Wasserstrahlschneiden von Kunststoff hat den Prozess der Kunststoffverarbeitung auf industrieller Ebene revolutioniert. Wasserstrahlschneider sind effizienter, gefahrloser und vielseitiger als die meisten Kunststoffschneidewerkzeuge. Oberflächlich betrachtet ist es zwar einfach, aber wie ein Wasserstrahlschneider Kunststoff schneidet, ist ein vielschichtiger Prozess. Daher wissen viele Leute nicht genau, wie er funktioniert.

Wasserstrahlschneider sind sehr präzise, aber Sie müssen die richtigen Einstellungen, Abrasivmittel und Druckstufen verwenden, um die ideale Leistung zu erzielen. Um diese Dinge zu wissen, müssen Sie zunächst verstehen, wie ein Wasserstrahlschneider funktioniert, und sich mit seinen verschiedenen Komponenten vertraut machen. Dieser Leitfaden hilft Ihnen, genau das zu tun.

Kann ein Wasserstrahl Kunststoff schneiden?

Ein Wasserstrahl kann in der Tat Kunststoff schneiden. Er leistet dabei auch gute Arbeit. Die Wasserstrahlschneidetechnik ist sehr vielseitig und kann fast alles schneiden, was fest ist. Voraussetzung ist natürlich, dass man das richtige Abrasivmittel und einen ausreichend hohen Wasserdruck verwendet.

Kunststoff ist von Natur aus eines der einfacheren Materialien für eine Wasserstrahlmaschine. Die meisten Kunststoffarten erfordern kein zusätzliches Abrasivmaterial. Normales Wasser mit etwa 50.000 psi reicht für solche Arbeiten völlig aus. Aber niemand würde Sie daran hindern, wenn Sie trotzdem Granat verwenden möchten. Die Schnittqualität wird dadurch nicht beeinträchtigt. Aber es wird die Schnittqualität auch nicht wesentlich verbessern. Zumindest nicht genug, um die zusätzlichen Kosten zu rechtfertigen.

Mit dem Wasserstrahl können Sie auch eine Vielzahl von präzisen Details in Kunststoff herstellen. Die Herstellung von kleinen Zahnrädern und Zahnrädern ist aufgrund der Raffinesse des Wasserstrahlschneidens durchaus möglich. Es ist sogar viel besser als das Laser- oder Plasmaschneiden, weil Wasserstrahlschneider keine Hitze erzeugen.

Wie funktioniert das Wasserstrahlschneiden von Kunststoff?

Wasserstrahlschneiden ist ein vielschichtiger Prozess, bei dem eine ganze Reihe von Dingen passiert. Vereinfacht gesagt, wird das Wasser in eine Druckpumpe eingespeist, läuft durch ein Rohr, das mit dem Schneidkopf verbunden ist, und schießt aus einer noch kleineren Öffnung mit so viel Kraft heraus, dass die Schallmauer durchbrochen wird. Dieser dünne Wasserstrahl schneidet durch das Material, das Sie ihm vorsetzen.

Das war eine grobe Erklärung des gesamten Prozesses, und es gibt eine Menge technischer Details, die wir im folgenden Abschnitt erläutern werden:

1. Filtern

Der erste Schritt des Schneidprozesses ist die Filterung. Wenn Wasser mit einem Druck von 50.000 psi und mehr beaufschlagt wird, was bei einem Wasserstrahlschneider in der Regel der Fall ist, benötigen Sie unglaublich reines Wasser. Jegliche Fremdmineralien im Wasser können zu Verschleiß an den Komponenten führen.

Daher werden Wasserstrahlschneider in der Regel mit Wasserfiltern geliefert, die an die Pumpen angeschlossen werden müssen. Diese Filter sind in der Regel 5-Mikron-Filter oder besser. Je höher der Druck, desto reiner das Wasser, das Sie verwenden müssen. Deshalb Gantry Bei Modellen mit sehr hohem Wasserdruck werden in der Regel mehrere Stufen der Wasserfilterung eingesetzt.

