Die modularen Wasserstrahlanlagen lassen sich flexibel auf die Bedürfnisse der Anwender anpassen. (Bildquelle: alle STM Waterjet)

Die modularen Wasserstrahlanlagen lassen sich flexibel auf die Bedürfnisse der Anwender anpassen. (Bildquelle: alle STM Waterjet)

Die Kunststoffindustrie ist ein hartes Pflaster, denn sie steht in ökologischer und technischer Hinsicht zunehmend unter Innovationsdruck. Rasante technologische Entwicklungen in den Bereichen Mobilität, Luftfahrt und Medizintechnik stellen Betriebe in immer kürzeren Intervallen vor neue Herausforderungen. Das eröffnet vor allem der weiterverarbeitenden Industrie neue Chancen, zwingt sie aber gleichzeitig zu einem Höchstmaß an Flexibilität. Strukturen und Prozesse werden laufend überdacht und geändert, um auch übermorgen noch wettbewerbsfähig zu sein. Dabei rückt ein Fertigungsverfahren zunehmend in den Fokus – die Wasserstrahltechnologie. Der Grund: Wasser ist das einzige Werkzeug, mit dem man alles ohne weitere Werkzeuge schneiden kann. Es erneuert sich ständig selbst und eignet sich daher auch für die Produktion unter hohen Hygienestandards.

Generell ermöglicht diese Kaltschneidetechnik ein überaus schonendes, sauberes Arbeiten und schneidet auch feinste sowie hochkomplexe Strukturen präzise, reproduzierbar und praktisch vollautomatisch mit einer Toleranz von +/- 0,1 Millimetern. Durch den sehr dünnen Schneidspalt von/ab 0,1 Millimetern trennt diese Technologie nicht nur schnell, sondern auch materialeffizient und mit minimalem Werkzeugverschleiß. Eine Nachbearbeitung ist meist nicht erforderlich. Ebenso treten während des Schneidprozesses im Gegensatz zu thermischen Schneidetechniken weder Aushärtungen oder Spannungen am Werkstück noch gesundheitsgefährdender Dampf, Staub oder Rauch auf.

Geht nicht gibt’s nicht

De facto lassen sich mit Wasser verschiedenste Kunst- und Verbundstoffe bis zu einer Stärke von 200 mm ohne zusätzliche Werkzeuge rückstandsfrei trennen. Das sind optimale Rahmenbedingungen gerade für den Prototypenbau, kleine und mittlere Serien sowie die just-in-time-Produktion. Das Schneidverfahren eignet sich für Gummi, die gängigsten Elastomere wie EPDM, CR, NBR, Silikon, FPM/FKM (Viton), technische Kunststoffe wie PA, PE, POM sowie vor allem Schaum- und Compoundwerkstoffe. Insbesondere dicke porige Materialien können deformationsfrei geschnitten werden. Selbst bei sehr weichen Werkstoffen sind parallele Schnitte gewährleistet. Auch sehr komplizierte Formen können mit Hilfe des Wasserstrahls von der Zeichnung direkt zum Endprodukt umgesetzt werden. Als Vorlage benötigen CNC-gesteuerte Wasserstrahlschneidanlagen lediglich CAD-Daten, zum Beispiel im dxf- oder dwg-Format. Sogar die Bezeichnung der Teile kann durch Wasserstrahlgravieren in einem Schritt erfolgen. Damit erweitert Wasserstrahlschneiden nicht nur den Handlungsspielraum und die Flexibilität, sondern reduziert die Herstellungskosten dank Automatisierung, kürzerer Produktionszeiten, minimalem Nachbearbeitungsaufwand und wegfallender Werkzeuge erheblich. Dazu trägt auch die Materialersparnis aufgrund geringer Schnittbreiten und Verschachtelung mehrerer Teile bei.

