Waterstraalsnijden in kunststof: de complete gids

21 juli 2023
Kan een waterstraal plastic snijden

Waterstraal snijden van kunststof heeft een revolutie teweeggebracht in de industriële omgang met kunststof. Waterstraalsnijders zijn efficiënter, gevaarlozer en veelzijdiger dan de meeste plastic snijgereedschappen. Hoewel het aan de oppervlakte eenvoudig lijkt, is de manier waarop een waterstraalsnijder plastic snijdt een gelaagd proces. Veel mensen weten dus niet hoe het werkt.

Waterstraalsnijders zijn heel precies, maar je moet de juiste instellingen, schuurmiddelen en drukniveaus gebruiken om de ideale prestaties te bereiken. Om dat te weten, moet je eerst begrijpen hoe een waterstraalsnijder werkt en vertrouwd raken met de verschillende onderdelen. Deze gids zal je daarbij helpen.

Kan een waterstraal plastic snijden?

Een waterstraal kan inderdaad plastic snijden. En dat lukt ook heel goed. Waterstraalsnijtechnologie is zeer veelzijdig en kan bijna alles solide snijden. Dat wil zeggen, natuurlijk, zolang je het juiste soort straalmiddel en voldoende hoge waterdruk gebruikt.

Kunststof is van nature een van de eenvoudigere materialen voor een waterstraalmachine. Voor de meeste soorten kunststof is geen extra straalmiddel nodig. Gewoon water met ongeveer 50.000 psi werkt prima voor dergelijke klussen. Niemand zal je echter tegenhouden als je toch wat granaat wilt gebruiken. Het zal de snijkwaliteit niet verlagen. Maar het zal de snijkwaliteit ook niet veel verbeteren. In ieder geval niet genoeg om de extra kosten te rechtvaardigen.

Je kunt met een waterstraal ook allerlei precieze details op kunststof aanbrengen. Het maken van kleine tandwielen en tandwielen is heel goed mogelijk omdat de waterstraalsnijmethode zo verfijnd is. Het is zelfs veel beter dan laser- of plasmasnijders omdat waterstraalsnijders geen warmte produceren.

Hoe werkt waterstraalsnijden in kunststof?

Waterstraalsnijden is een proces dat uit meerdere lagen bestaat, dus er gebeuren nogal wat dingen tijdens de bewerking. Eenvoudig gezegd wordt het water in een drukpomp gepompt, loopt het door een pijp die op de snijkop aansluit en schiet het uit een nog kleinere opening met genoeg kracht om de geluidsbarrière te doorbreken. Die dunne waterstraal snijdt door het materiaal dat je ervoor plaatst.

Dat was een ruwe uitleg van het hele proces, en er zitten veel technische details aan vast, die we in het volgende gedeelte zullen bespreken:

1. Filteren

De eerste stap van het snijproces is filteren. Als je water onder een druk van 50.000 psi en meer brengt, wat bij een waterstraalsnijder meestal het geval is, heb je ongelooflijk zuiver water nodig. Elk vreemd mineraal in het water kan slijtage aan de onderdelen veroorzaken.

Waterstraalsnijders worden meestal geleverd met waterfilters die je op de pompen moet aansluiten. Deze filters zijn meestal 5 micron filters of beter. Hoe meer druk je zet, hoe zuiverder het water dat je moet gebruiken. Dus Portaal Bij modellen met een zeer hoge waterdruk worden meestal meerdere waterfasen gebruikt om het water te filteren.

Eerst gaat het water door een filter van 5 micron, dan door een filter van 1 micron en vervolgens door een filter van 0,5 micron. Hoe zuiverder het water, hoe minder slijtage aan je machine. Maar plastic is makkelijk te bewerken, dus je hebt niet dezelfde vuurkracht nodig die door obsidiaan snijdt. Een filter van 5 micron zou in zulke gevallen voldoende moeten zijn, maar meer kan geen kwaad.

2. Drukpomp

Nadat het water grondig is gefilterd, gaat het naar de drukpomp. De drukpomp moet het water onder druk zetten om het zijn potentiële energie te geven. Er zijn een paar verschillende pompen voor deze taak.

  • Versterker Pomp

De versterkerpompen zijn meestal te vinden in waterstralen met een hogere druk. De druk kan oplopen tot 94.000 psi. Deze pompen zijn omvangrijk en hebben een speciaal koelsysteem nodig om in bedrijf te blijven.

De versterkerpompen bestaan uit twee hoofdonderdelen. Een daarvan is verantwoordelijk voor het op druk brengen van het water. Dat gebeurt door twee hogedrukplunjers in een oscillerende beweging te brengen. Die beweging verandert het water onder lage druk in water onder hoge druk. Een aparte cilindervormige kamer slaat het water onder druk op en stabiliseert het.