Zunächst wird das Wasser durch einen 5-Mikron-Filter, dann durch einen 1-Mikron-Filter und schließlich durch einen 0,5-Mikron-Filter geleitet. Je reiner das Wasser ist, desto geringer ist der Verschleiß der Maschine. Kunststoff ist jedoch leicht zu bearbeiten, so dass Sie nicht die gleiche Feuerkraft benötigen, die Obsidian durchschneidet. Ein 5-Mikron-Filter sollte in solchen Fällen ausreichen, aber es kann nicht schaden, mehr zu haben.

2. Druckpumpe

Nachdem das Wasser gründlich gefiltert worden ist, wird es in die Druckpumpe geleitet. Die Druckpumpe muss das Wasser unter Druck setzen, um ihm seine potenzielle Energie zu geben. Für diese Aufgabe gibt es verschiedene Pumpen.

• Verstärkerpumpe

Die Verstärkerpumpen sind in der Regel in Wasserdüsen mit höherem Druck zu finden. Sie können einen Druck von bis zu 94.000 psi erreichen. Diese Pumpen sind sperrig und benötigen ein spezielles Kühlsystem, um in Betrieb zu bleiben.

Die Druckübersetzerpumpen bestehen aus zwei Hauptkomponenten. Eine davon ist für die Druckbeaufschlagung des Wassers zuständig. Dies geschieht durch die oszillierende Bewegung zweier Hochdruckkolben. Dadurch wird das Niederdruckwasser in Hochdruckwasser umgewandelt. Eine separate zylindrische Kammer speichert das unter Druck stehende Wasser und stabilisiert es.

• Direkt angetriebene Pumpe

Direktantriebs-Pumpen sind weniger intensiv als Druckübersetzer-Pumpen (kein Wortspiel beabsichtigt), die etwa 60.000 psi erreichen. Diese Pumpen verwenden einen einzigen Elektromotor. Der Motor treibt einen Riemen an, der eine Kurbelwelle antreibt, die mit mehreren Kolben verbunden ist. Durch die Bewegung der Kolben wird der Wasserdruck erzeugt.

3. Abrasivmittel-Behälter

Die nächste wichtige Komponente ist der Strahlmittelbehälter. Der Strahlmittelbehälter ist die Lagereinheit, in der Sie Ihr Strahlmittel aufbewahren. Das Granat kommt in dieses Ding, das verdächtig nach einem Weizentrichter aussieht. Sie geben das Strahlmittel durch das Filtersieb am oberen Ende.

Unterhalb des Vorratsbehälters befindet sich der Druckbehälter. Dabei handelt es sich um eine kleine Druckkammer, die den Abrasivkörnern ein wenig Kraft verleiht. Der in diesem Bereich erzeugte Druck ist nur stark genug, um das Abrasivmittel durch ein Rohr zum Schneidkopf zu drücken. Er hat keinen anderen Zweck. Das Rohr wird an der Seite des Schneidkopfs angeschlossen.

4. Schneidkopf

Der Schneidkopf ist der Ort, an dem das unter Druck stehende Wasser aus der Maschine kommt. Sie verwenden ihn, um Materialien wie Metall, Mineralien oder Kunststoff zu schneiden. Auch wenn er im Vergleich zu anderen Komponenten des Wasserstrahlschneiders klein aussieht, verfügt er über einige interessante Module.

• Diamantblende

Die Diamantöffnung ist das winzige Loch, durch das das unter Druck stehende Wasser herausgedrückt wird. Die Öffnung ist so klein, dass man ein Mikroskop braucht, um sie zu sehen. Die Aufgabe der Blende ist es, den Wasserdruck zu erhöhen. Sie funktioniert nach demselben Prinzip, als würde man einen Finger über einen Wasserschlauch halten, um den Wasserfluss dünner und stärker zu machen.

• Abrasives Rohr

Direkt unter der Diamantdüse befindet sich ein Rohr, das mit dem Abrasivmitteltank verbunden ist. Es führt zu einer Mischkammer oberhalb des Schneidkopfs. Die Mischkammer ist ein großes zylindrisches Rohr, in dem der Granat aufbewahrt wird. Von der Mischkammer fließt das Granat durch ein weiteres Rohr in das Mischrohr unterhalb der Diamantöffnung.

• Mischrohr

Das Mischrohr unterhalb der Diamantblende ist ein hohles Rohr mit einem sehr geringen Durchmesser. Aber es ist praktisch ein riesiges Loch im Vergleich zur Diamantblende. Wenn also das Wasser aus der Diamantöffnung einströmt, entsteht in dieser Kammer ein Vakuum. Das Vakuum zieht den Granat aus dem Mischrohr, der sich dann mit dem Hochdruckwasser vermischt und aus der Düse austritt.

