwasser sparen lassen. Und in Sachen Verbundwerkstoff-Schneiden garantierten optionale Komponenten wie Bohrspindeln für den reibungslosen Betrieb.

Günstiges Schneidverfahren mit EU-Subventionsvorteil

Die am Markt etablierten STM-Portalanlagen sind als Leichtbausysteme konzipiert und lassen sich, wie gesagt, bis ins Detail an die jeweilige Kunststoffverarbeitungsaufgabe anpassen. Dafür sorgt das STM-Modulsystem, das die 2D- und 3D-Fertigung mit Reinwasser oder Abrasiv sowie mit beliebig vielen Schneidköpfen in jeder denkbaren Form möglich macht. Überflüssige Funktionen müssten so nicht in Kauf genommen werden. Im Zweifel können Testschnitte durchgeführt werden.

Die Handhabung der Systeme gilt als komfortabel, der Wartungsbedarf als gering. Die benutzerfreundliche Smartcut-Software beschleunigt außerdem die Arbeitsvorbereitung und erspart Anwendern lästiges Programmieren. Probleme seien meist per Fernwartung schnell und günstig lösbar. Die Komponenten der Systeme sind langfristig verfügbar, heißt es. Jederzeit könne man seine Anlage auch aufrüsten oder gegen eine größere austauschen.

Die Anschaffungskosten bewegen sich bei STM-Anlagen im 2D-Bereich zwischen 80 und 150 TSD Euro. Übrigens wird der Betrieb von Wasserstrahlanlagen EU-weit subventioniert. Wer finanziell momentan eher klamm ist, dem winken Gebrauchtanlagen oder sinnvolle Finanzierungsmodelle.

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