  • Pomp met directe aandrijving

Direct aangedreven pompen zijn minder intensief dan versterkerpompen (geen woordspeling bedoeld), die rond de 60.000 psi pompen. Deze pompen gebruiken een enkele elektromotor. De motor drijft een riem aan die een krukas aandrijft die verbonden is met verschillende zuigers. De beweging van de zuiger genereert de waterdruk.

3. Schuurmiddelvultrechter

Het volgende belangrijke onderdeel is de hopper voor het straalmiddel. De slijptrechter is de opslagruimte waar je het slijpmiddel in doet. Het granaat gaat in dit ding dat verdacht veel lijkt op een graantrechter. Je doet het slijpmiddel door de filterzeef bovenaan.

Onder de opslagruimte van de trechter bevindt zich de druktank. Dat is een kleine drukkamer die een beetje kracht toevoegt aan de schuurkorrels. De druk die in dit gedeelte wordt gegenereerd is alleen sterk genoeg om het schuurmiddel door een pijp naar de snijkop te duwen. Het heeft geen ander doel. De buis sluit aan op de zijkant van de snijkop.

4. Snijkop

De snijkop is waar het water onder druk uit de machine komt. Je gebruikt het om door materialen als metaal, mineraal of plastic te snijden. Hoewel hij er misschien klein uitziet in vergelijking met andere onderdelen van de waterstraalsnijder, heeft hij heel wat interessante modules.

  • Diamant opening

De diamantopening is het kleine gaatje dat het water onder druk naar buiten duwt. De opening is zo klein dat je een microscoop nodig hebt om het te kunnen zien. De rol van de opening is om de waterdruk te verhogen. Het volgt hetzelfde principe als een vinger over een waterslang houden om het water dunner en sterker te laten stromen.

  • Schurende buis

Direct onder de diamanten opening zit een buis die in verbinding staat met de slijpmiddeltank. Deze voert naar een mengkamer boven de snijkop. De mengkamer is een grote cilindrische buis waarin het granaat wordt opgeslagen. Vanuit de mengkamer stroomt het granaat via een andere buis in de mengbuis onder de diamantopening.

  • Mengbuis

De mengbuis onder de diamantopening is een holle buis met een zeer smalle diameter. Maar het is praktisch een gigantisch gat vergeleken met de diamantopening. Dus wanneer het water vanuit de diamantopening naar binnen stroomt, creëert het een vacuüm in deze kamer. Het vacuüm trekt het granaat uit de mengbuis, waarna het zich mengt met het water onder hoge druk en uit de spuitmond komt.

5. Tank

De ruimte onder de snijkop is je werkstation. Bij industriële waterstraalsnijders bevindt het werkstation zich boven een opslageenheid die eenvoudigweg de tank wordt genoemd. De tank is een groot gebied waar water en puin zich ophopen zodra je begint te snijden. 

Er zijn steunribben boven de tank. Je kunt knevelklemmen gebruiken om je materiaal aan de steunribben vast te maken. Zo voorkom je dat de waterstraal het materiaal verplaatst tijdens het snijden. Houd er rekening mee dat de steunribben zullen slijten door het gebruik en dat je ze af en toe moet vervangen.

6. CNC

Je bestuurt de beweging van de snijkop met een computer. De meeste waterstraalsnijders worden geleverd met een zeer eenvoudig te gebruiken computermenu waarin je kunt voorprogrammeren hoe je je materiaal moet snijden. De software bevat ook voorinstellingen voor verschillende materiaalsoorten. Als je die selecteert, wordt je machine automatisch gekalibreerd zodat het beter past bij het materiaal in kwestie.

Welke soorten kunststof kunnen worden gesneden met een waterstraal?

Je kunt alle soorten kunststof met een waterstraalsnijder. Hieronder vallen zowel thermoplasten als thermohardende kunststoffen. Hier vind je de meest voorkomende:

  • Acryl
  • Glasvezel
  • Polyester
  • Polycarbonaat
  • polypropyleen
  • Vinyl of PVC
  • Epoxy
  • Silicone
  • Rubber
  • Cyanaat ester
  • HDPE - Polyethyleen met hoge dichtheid
  • Ongeplastificeerd polyvinylchloride (PVC)

Toepassingen van Waterstraalsnijden Plastic

De kunststofindustrie maakt goed gebruik van de waterstraalsnijtechnologie omdat het materiaal zeer compatibel is met deze snijmethode. Hier zijn enkele veelvoorkomende sectoren die je kunt verwachten bij het waterstraalsnijden van kunststof:

1. Auto-industrie

De auto-industrie is een van de grootste sectoren die kan profiteren van waterstraalsnijders. Auto's gebruiken tegenwoordig veel plastic onderdelen, van koolstofvezel exterieurs tot stoelen, vullingen en veel andere mechanische onderdelen. Zelfs de voorruiten worden vaak gemaakt met acrylvellen.