5. Tank

Der Raum unterhalb des Schneidkopfes ist Ihr Arbeitsplatz. Bei industriellen Wasserstrahlschneidern befindet sich der Arbeitsplatz über einer Speichereinheit, die einfach als Tank bezeichnet wird. Der Tank ist ein großer Bereich, in dem sich Wasser und Verunreinigungen ansammeln, sobald Sie mit dem Schneiden beginnen. 

Oberhalb des Tanks befinden sich Stützrippen. Sie können Ihr Material mit Schnellspannern an den Stützrippen befestigen. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Wasserstrahl das Material beim Schneiden verschiebt. Beachten Sie, dass sich die Stützrippen mit der Zeit abnutzen und Sie sie gelegentlich austauschen müssen.

6. CNC

Sie steuern die Bewegung des Schneidkopfs mit einem Computer. Die meisten Wasserstrahlschneider werden mit einem sehr einfach zu bedienenden Computermenü geliefert, in dem Sie vorprogrammieren können, wie Sie Ihr Material schneiden wollen. Die Software enthält auch Voreinstellungen für verschiedene Materialtypen. Wenn Sie diese auswählen, wird Ihre Maschine automatisch so kalibriert, dass sie sich besser an das betreffende Material anpasst.

Welche Arten von Kunststoffen lassen sich mit einem Wasserstrahl schneiden?

Sie können alle Arten von Kunststoff mit einem Wasserstrahlschneider. Dazu gehören sowohl thermoplastische als auch duroplastische Kunststoffe. Hier sind ein paar der gängigsten:

• Acryl
• Fiberglas
• Polyester
• Polycarbonat
• Polypropylen
• Vinyl oder PVC
• Epoxy
• Silikon
• Gummi
• Cyanat-Ester
• HDPE - Hochdichtes Polyethylen
• Nicht weichgemachtes Polyvinylchlorid (PVC)

Anwendungen des Wasserstrahlschneidens von Kunststoff

Die Kunststoffindustrie nutzt die Wasserstrahlschneidetechnik sehr gut, da das Material mit diesem Schneidverfahren sehr gut kompatibel ist. Hier sind einige gängige Bereiche, in denen Sie das Wasserstrahlschneiden von Kunststoffen erwarten können:

1. Autoindustrie

Die Automobilindustrie ist eine der größten Nutznießer von Wasserstrahlschneidern. Heutzutage werden in Automobilen viele Kunststoffteile verwendet, von der Außenhaut aus Kohlefaser bis hin zu Sitzen, Polstern und vielen anderen mechanischen Komponenten. Sogar die Windschutzscheiben werden oft aus Acrylplatten hergestellt.

Wasserstrahlschneider verfügen über eine äußerst präzise Schneidkapazität und können 3-D-Objekte schneiden. Sie sind daher ein hervorragendes Werkzeug zum Schneiden von Kunststoffteilen, ohne deren Integrität zu beschädigen.

2. Schiffsmaschinenbau

In der Schiffbauindustrie werden Wasserstrahlschneider ähnlich wie in der Automobilindustrie praktisch eingesetzt. Im modernen Schiffbau wird viel Hartkunststoff und maritimer Kunststoff für verschiedene Bauteile verwendet. Wasserstrahlschneider sind ein gutes Werkzeug für die Bearbeitung dieser Teile.

Hochwertiges Acryl ist zum Beispiel ein sehr robustes Material, das grober Abnutzung standhält. Im Schiffbau sind jedoch präzise Schnitte erforderlich. Wasserstrahlschneider sind bei der Bearbeitung solcher Materialien sehr nützlich.

3. Wohnungsbau und Nichtwohnungsbau

Im Bauwesen und bei der Dekoration werden häufig Kunststoffe verwendet. So werden z. B. Fensterrahmen aus Kunststoff fast ausschließlich aus Hart-PVC hergestellt. Heutzutage gibt es auch Bauklötze aus Nylon, weil sie eine viel stabilere Alternative zu normalen Klötzen sind. Diese Materialien lassen sich mit einem Wasserstrahlschneider schneiden, formen und bearbeiten.

