Wasserstrahlschneiden: Das Verfahren im Überblick

Mit Wasser harte Materialien wie Stahl zu schneiden, klingt zunächst unmöglich. Beim Wasserstrahlschneiden wird aber genau dieses Prinzip angewandt, um verschiedenste anspruchsvolle Werkstoffe zu teilen. Dabei wird unter extremem Druck ein Wasserstrahl, zum Teil mit Abrasivmittel, über das Material geführt.

Wir von Alufritze wenden die Wasserstrahltechnologie tagtäglich an, um für unsere Kunden anspruchsvolle Werkstücke herzustellen. So fertigen wir Wasserstrahlzuschnitte aus Aluminium und Edelstahl mit komplexen Konturen an, die in den verschiedensten Bereichen zum Einsatz kommen. In diesem Beitrag erklären wir Ihnen, was genau es mit diesem Verfahren auf sich hat, wie es funktioniert und was seine Vorteile und Grenzen sind.

Die Hintergründe: So ist das Wasserstrahlschneiden entstanden

Schon gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurden Wasserstrahlen im Bergbau genutzt, um mit Hochdruck Gestein abzutragen; später kam das Verfahren im Tagebau zum Einsatz. Die Wasserstrahltechnik war vielversprechend und wurde weiterentwickelt, um etwa Erz und Kohle zu gewinnen. Später fand sie zum Beispiel in der Flugzeugindustrie Anwendung. Hier war es entscheidend, neue Werkstoffe ohne Wärmeeinwirkung zu trennen, da diese sich sonst verformten. Anfang der 70er Jahre wurde die erste einsatzfähige Wasserstrahlschneidanlage von dem heute als KTM (früher Ingersoll Rand) bekannten Unternehmen gebaut.

Um neben weichen Materialien auch harte Werkstoffe wie Metalle, Glas oder Keramik zu schneiden, wurden dem Wasserstrahl Abrasivmittel hinzugefügt. Diese kommen etwa seit den 80er Jahren zum Einsatz und sorgen für eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, was es auch für die Industrie interessant machte.

Das Prinzip des Wasserstrahlschneidens erklärt

Heutzutage kann Wasser mit einem Druck von bis zu 9.000 bar durch enge Düsen von etwa 0,08 bis 0,5 mm gepresst werden, wodurch eine Austrittsgeschwindigkeit von bis zu 1.000 m/s entsteht. So wird ein sehr dünner Strahl mit hoher Energie erzeugt, der zum Schneiden verschiedenster Materialien verwendet wird. In der Praxis wird in der Regel ein niedrigerer Druck angewandt.

Unterschieden wird zwischen dem Verfahren mit Reinwasser, das sich für weiche Stoffe wie Gummi, Textilien, Schaumstoffe, Lebensmittel oder auch bestimmte Kunststoffe eignet. Diese kann der Hochdruckwasserstrahl auch ohne Abrasivmittel durchtrennen. Für harte Werkstoffe reicht der Wasserdruck allein nicht aus. Hier kommt das Abrasivschneiden zum Einsatz, bei dem etwa Sand hinzugefügt wird.

Mit diesem abrasiven Schneidverfahren können auch Stahl und Edelstahl, Aluminium, Titan, Glas, Keramik, Steine und Verbundstoffe geschnitten werden. Wir bieten Ihnen in unserem Shop zum Beispiel Alublech nach Maß beziehungsweise Alu Riffelblech nach Maß sowie Edelstahlblech nach Maß an, das mit einem Wasserstrahl geschnitten wird.

2D-Wasserstrahlschneiden und 3D-Wasserstrahlschneiden

Grundsätzlich wird noch unterschieden zwischen dem 2D- und dem 3D-Wasserstrahlschneiden. Beim 2D-Schneiden wird entlang einer zweidimensionalen Kontur geschnitten. Das Werkstück liegt dabei flach auf, und der Schneidkopf bewegt sich entlang der X- und Y-Achse. So können etwa flache Materialien wie Bleche zugeschnitten werden. Beim 3D-Wasserstrahlschneiden kommt zusätzlich eine Neigungs- beziehungsweise Drehachse hinzu. Hier kann der Schneidkopf gekippt oder räumlich geführt werden, sodass das Bauteil dreidimensional bearbeitet werden kann.