Waterstraalsnijders hebben een extreem precieze snijcapaciteit en kunnen 3D-objecten snijden. Ze zijn dus een uitstekend gereedschap voor het snijden van kunststof onderdelen zonder de integriteit ervan te beschadigen.

2. Marinetechniek

De scheepsbouwindustrie maakt praktisch gebruik van waterstraalsnijders, net als de auto-industrie. In de moderne scheepsbouw wordt veel hard plastic en marine-grade kunststof gebruikt voor verschillende onderdelen. Waterstraalsnijders zijn een goed gereedschap om deze onderdelen te bewerken.

Acryl is bijvoorbeeld een zeer sterk materiaal dat bestand is tegen ruwe slijtage. Maar de scheepsbouw vereist precisiesnedes. Waterstraalsnijders komen goed van pas bij de verwerking van dergelijke materialen.

3. Woningbouw en utiliteitsbouw

Voor bouw en decoratie wordt vaak kunststof materiaal gebruikt. Zo worden bijvoorbeeld kunststof kozijnen bijna uitsluitend gemaakt van hard PVC. Je vindt tegenwoordig ook bouwblokken van nylon omdat dit een veel steviger alternatief is voor gewone blokken. Deze materialen kunnen worden gesneden, gevormd en afgewerkt met een waterstraalsnijder.

4. Speelgoedindustrie

De speelgoedindustrie gebruikt voornamelijk verschillende spuitgiettechnieken om haar producten te maken, maar er is een recente toename in het gebruik van waterstraalsnijders. De belangrijkste reden is dat waterstraalsnijders eenvoudiger te bedienen zijn, efficiënter werken en een kosteneffectief alternatief zijn.

Veel speelgoed of speelgoedonderdelen worden gemaakt met waterstraalsnijders. Een andere reden waarom mensen waterstraalsnijden gebruiken is omdat er heel weinig materiaal wordt verspild. Dat leidt tot lagere productiekosten.

Voordelen van waterstraalsnijden in kunststof

De voordelen van waterstraalsnijders in de kunststofindustrie zijn er genoeg. De nieuwe 5-assige snijkoppen voegden 3D-snijmogelijkheden toe en openden het venster voor meer mogelijkheden. Hier zijn de klassieke voordelen:

1. Goed voor het snijden van hittegevoelig materiaal

Waterstraalsnijders snijden zonder hitte, rook of chemische reacties te produceren. Dat maakt het de perfecte methode voor het snijden van warmtegevoelige materialen zoals plastic. Het water onder hoge druk snijdt het plastic door de plastic lagen met erosie af te slijpen. Deze methode is uitstekend omdat het je machine materialen kan laten snijden die je anders niet in een CNC machine zou kunnen stoppen, zoals een laser- of plasmasnijder.

2. 3D Precisiesnijden

Met de 5-assige snijkop kun je kunststof onder een groot aantal verschillende hoeken snijden. Deze snijkoppen kunnen tussen hoeken van nul tot negentig graden bewegen. Met een dergelijke hoekbeweging kun je 3D snijden en vormen en er complexe ontwerpen mee maken.

3. Snijdt hoger volume

Waterstraalsnijders zijn veel vergevingsgezinder wat betreft materiaaldikte dan laser- of plasmasnijders. Je kunt meerdere lagen materiaal op elkaar stapelen en met dezelfde precisie snijden. Dit bespaart tijd en verlaagt de bedrijfskosten aanzienlijk.

Dat is vooral handig bij het snijden van grotere voorwerpen zoals bouwstenen, stenen of metalen platen. De stapelmethode werkt ook op plaatmetaal of metalen platen. Je kunt ze op elkaar stapelen. Zo kun je meer materiaal in één keer snijden.

4. Gladde afwerking

Veel industriële snijmethodes laten gekartelde of taps toelopende randen achter als gevolg van oppervlaktespanning. Die randen moeten later worden afgeslepen en nabewerkt. Maar waterstraalsnijders snijden met een gladde afwerking, zodat je geen tweede afwerking nodig hebt. Dat verwijdert een hele stap uit de productieketen, waardoor de productietijd korter wordt.