4. Spielzeugindustrie

Die Spielzeugindustrie verwendet für die Herstellung ihrer Produkte überwiegend verschiedene Formverfahren, aber in letzter Zeit werden zunehmend Wasserstrahlschneider eingesetzt. Der Hauptgrund dafür ist, dass Wasserstrahlschneider einfacher zu bedienen sind, mehr Effizienz bieten und eine kostengünstige Alternative darstellen.

Viele Spielzeuge oder Spielzeugteile werden mit Wasserstrahlschneidern hergestellt. Ein weiterer Grund für den Einsatz von Wasserstrahlschneidern ist der geringe Materialverschleiß. Das führt zu niedrigeren Produktionskosten.

Vorteile des Wasserstrahlschneidens von Kunststoff

Die Vorteile von Wasserstrahlschneider in der Kunststoffindustrie sind reichlich vorhanden. Die neuen 5-Achsen-Schneidköpfe bieten zusätzlich 3D-Schneidfunktionen, die weitere Möglichkeiten eröffnen. Hier sind die klassischen Vorteile:

1. Gut für das Schneiden von hitzeempfindlichem Material

Wasserstrahlschneider schneiden, ohne Hitze, Rauch oder chemische Reaktionen zu erzeugen. Das macht sie zur perfekten Methode für das Schneiden hitzeempfindlicher Materialien wie Kunststoff. Das Hochdruckwasser schneidet den Kunststoff, indem es die Kunststoffschichten durch Erosion abschleift. Dieses Verfahren eignet sich hervorragend, weil Ihre Maschine damit Materialien schneiden kann, die Sie sonst nicht in eine CNC-Maschine wie einen Laser- oder Plasmaschneider einsetzen könnten.

2. 3d Präzisionsschneiden

Mit dem 5-Achsen-Schneidkopf können Sie Kunststoff aus einer Vielzahl von Winkeln schneiden. Diese Schneidköpfe können sich zwischen Null- und Neunzig-Grad-Winkeln bewegen. Diese Winkelbewegung ermöglicht 3D-Schneiden und Formen, und Sie können damit komplexe Designs erstellen.

3. Schneidet höheres Volumen

Wasserstrahlschneider sind hinsichtlich der Materialstärke sehr viel nachsichtiger als Laser- oder Plasmaschneider. Sie können mehrere Materialschichten übereinander stapeln und erhalten die gleiche Schnittgenauigkeit. Das spart Zeit und senkt die Betriebskosten um ein Vielfaches.

Das ist besonders hilfreich beim Schneiden größerer Objekte wie Bauklötze, Steine oder Metallplatten. Die Stapelmethode funktioniert auch bei Blechen oder Metallplatten. Sie können sie übereinander stapeln. Auf diese Weise können Sie mehr Material auf einmal schneiden.

4. Glatte Oberfläche

Viele industrielle Schneidverfahren hinterlassen aufgrund der Oberflächenspannung gezackte oder sich verjüngende Kanten. Diese Kanten müssen später abgeschliffen und nachbearbeitet werden. Wasserstrahlschneider hingegen schneiden mit einer glatten Oberfläche, so dass eine zweite Nachbearbeitung nicht erforderlich ist. Dadurch entfällt ein ganzer Schritt in der Produktionskette, was die Produktionszeit verkürzt.

5. Umweltfreundlicher Betrieb

Wasserstrahlschneidmaschinen haben im Vergleich zu anderen CNC-Schneidmaschinen minimale Betriebskosten. Das bedeutet, dass sie weniger CO2-Fußabdrücke hinterlassen und auf lange Sicht vergleichsweise billiger sind. Die für den Schneidprozess verwendeten Materialien beschränken sich auf Wasser und Granat. Beide können in den jeweiligen Anlagen recycelt werden. Es fallen also keine chemischen Abfälle an.

Tipps und Vorsichtsmaßnahmen für das Wasserstrahlschneiden von Kunststoff

Wasserstrahlschneider sind hochpräzise und extrem leistungsstarke Schneidwerkzeuge. Daher gibt es einige Risiken, die Sie beachten müssen. Hier ist eine Liste der wichtigsten Risiken:

1. Regelmäßige Wartung

Wasserstrahlschneider müssen regelmäßig und gründlich gewartet werden, um mit maximaler Effizienz zu arbeiten. Machen Sie es sich zur Gewohnheit, jedes Mal, wenn Sie die Maschine einschalten, alle ihre Komponenten zu überprüfen und zu reinigen, was nötig ist.