Diese Vor- und Nachteile hat das Wasserstrahlschneiden

Sicherlich fragen Sie sich nun, ob sich diese Technik auch für Ihre Projekte eignet. Grundsätzlich ist das Schneiden mit Wasserstrahl sehr beliebt und hat nur wenige Nachteile beziehungsweise Grenzen. Je nach Anwendungsfall können aber alternative Methoden wie das Zuschneiden mit dem Laser die bessere Wahl sein. Im Folgenden sehen wir uns die Möglichkeiten und Grenzen einmal genauer an.

Die Vorteile beim Wasserstrahlschneiden

Die Wasserstrahlschneidtechnik hat eine Vielzahl an Vorteilen, die sie zu einem beliebten Verfahren für verschiedenste Einsatzbereiche machen. Wir bei Alufritze setzen auf die Methode als Alternative für unsere Laserzuschnitte und die Standardzuschnitte mit der Tafelschere, weil sie gegenüber diesen je nach Anforderungen bestimmte Vorteile mitbringt. Grundsätzlich ist das Wasserstrahlschneiden aus den folgenden Gründen beliebt:

• Kein Wärmeeinfluss: Im Unterschied zu anderen Schneidverfahren wie dem Laserschneiden oder dem Plasmaschneiden entsteht bei diesem Trennverfahren keine Hitze. Das ist vor allem bei wärmeempfindlichen Stoffen sehr wichtig, aber auch bei anderen Metallen und Co. entsteht so keine Verformung, keine Gefügeveränderung, keine Randhärtung oder Anlassfarben.
• Sehr hohe Materialvielfalt: Sehr beliebt ist dieses Verfahren auch, weil sich damit die verschiedensten Materialien schneiden lassen. Der Wasserstrahl durchdringt mit seiner Kraft selbst harte Metalle wie Stahl oder Titan. Seine Vielseitigkeit in den Einsatzmöglichkeiten macht ihn zu einer flexiblen Wahl für die Durchführung unterschiedlichster Projekte.
• Hohe Materialdicke möglich: Mit der Anwendung des Wasserstrahlschneidsystems ist bei hohem Schneiddruck auch das Trennen dicker Materialien von bis über 250 mm möglich. Auch hier hat das Verfahren einen großen Vorteil, etwa gegenüber dem Lasern.
• Hohe Präzision: Die Schnittgenauigkeit ist grundsätzlich hoch, und es sind auch komplexe Geometrien und feine Details problemlos möglich. Die Genauigkeit ist beim Schneiden mit Lasern noch etwas höher, der Wasserstrahl kann hingegen noch komplexere Teile schneiden.
• Glatte Schnittkanten: Bei der Bearbeitung mit dem Wasserstrahl entstehen Schnittkanten, die keine Nachbearbeitung mehr benötigen. In aller Regel müssen die Schnittflächen nach dem Schneidprozess also nicht entgratet werden.
• Umweltfreundliches Verfahren: Die Umwelt wird beim Wasserstrahlschneiden weniger belastet als bei manch anderen Verfahren. Es gilt als umweltfreundliche Wahl, unter anderem, weil natürliche Materialien wie Wasser und Sand zum Einsatz kommen. Es entstehen bei dieser Methode keine giftigen Dämpfe in der Luft, und die Flüssigkeit mit Abrasivmittel kann (wenn auch nur begrenzt) wiederverwendet werden. Lediglich der Energiebedarf ist vergleichsweise hoch.

Die Nachteile beim Wasserstrahlschneiden

Neben ihren vielen Vorzügen hat die Methode auch manche Grenzen beziehungsweise Nachteile gegenüber anderen Verfahren. Unter anderem ist die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zum Laser etwas niedriger. Die Präzision liegt ebenfalls etwas unter der eines Zuschnitts per Laser, zudem sind keine Gravuren möglich.

Hier kommt das Wasserstrahlschneiden zum Einsatz

Das Wasserstrahlschneiden ist ein äußerst beliebtes Verfahren in verschiedensten Branchen – das sehen wir bei Alufritze Tag für Tag. Wir fertigen Blechzuschnitte in der gewünschten Form für die verschiedensten Unternehmen, aber auch für Privatpersonen an.

