Wasserschneidtechnik

Die Technologie des Wasserstrahlschneidens wird sowohl von Global Playern wie voestalpine genutzt als auch von kleinen Metallbauunternehmen oder Schreinereien mit nur vier Mitarbeitern. Eine Anlage für Einsteiger kostet ca. 120.000 Euro. StM Geschäftsführer Jürgen Moser geht davon aus, „dieser Markt wächst in den nächsten Jahren um 10 %“. Der österreichische Anlagenbauer beschäftigt 30 Mitarbeiter, der Technologiepartner Maximator Jet in Schweinfurt 15. Gemeinsam stellen sie jährlich 75 Wasserschneidanlagen her. Im Jahr 2015 belief sich der Jahresumsatz von StM auf 7,5 Millionen Euro Umsatz, der von Maximator Jet auf 3,6 Millionen Euro. Dipl.-Ing. (FH) Sven Anders, Geschäftsführer von Maximator Jet, konstatiert: „Aktuell ist Deutschland für unsere Maschinen der wichtigste Markt.“

Anwender berichten

Für das Pressegespräch am Innovationstag sind zwei Anwender eingeladen. Unternehmer Manfred Steiglechner und Fertigungsleiter Uli Schauz stehen Rede und Antwort. Schauz arbeitet für den Gewächshaushersteller Kräss GlasCon. Das Unternehmen in Pfaffenhofen a.d. Roth beschäftigt 55 Mitarbeiter. Vor acht Jahren hat es eine Wasserstrahlschneidanlage angeschafft. Anlass für den Kauf waren Sandwichplatten, die bis dato von einem externen Dienstleister geschnitten wurden. „Mit dieser Umstellung haben wir unsere Wertschöpfung erweitert und zugleich die Schnittqualität verbessert, andererseits haben wir die Aufträge für Lohnfertigung um ca. 30 % ausbauen können – ohne dafür zu werben“, berichtet Schauz. Darüber hinaus wurden bei Kräss GlasCon Arbeiten im Metallbau von der Laserschneidanlage auf die Wasserschneidanlage verlagert. Schauz erläutert: „Stahl – ab 15 mm bis 30 mm schneiden wir nun mit Wasser.“ Auf der Laserschneidanlage verbrennen die Oberflächen, damit sind die Materialvoraussetzungen für eine Pulverbeschichtung wesentlich schlechter. Beim Kaltschnitt mit dem Wasserstrahl passiert das nicht. Zudem fordert die DIN EN 1090, dass Gefügeveränderungen am Stahl beseitigt werden müssen. „Diese Nacharbeiten kann sich der Metallbauer dank Kaltschnitt schenken.“
Ohne Frage ist es ein entscheidender Vorteil der Wasserschneidanlage, dass diese ein Alles-Schneider ist. „Es gibt nichts mehr, was wir nicht schneiden können“, formuliert Manfred Steiglechner von Glasbau Willi Oberhauser in Vilsbiburg. Der Schreiner und Glasermeister zeigt sich begeistert von der Anschaffung seiner Wasserschneidanlage. Auch er hat den Anteil seiner Lohnfertigung in den vergangenen Jahren von 4 % auf 30 % gesteigert – ebenfalls ohne aktive Werbung.

Der Bediener der Maschine

Was der Bediener einer Wasserstrahlanlage können sollte, darüber gehen die Meinungen allerdings auseinander. Die einen bestehen auf einer Ausbildung, etwa im Handwerk, andere behaupten, es braucht keinerlei Voraussetzungen, der Bediener muss ein Tüftler und flexibler Denker sein. Er soll in der Lage sein, spielerisch mit der Maschine umzugehen. Fingerspitzengefühl und Erfahrungswerte sind für die Spanntechnik des Materials nötig, unter Wasser noch mehr als über dem Wasser. „Auch wie sich das Material beim Schneiden verhält, ist nicht immer absehbar, hin und wieder artet der Schnitt zum Nervenkitzel aus“, erzählt Schauz.
Selbstverständlich gibt es Einweisungen und Schulungen seitens der Hersteller. Zum ersten Mal beim Aufbau der Anlage, darüber hinaus wird eine dreitägige Grundschulung bei den Herstellern angeboten. Und dennoch betont Schauz: „Das erste halbe Jahr macht die Maschine etwas mit dem Bediener, dann hat hoffentlich der Bediener die Anlage im Griff.“