5. Milieuvriendelijke werking

Waterstraalsnijders hebben minimale operationele kosten in vergelijking met andere CNC-snijders. Dat betekent dat ze minder koolstof achterlaten en op de lange termijn relatief goedkoper zijn. De materialen die gebruikt worden voor het snijproces zijn beperkt tot water en granaat. Beide kunnen worden gerecycled in hun eigen fabriek. Er blijft dus geen chemisch afval over.

Tips en voorzorgsmaatregelen voor waterstraalsnijden plastic

Waterstraalsnijders zijn zeer nauwkeurig en extreem krachtig snijgereedschap, dus er zijn enkele risico's waar je op moet letten. Hier volgt een lijst met de belangrijkste risico's:

1. Regelmatig onderhoud

Waterstraalsnijders hebben regelmatig en grondig onderhoud nodig om zo efficiënt mogelijk te werken. Maak er een gewoonte van om elke keer dat je de machine aanzet alle onderdelen te controleren en schoon te maken wat nodig is.

Kalibreer ook je machine en doe een paar testsnedes voordat je je eigenlijke materiaal klaarlegt om te snijden. Eén verkeerde instelling kan je waardevolle materiaal ruïneren. Volg de richtlijnen van de fabrikant over hoe je de machine goed moet onderhouden.

2. Versleten onderdelen vervangen

Je zult sommige onderdelen regelmatig moeten vervangen om optimale werkomstandigheden te garanderen. De diamantopening, de mengbuis, het straalscherm en de steunribben zijn enkele van de onderdelen die het snelst verslijten. Je kunt de steunribben technisch gezien blijven gebruiken zolang ze niet breken, zoals bij het straalscherm. 

Maar de mengbuis en diamantopening moeten worden vervangen zodra ze versleten zijn. Anders zal dat de kwaliteit van je zaagsnede beïnvloeden. Versleten spuitmonden leiden vaak tot gekartelde zaagsneden in plaats van een gladde afwerking.

3. Het materiaal beveiligen

Als je iets zaagt, moet je ervoor zorgen dat het materiaal stevig vastzit op de steunribben. Gebruik meerdere knevelklemmen als dat nodig is. Plastic is erg licht vergeleken met metalen platen, dus ze zullen niet op hun plaats blijven tenzij je iets gebruikt om ze te stabiliseren.

6. Beschermende uitrusting

Gebruik altijd beschermende uitrusting bij het werken met waterstraalsnijders. Kniebeschermers en veiligheidsbrillen zijn een must. De kniebeschermers beschermen je voet voor het geval je de machine verkeerd kalibreert en het water in plaats daarvan naar je voeten schiet.

Daarnaast moet je ook alle andere standaardrichtlijnen van je werkplek volgen bij het omgaan met dergelijke machines. De meeste fabrieken hebben regels opgesteld voor dit soort zaken.

Conclusie

Hopelijk heeft deze gids je geholpen het belang van waterstraalsnijtechnologie te begrijpen. Waterstraal snijden van kunststof is een zeer efficiënte snijmethode die in veel industrieën wordt gebruikt. Waterstraalsnijders zijn milieuvriendelijk en hebben veel lagere operationele kosten. Waterstraalsnijders worden dus snel de gangbare technologie in veel sectoren.

Als je zelf een waterstraalmachine wilt, neem dan contact met ons op via IVYCNC. We hebben een uitgebreide lijst van waterstraalsnijders van industriële kwaliteit uitgerust met de nieuwste technologie.

FAQ voor waterstraalsnijden plastic

Bij het bespreken van waterstraalsnijders komen sommige vragen vaker naar boven dan andere. Dus hier is een lijst daarvan:

Wat is de snijsnelheid van een waterstraal?

De snijsnelheid hangt af van het type materiaal dat je zaagt. Maar langzamer zagen geeft meestal een gladdere afwerking.

Kunnen waterstraalsnijders dik materiaal snijden?

Ja, waterstraalsnijders kunnen dikke materialen snijden. Meerdere lagen van hetzelfde materiaal inpakken is een goede strategie met waterstraalsnijders omdat het je tijd bespaart.

Kan een waterstraal 3d vormen snijden?

Ja, dat kan, maar daar heb je een 5-assige snijkop voor nodig. Een 3-assige snijkop kan geen 3D-vormen snijden.

Hoe nauwkeurig is een waterstraalsnijder?

De beweging van een waterstraalsnijder heeft een duizendste van een inch precisiebeweging in het CNC-menu.

Team IVYCNC
Dit artikel is geschreven door verschillende IVYCNC medewerkers. IVYCNC is een toonaangevende bron in de productie met CNC-verspaning.
chevron-donspijl-rechts