Unter anderem ist die Herstellung von Zuschnitten per Wasserstrahl im Maschinen- und Anlagenbau, in der Luftfahrt, in der Automobilindustrie, der Lebensmittelindustrie, der Medizintechnik oder auch in der Architektur und im Bauwesen beliebt. All diese Branchen profitieren von der Möglichkeit präziser und vielfältiger Zuschnittmöglichkeiten und der hohen Qualität der Ergebnisse.

Auch Privatleute sowie Künstler und Designer geben gerne Teile per Wasserstrahlschneiden in Auftrag – zum Beispiel, um individuelle Teile für die Weiterverarbeitung zu bestellen oder Kunstwerke zu schaffen.

Sie möchten einen Zuschnitt per Wasserstrahlschneiden beauftragen?

Planen Sie ein Projekt, in dem Sie genaue Zuschnitte aus Alu oder Edelstahl benötigen? Dann sind wir Ihr Ansprechpartner. Gerne setzen wir Ihre Wünsche ganz nach Ihren Vorgaben um und kümmern uns um eine präzise Umsetzung Ihrer Werkstücke. Wir können sowohl Einzelteile als auch Serien für Sie herstellen.

Übermitteln Sie uns Ihren Auftrag und berechnen Sie in unserem Kalkulator die Kosten des Wasserstrahlschneidens. Alternativ bieten wir Ihnen auch Zuschnitte per Tafelschere an. Sie können zudem Aluminium lasern lassen und wir können für Sie Edelstahl laserschneiden. Gerne beraten wir Sie bei Bedarf auch zu dem passenden Verfahren für Ihr Vorhaben. Dank unserer jahrelangen Erfahrung sind wir Experten auf diesem Gebiet!

Häufig gestellte Fragen zum Wasserstrahlschneiden

Sind noch Fragen zu diesem Thema offen geblieben, dann schauen Sie gern hier in unser FAQ. Dort gehen wir auf einige Punkte noch einmal genauer ein:

Eignet sich das Verfahren für Einzelstücke?

Ja, besonders für Einzelstücke und Kleinserien lohnt sich das Wasserstrahlschneiden. Es muss dafür kein spezielles Werkzeug gefertigt werden. So können Bauteile auch kurzfristig produziert oder angepasst werden. Die Herstellung von Einzelstücken oder Prototypen lohnt sich wirtschaftlich mit diesem Verfahren – wir setzen dies zum Beispiel auch für unsere Kunden regelmäßig um.

Wie wirkt sich das Verfahren auf die Materialoberfläche aus?

Zwar entsteht keine thermische Belastung, dennoch kann die Oberfläche beim Schneiden mit der Wasserdüse verändert werden. Die Schnittkante kann verschiedene Oberflächenqualitäten aufweisen, die sich durch unterschiedliche Parameter wie die Geschwindigkeit beeinflussen lassen. So lässt sich auch die Schnittqualität gezielt anpassen, wenn zum Beispiel besonders hochwertige Kanten gefordert sind.

Können auch reflektierende Materialien bearbeitet werden?

Ja, das ist mit dieser Methode ganz ohne Probleme oder Zusatzausrüstung möglich! Da es sich nicht um ein thermisches Verfahren handelt, spielt die Oberfläche praktisch keine Rolle. Auch das bietet einen Vorteil etwa gegenüber von Lasern. Stark polierte und spiegelnde Oberflächen stellen kein Problem dar, was die Methode für diese besonders interessant macht.

Wie präzise sind Wiederholschnitte?

Oftmals sollen beim Wasserstrahlschneiden Serien mit identischen Bauteilen gefertigt werden. Eine moderne CNC-gesteuerte Anlage ermöglicht in diesen Fällen eine hohe Präzision auch bei hohen Stückzahlen. So lassen sich viele identische Werkstücke herstellen. Beachten Sie, dass es, wie bei allen Verfahren, immer eine gewisse Toleranz gibt. Benötigen Sie eine sehr hohe Genauigkeit, lohnt sich eine vorherige Absprache mit dem Anbieter.

Lassen sich mit dem Wasserstrahlschneiden auch Steine bearbeiten?

Ja, Steine gehören zu den Materialien, für die dieses Verfahren besonders gut geeignet ist. Unter anderem können typische Natursteine damit getrennt werden – zum Beispiel Marmor, Granit, Schiefer, Sandstein und mehr. Das ermöglicht es etwa, Steine in schönen Geometrien herzustellen, die dann in der Architektur, als Dekoration oder auch als Kunstobjekt Verwendung finden.