Vorteile gegenüber anderen Trennverfahren

Daraus lässt sich ableiten, worin die Vorzüge im Vergleich zu alternativen Trennverfahren liegen: Vor allem Prototypen und Spezialanfertigungen lassen sich schneller und wirtschaftlicher als mit Stanzen produzieren. Zudem sind auch filigranste Konturen und hohe Materialstärken ohne die beim Stanzen üblichen hohen Toleranzen und konkaven Schnitte möglich. Nicht nur die aufwendige Erstellung, Modifikation, Wartung und Lagerung der üblichen Stanzformen fällt weg, sondern auch deren Montage. Dem Laser ist das Wasserstrahlverfahren bei größeren Materialstärken und allen Anwendungen überlegen, bei denen eine thermische Beeinflussung des Werkstoffes und damit eine Gefügeveränderung unerwünscht ist. Das macht die Kaltschneidetechnik gerade bei den boomenden Verbundstoffen interessant. Auch im Vergleich zu oszillierenden Messern auf Plottern und 3D-Druckern sind Leistungsspektrum und Qualität schlicht überzeugender. Werkstoffstärken über 100 mm und Verbundmaterialen können präziser getrennt werden, zudem sind kleinere Eckenradien und filigranere Konturen möglich. Das Werkzeug wird überdies nicht stumpf, und das Werkstück bleibt frei von Bearbeitungskräften. Wasser als Schneidwerkzeug ist sogar der Handarbeit vorzuziehen, da es schnellere, reproduzierbare Ergebnisse und eine höhere Genauigkeit gewährleistet. Obendrein können mehrere Schneidköpfe parallel eingesetzt werden, um die Produktionszeiten signifikant zu verkürzen. Gerade für Serien bis zu einer Losgröße von 500 Stück erweist sich Wasserstrahlschneiden damit als produktionstechnischer Königsweg.

Wasserstrahlpower nach Maß

Wasser schneidet quasi alle Materialen präzise und reproduzierbar.

Wasser schneidet quasi alle Materialen präzise und reproduzierbar.

Die modularen Wasserschneideanlagen von STM gewährleisten die erforderliche Qualität, Funktionsvielfalt und Effizienz, die in der kunststoffverarbeitenden Industrie zwingend notwendig sind. Zusammen mit betriebswirtschaftlicher und technischer Beratung sowie einem kundennahen Service sorgt STM dafür, dass industrielle Anwender das Potenzial dieser Technologie für sich entdecken. Die in Leichtbauweise ausgeführten Portalanlagen des Unternehmens lassen sich bis ins Detail an die Kunststoffverarbeitung anpassen. Dafür sorgt das vollkompatible Modulsystem, das eine anwendungsspezifische 2D- und 3D-Fertigung mit Reinwasser oder Abrasiv und beliebig vielen Schneidköpfen ermöglicht. Überflüssige Funktionen müssen nicht in Kauf genommen werden, die Handhabung ist komfortabel, der Wartungsbedarf gering. Die benutzerfreundliche SmartCut-Software beschleunigt die Arbeitsvorbereitung und erspart Anwendern lästiges Programmieren. Probleme sind meist per Fernwartung schnell und kostengünstig lösbar. Speziell für Branchen wie der Dichtungsindustrie, wo mit Trinkwasserqualität geschnitten wird, um eine optimale Schneidleistung zu erzielen, bietet STM zudem komplette Wasseraufbereitungslösungen an. Auf diese Weise kann das Schneidwasser simultan wiederverwendet und die entwässerten Partikel per Big-Bag komfortabel entsorgt werden. So lässt sich bis zu 98 Prozent Frischwasser sparen. Im Bereich Verbundwerkstoffe bürgen optionale Komponenten wie Bohrspindeln für den reibungslosen Betrieb.

Zusätzlich zu den vergleichsweise geringen Anschaffungskosten – laut STM-Angaben zwischen 80.000 und 150.000 EUR für Anlagen im 2D-Bereich – können Anwender auch davon profitieren, dass der Betrieb von Wasserstrahlanlagen EU-weit subventioniert wird. Weil der Hersteller ausschließlich langfristig verfügbare Serienkomponenten einsetzt, haben die Anlagen zudem eine sehr hohe Haltbarkeit. Sie sind aufrüstbar oder gegen größere Anlagen austauschbar.

Probieren geht über Studieren

Ob und wie Wasserstrahltechnologie für spezifische Fertigungsprozesse eingesetzt werden kann, bewerten STM-Spezialisten innerhalb weniger Tage anhand unverbindlicher Bedarfsanalysen, Kosten-Nutzen-Kalkulationen beziehungsweise Businessplänen. Darüber hinaus können Interessenten auch eigene Werkstücke testschneiden lassen oder unverbindlich Testmaschinen betreiben. Parallel werden Workshops angeboten, die Neueinsteiger mit der Technologie und betriebswirtschaftlichen Aspekten vertraut macht.

 

Über den Autor

Sven Anders

ist Geschäftsführer von STM Waterjet Germany in Schweinfurt.