STM: Faser-Verbundwerkstoffe schneiden Wasserstrahl bearbeitet genau, kalt und sauber

| Aktualisiert am 17.05.2021Redakteur: Konrad Mücke

Wegen zahlreicher Vorteile nutzt die Industrie zunehmend Verbundwerkstoffe aus Kunstharzen und Fasern, zum Beispiel für den Fahrzeugbau sowie die Luft- und Raumfahrt. Speziell mit dem Wasserstrahl lassen sich solche Bauteile sach- gerecht schneiden und bearbeiten.

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Universell: Wasserstrahl-
Schneidanlagen von STM lassen sich mit unterschiedlichen Ausstattungen, zum Beispiel mit und ohne Schneidmittelzusatz, für harte und weiche 
Faser-Verbundwerkstoffe sowie andere Werkstoffe konfigurieren.
Universell: Wasserstrahl-
Schneidanlagen von STM lassen sich mit unterschiedlichen Ausstattungen, zum Beispiel mit und ohne Schneidmittelzusatz, für harte und weiche 
Faser-Verbundwerkstoffe sowie andere Werkstoffe konfigurieren.
(Bild: Friederike Hegner)

Verbundwerkstoffe aus Harz und Fasern, zum Beispiel Kohle-, Aramid- und Glas­faser, lassen sich beliebig formen, sind gegen Korrosion beständig und stabil sowie statisch und dynamisch äusserst fest. Zudem ist vorteilhaft, dass sie – verglichen mit Metallen – spezifisch deutlich leichter sind. Um den Bedarf an Kraftstoffen zu verringern, bevorzugen vor allem Hersteller in der Luftfahrt und in der Automobil­industrie diese Werkstoffe. Allerdings benötigen sie in der Produktion entsprechend geeignete Verfahren, um die Faser-Verbundwerkstoffe sachgerecht zu bearbeiten. Eines davon ist das Schneiden mit dem Wasserstrahl.

Werkstoff nicht schädigen

Faser-Verbundwerkstoffe, auch Komposit genannt, stellen besondere Forderungen an die Bearbeitung. Die Fasern können «ausfransen», wenn sie nicht mit besonders scharfen Werkzeugen getrennt werden. Zudem dürfen ihre Eigenschaften durch die Bearbeitung nicht beeinträchtigt werden. Das betrifft beispielsweise das Einbringen von Wärme durch die Bearbeitung und die Werkzeuge. Darüber hinaus verursacht das Bearbeiten bisher nicht üblichen Staub, der Maschinen und Fertigungseinrichtungen schädigen kann. Er kann auch die Gesundheit des Fachpersonals beeinträchtigen. Wegen dieser Forderungen und Bedingungen eignen sich übliche Fertigungsprozesse, wie Sägen, Drehen, Bohren, Fräsen und auch das Laserschneiden, nicht oder nur bedingt, um Faser-Verbundwerkstoffe zu bearbeiten.

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Wasser ideal als Bearbeitungswerkzeug

Trotz der schwierigen Fertigungsbedingungen sind Betriebe gefordert, auch Faser-Verbundwerkstoffe flexibel, schnell, hochgenau und wirtschaftlich zu bearbeiten. Diesen Forderungen können sie mit dem Wasserstrahlschneiden entsprechen. Er schneidet kalt. Er arbeitet, je nach Ausführung der Strahldüsen und Anlagen, hochgenau. Er vermeidet Staub. Somit lassen sich auch feinste sowie hochkomplexe Strukturen präzise, reproduzierbar und nahezu vollständig automatisch auf +/– 0,1 mm genau schneiden. Dabei entsteht ein nur 0,3 bis 1 mm schmaler Schnittspalt. Dieses Verfahren arbeitet deshalb effizient und wirtschaft­lich. Das Werkzeug verschleisst nicht. Das Nachbearbeiten, zum Beispiel Entfernen von Fransen, erübrigt sich. Ebenso entfallen thermische Schäden, Aufhärtungen und induzierte Spannungen in den geschnittenen Bauteilen. Es gibt keinen Staub, keine gesundheitsschädlichen Dämpfe und Rauch.

Universelles Schneidwerkzeug

Insgesamt können mit dem Wasserstrahl alle herkömmlichen Verbundstoffe umweltfreundlich und kostengünstig bearbeitet werden. Anders als beim Fräsen können auch nahezu alle anderen Werkstoffe ohne weiteren Aufwand zum Umrüsten der Maschine in einer Folge geschnitten werden. Besonders wirtschaftlich ist, dass das verwendete Wasser aufbereitet und wiederverwendet werden kann. Beispielsweise Anlagen des Herstellers STM bieten diese umfassenden Vorteile. Der österreichische Wasserstrahl-Pionier hat sich mit seinem modularen Anlagensystem auf Komplettlösungen spezialisiert, die auf individuelle Forderungen hin konzipiert und konfiguriert werden. Anwendern bietet der Hersteller einen bis ins Detail ausgereiften, umfassenden Service an. Das Leistungsspektrum reicht von der Beratung und von Testschnitten über Schulun­gen, Service und Wartung bis hin zur umfassenden Versorgung mit Verschleissteilen und Betriebsmitteln und enthält auch ein Finanzierungsmanagement. Das vereinfacht zahlreichen Fertigungsbetrieben, die innovative und effiziente Technologie des Wasserstrahlschneidens in ihrem Unternehmen zu installieren.

Modulare, anpassungsfähige Anlagen

Wasserstrahlsysteme von STM sind modular aufgebaut und lassen sich somit einfach und schnell für individuellen Bedarf konfigurieren. Auch mit günstigen Einsteigermodellen, wie der Variante EcoCut, lassen sich prinzipiell jegliche Verbundstoffe ohne Umrüstaufwand mit Reinwasser oder der Beimischung von Abrasivsand auf ein- und derselben Maschine schneiden. Dabei kann der Druck des Wasserstrahls stufenlos den Eigenschaften des zu schneidenden Werkstoffs angepasst werden. Bei weichen Verbundstoffen wird der Arbeitsdruck beim Anbohren bis auf 600 bar gedrosselt. Harte Werkstoffe bearbeitet man vorteilhaft mit bis zu 4000 bar Wasserdruck. Die Hochdruckpumpen arbeiten dank Frequenzumrichter und Sanftanlauf energieeffizient. Mit der intuitiv bedienbaren Software SmartCut lassen sich Bauteile und deren Bearbeitung innerhalb kürzester Zeit programmieren. Gezeichnete Werkstücke liest die Software ein und schachtelt sie, wenn sie in Serien zu schneiden sind. Beim Schneiden arbeiten die Anlagen vollständig automatisch. Zusätzliche Ausstattungen, wie eine pneumatische Bohrspindel zum Anbohren empfindlicher Werkstoffe und ein modulares System zum Aufbereiten des Wassers, stehen für sämtliche Anlagen von STM zur Verfügung. Sie können auch nachträglich angebaut und integriert werden. Die Anlagen PremiumCut sind bereits mit sämtlichen Optionen ausgerüstet. Somit lassen sich auf ihnen universell alle üblichen Werkstoffe in raschem Wechsel schneiden. Sind vorwiegend 2D-Werkstücke als Einzelstücke oder in kleinen Serien zu schneiden, erweisen sich Anlagen EcoCut als besonders wirtschaft­lich. SMM

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