STM: Mikroteile mit Wasserstrahl schneiden

Hochgenaue Mikrobauteile in Serien

| Redakteur: Konrad Mücke

Der hochpräzise Spannzahmen positioniert die Halbzeuge zum exakten Schneiden der Mikrostrukturen
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Der hochpräzise Spannzahmen positioniert die Halbzeuge zum exakten Schneiden der Mikrostrukturen (Bild: STM GmbH)

Das Mikrowasserstrahlsystem MicroCut MJ von STM fertigt hochfunktionelle Miniatur-Bauteile zuverlässig, genau und verzugsfrei in grossen Serien. Dies gelingt in nahezu allen Werkstoffen, von Titan und Stahl bis zu wärmeempfindlichen Kunststoffen.

Wegen der allgemeinen Miniaturisierung müssen Fertigungsbetriebe künftig eine zunehmende Anzahl kleiner und kleinster Werkstücke herstellen. Diese dürfen weder thermisch verformt noch anderweitig durch das Fertigungsverfahren in ihrer Qualität beeinträchtigt sein. Dafür eignen sich vorteilhat «kalte» Schneidverfahren wie das Wasserstrahlschneiden. Allerdings bestehen häufig Vorbehalte, da man das Verfahren als laut, schmutzig, langsam und unwirtschaftlich beurteilt. Diese kann der auf Wasserstrahlanlagen spezialisierte Hersteller STM Stein-Moser GmbH nun entkräften. Er hat jüngst ein Verfahren zum Schneiden kleinster Präzisionsteile in grossen Serien mit Wasserstrahl präsentiert.

Auf 10 µm genau

Die Anlage MicroCut MJ kann sauber, leise und wirtschaftlich Werkstücke mit nur wenigen Millimetern Kantenlänge beziehungsweise Durchmesser bei 10 µm Genauigkeit schneiden. Dabei sind bis 0,1 mm messende Innenradien möglich. Sie basiert auf einem schwingungsarmem Granitgestell. Hochpräzise Spannrahmen werden in allen Achsen mit Linearmotoren bewegt. Die Software SmartCut sorgt in Verbindung mit dem hochwertigen Schneidkopf für nur 0,2 mm Schnittbreite. Da die Steuerung und das Abrasivsystem integiert sind, ist die Anlage sehr kompakt. E gibt nur wenige mechanische Bauteile, die verschleissen könnten. Dank des modularen Aufbaus und der ausgereiften Software lässt sich die Anlage für unterschiedliche Forderungen und Schneidaufgaben konfigurieren. Ebenso kann sie flexibel Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen schneiden. Somit eignet sich das Mikrowasserstrahlschneiden

für die Serienfertigung in der Medizin- und der Elektrotechnik, in der Automobilindustrie sowie in der Luft- und Raumfahrt. Dafür müssen Fertigungsbetriebe weniger als 200000 Euro investieren.

Der Wasserstrahl als «kaltes» Schneidverfahren kann filigrane, hochfunktionelle Werkstücke aus unterschiedlichsten Werkstoffen schneiden. Dazu gehören Keramiken, Glas, thermo- und duroplastische Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und NE-Metalle, die im Maschinenbau, in der Elektronik-, der Fahrzeug-, der Chemie-, der Schmuck-,der Uhren- und der Lebensmittelindustrie sowie in der Medizinaltechnik eingesetzt werden. Werkstoffe und Halbzeuge werden dabei weder durch Wärme noch durch mechanische Kräfte beeinträchtigt. Beispielsweise für einen Automobilzulieferer hat der Anlagenhersteller in seinem Vorführzentrum in Schweinfurt 2500 Miniaturbauteile aus Stahl hochgenau geschnitten. Ebenso hat das Schneiden von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen und Titan in grösseren Serien für die Luftfahrtindustrie gezeigt, dass sich Mikrowasserstrahlschneiden auch für diese Anwendungen bestens eignet.

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Effizient durch minimalen Werkstoffverlust

Die Mikrowasserstrahlanlage MicroCut MJ von STM arbeitet um den Faktor 10 genauer als klassische Wasserstrahlschneidanlagen. Mit abrasiven Zusatzstoffen schneidet sie minimal 0,2 mm Durchmesser bei 2,5 µm Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Der Abrasivanteil lässt sich stufenlos an den zu schneidenden Werkstoff und die jeweils geforderte Oberflächengüte anpassen. Bei Rauheiten bis zu Ra 0,8 µm gleichen die Oberflächen denen geschliffener Flächen. Der Bearbeitungsverlauf sowie die Start- und Endpunkte können nahezu beliebig gewählt werden. Durch den kleinen Durchmesser des «Werkzeugs» Wasserstrahl werden bei einer hohen Schnitt- und Schnittkantenqualität scharfkantige Konturen erzeugt. Da der Wasserstrahl maximal 0,2 mm Durchmesser hat, schneidet er sehr effizient bei minimalem Verlust an Werkstoff. Er bringt nur minmal Prozesskräfte und thermische Belastungen ein. Es entstehen keinerlei die Umgebung oder die Gesundheit des Personals beeinträchtigende Gase. Die Mikrowasserstrahlanlage von STM ist komplett gekapselt. Sie bewältigt mit ihrem Hochpräzisions-Spannrahmen bis 1000 mm x 1000 mm messende Werkstücke. Wegen des Antriebs mit hochdynamischen Linearmotoren entfallen kostenintensive und rasch verschleissende Antriebselemente, wie Kupplungen, Zahnräder und Getriebe. Besonders bedienerfreundlich erweist sich das Bedienpult mit dem bewährtem Bedientableau SmartTouch. Die integrierte Steuerung verfügt über die spezialisierte CAD/CAM-Software SmartCut. Spezielle Schutzvorrichtungen vermeiden, dass die Umgebung durch Schmutz und Lärm beeinträchtigt wird. SMM

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