Neues für die Wasserschneidtechnologie

Diskutiert werden unter den Anwendern immer wieder die laufenden Kosten einer Wasserschneidanlage. Anders von Maximator Jet gibt als operative Kosten — inklusive Wartungsservice, Ersatzteile, Wasser und Abrasivmittel — maximal 20 Euro pro Stunde an. Wie die Tabelle zeigt, variieren die Ausgaben je nach Arbeitsmethode. Einen Unterschied macht beispielsweise, ob der Wasserstrahl mit 4.000 oder 6.000 bar Druck geführt wird und auch welche Pumpe im Einsatz ist. Die neue Servotron Hochdruckpumpe von BFT etwa arbeitet bei einer Leistung von 4.000 bar bei 4,6 Litern vergleichbar bzw. effizienter als eine 6.000-bar-Pumpe. Zudem sollte die Maschine exakt auf die Wasserqualität der Firma eingestellt werden, beispielsweise mit einer Wasserbehandlungsanlage. Das schont die Pumpe, der Verschleiß wird reduziert.
Um die Ressourcen Wasser und Abrasivsand zu schonen und langfristig die Kosten zu senken, hat StM das neue System OneClean entwickelt. Über fünf modulare Einheiten wird erreicht, dass nur mehr verdunstetes Wasser nachgefüllt werden muss. Das System kann Schlamm aus dem Schneidbecken befördern, Schnittwasser für die Kanaleinleitung reinigen oder zu 100 % wiederaufbereiten. Auch Abrasiv – größter variabler Kostenfaktor beim Wasserstrahlschneiden – wird zu 50 % recycelt und automatisch in die Anlage zurückgeführt. Zudem regelt das System OneClean die Wasserreinigung, -aufbereitung, -kreislaufführung und das Abrasivrecycling vollautomatisch direkt aus dem Schneidbecken. Auf diese Weise soll es die laufenden Kosten signifikant senken und gleichzeitig den Bedienkomfort sowie die Wartungsfreundlichkeit erhöhen.

Software SmartCut

Mit SmartCut hat die Schneidsoftware IGEMS nicht nur einen anderen Namen erhalten, neu an dem Programm ist die Fusion einer vollwertigen CAD/CAM-Software mit der NC-Steuerung und der Bedienung des Wasserstrahlsystems. „Weil nun PC und Wasserstrahlsystem interaktiv kommunizieren können, lassen sich Schneiddaten einfacher erstellen und über die Steuerung abarbeiten“, erläutert Maximator Servicetechniker Konstantinos Markatis.
Durch die große Funktionsvielfalt ist es sehr einfach möglich, CAD-Formen direkt zu erstellen bzw. vorhandene CAD-Formen aus anderen Systemen in gängigen Formaten wie dxf, dwg, igs zu importieren. Durch die vielen integrierten Werkzeuge können fehlerhafte Konturen z.B. offene Konturstellen oder Überschneidungen, analysiert und rasch behoben werden.
Das im System integrierte 3D-Modul ist für schnelle und einfache Zuschnitte geeignet. Es besteht die Möglichkeit, zwischen vordefinierten Fasentypen zu wählen. Diese sind in verschiedenen Parametern anpassbar. Auch können auf unterschiedlichen Bauteilkanten verschiedene Fasen gesetzt und miteinander kombiniert werden. Oder es können für komplexere Bauteile sogenannte Regelfasen definiert werden, welche auch einen sich während des Schneidens ändernden Schnittwinkel zulassen. Damit sind zum Beispiel Konturverknüpfungen zwischen einem Kreis und einem Viereck möglich.
Weil jedoch die Schneidanforderungen immer komplexer werden, ist eine reine 4-Achsbearbeitung nicht mehr ausreichend. „Deshalb haben wir in unsere Schneidsoftware eine 5-Achsbearbeitung integriert, welche programmierte Bewegungen in sämtlichen Maschinenachsen gleichzeitig zulässt. Das neue Modul unterstützt den Import der gängigsten 3D-CAD-Dateitypen wie stp, igs und stl.
„Das importierte Bauteil sieht der Bediener sofort in 3D vor sich und kann es auch noch nachbearbeiten. Das Ergänzen von Linien, Kreisen, Bögen usw. ist teilweise nötig, um komplexe Bauteile etwas zu vereinfachen und diese ‚schneidbar‘ zu machen“, erklärt Markatis. In derselben Ansicht können die zu schneidenden Konturen ausgewählt und die entsprechenden Anschlüsse gesetzt werden. Auch die Kombination mit „normalen“ 2D-Bauteilen ist möglich.

Fazit

Die Technologie des Wasserstrahlschneidens entwickelt sich mit Tempo. Anders konstatiert: „Ich arbeite seit 20 Jahren in diesem Segment und jedes Jahr kommt eine neue Anwendung hinzu, die für mich nicht absehbar war – das ist das Spannende an dieser Technik.“ Nichtsdestotrotz sind gebrauchte Anlagen sehr gefragt. Anders berichtet von einer Maschine, die nach acht Jahren für 28.000 Euro zurückgekauft wurde. Für den ursprünglichen Verkaufspreis gibt er ca. 120.000 Euro an.