Kalibrieren Sie Ihre Maschine und machen Sie einige Probeschnitte, bevor Sie das eigentliche Material zum Schneiden auflegen. Eine falsche Einstellung kann Ihr wertvolles Material ruinieren. Befolgen Sie die Richtlinien des Herstellers zur ordnungsgemäßen Wartung der Maschine.

2. Ersetzen Sie verschlissene Teile

Um optimale Betriebsbedingungen zu gewährleisten, müssen Sie einige Teile regelmäßig austauschen. Die Diamantblende, das Mischrohr, der Strahlschild und die Stützrippen gehören zu den Teilen, die am leichtesten verschleißen. Technisch gesehen können Sie die Stützrippen weiter verwenden, solange sie nicht brechen, wie es beim Strahlschild der Fall ist. 

Aber das Mischrohr und die Diamantblende müssen ausgetauscht werden, sobald sie abgenutzt sind. Andernfalls wird die Schnittqualität beeinträchtigt. Verschlissene Düsen führen oft zu gezackten Schnitten statt zu einem glatten Ergebnis.

3. Sichern Sie das Material

Achten Sie beim Schneiden darauf, dass das Material fest mit den Stützrippen verbunden ist. Verwenden Sie notfalls mehrere Knebelklemmen. Kunststoff ist im Vergleich zu Metallplatten sehr leicht, so dass sie nicht an Ort und Stelle bleiben, es sei denn, Sie verwenden etwas, um sie zu stabilisieren.

6. Schutzausrüstung

Tragen Sie beim Umgang mit Wasserstrahlschneidern immer Schutzkleidung. Knieschützer und Schutzbrillen sind ein Muss. Die Knieschützer schützen Ihre Füße, falls Sie die Maschine falsch kalibrieren und das Wasser stattdessen auf Ihre Füße schießt.

Außerdem müssen Sie beim Umgang mit solchen Maschinen auch alle anderen Standardrichtlinien Ihres Arbeitsplatzes beachten. In den meisten Fabriken gibt es für solche Fälle Vorschriften.

Schlussfolgerung

Ich hoffe, dieser Leitfaden hat Ihnen geholfen, die Bedeutung der Wasserstrahlschneidetechnik zu verstehen. Wasserstrahlschneiden von Kunststoff ist ein sehr effizientes Schneidverfahren, das in vielen Branchen eingesetzt wird. Wasserstrahlschneider sind umweltfreundlich und haben wesentlich niedrigere Betriebskosten. Daher wird sie in vielen Sektoren schnell zur Mainstream-Technologie.

Wenn Sie eine eigene Wasserstrahlmaschine haben möchten, kontaktieren Sie uns bitte unter IVYCNC. Wir haben eine umfangreiche Liste von Wasserstrahlschneidern in Industriequalität mit der neuesten Technologie ausgestattet.

FAQ zum Wasserstrahlschneiden von Kunststoff

Wenn es um Wasserstrahlschneider geht, tauchen einige Fragen häufiger auf als andere. Hier ist also eine Liste davon:

Wie hoch ist die Schnittgeschwindigkeit eines Wasserstrahls?

Die Schnittgeschwindigkeit hängt von der Art des Materials ab, das Sie schneiden. Langsamere Schnitte ergeben in der Regel ein glatteres Ergebnis.

Können Wasserstrahlschneider dickes Material schneiden?

Ja, Wasserstrahlschneider können dicke Materialien schneiden. Mehrere Lagen desselben Materials abzusacken, ist bei Wasserstrahlschneidern eine sinnvolle Strategie, weil Sie dadurch Zeit sparen.

Kann ein Wasserstrahl 3-D-Formen schneiden?

Ja, das können sie, aber dafür brauchen Sie einen 5-Achsen-Schneidkopf. Ein 3-Achsen-Schneidkopf kann keine 3-D-Formen schneiden.

Wie präzise ist ein Wasserstrahlschneider?

Die Bewegung eines Wasserstrahlschneiders ist im CNC-Menü auf den Tausendstel-Zoll genau eingestellt.