Winkelfehler adé

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Winkelfehler-Kompensationssysteme

Damit Wasserstrahlanlagen auch mit hohen Geschwindigkeiten betrieben werden können, kommen spezielle Software-Systeme zum Einsatz, die die entstehenden Winkelfehler – Nebeneffekte beim Wasserstrahlschneiden – ausgleichen.

Die Konizität (Kegelform) der Schnittkante – auch Winkelfehler genannt – ist als Nebeneffekt beim Wasserstrahl-Schneiden bekannt. Allerdings hat es lange niemand geschafft, die mechanischen und mathematischen Anforderungen an die Software zu meistern, die mit den komplexen Bewegungsabläufen bei der Konizitätssteuerung zusammenhängen.
Konventionelle Wasserstrahlanlagen erzeugen bei hohen Trenngeschwindigkeiten einen deutlichen Winkelfehler an der Schnittkante. Der Schnittspalt wird von oben nach unten enger, denn bei hohen Schnittgeschwindigkeiten verringert sich die Intensität des Strahls und somit die Schleifwirkung während des Schneidprozesses im Schnittspalt deutlich. Dieser nach unten hin geschwächte Strahl hat weniger Schnittvermögen.

Die verschiedenen Winkelfehler-Kompensationssysteme am Markt wie DWJ (Dynamic Waterjet) von Flow, TAJ (Tilt-A-Jet) von Omax oder IKC (Intelligent Kerf Compensation) von Tecnocut steuern dieser entstehenden Konizität entgegen, indem permanent der Schnittwinkel des Schneidkopfs eingestellt wird. Dieser Winkelausgleich verhindert wirkungsvoll einen Winkelfehler an der Schnittkante des Werkstückes, indem der Winkelfehler einer Schnittkante doppelt in das Abfallstück geschwenkt wird.

Die Hersteller Flow und Omax beispielsweise entwickelten – im Streben, die Schnittkonizität einzuschränken – zunächst eine firmeneigene Mechanik, mit der der Schneidkopf dreidimensional bewegt werden kann. Die Aufnahme des Schneidkopfes bei Einsatz der Schwenktechnologie verfügt über ein speziell entwickeltes Bewegungssystem (A-B-Kinematik), welches ein Schwenken aus seiner Vertikalen in jede beliebige Richtung (bis max. 10 Grad) ermöglicht. Wenn der Winkel des Schneidkopfs geändert wird, um Konizitäten auszugleichen, befindet sich der Wasserstrahl nicht mehr in der Fluchtlinie des gewünschten Schnittwegs. Die X-, Y- und Z-Achsen müssen neu eingestellt werden, um den Wasserstrahl wieder auszurichten. Deshalb müssen bei einer Änderung des Schneidkopfwinkels drei getrennte Bewegungen ausgeführt werden, um einen guten Schnitt zu erhalten.

Die Systeme wurden so entwickelt, dass jede Kontur sanft und übergangslos geschnitten werden kann. Aus mechanischer Sicht können sanfte Bewegungen leicht erzielt werden. Die eigentliche Herausforderung bei der Entwicklung war es, welche Bewegungskombinationen wann verwendet werden müssen, um die Geometrie gerader Kanten, Kurven sowie Innen- und Außenecken zu bewahren. Die Ingenieure arbeiteten jahrelang an der Entwicklung der komplexen mathematischen Modelle, die die Bewegungen des dynamischen Wasserstrahls steuern.

Zu den Quelldaten zählten beispielsweise Schneidzeiten für Materialien unterschiedlicher Härte und Dicke, die Auswirkung der Größe abrasiver Partikel, die Größe der Strahlöffnung bei unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten sowie die Auswirkung einer Schrägstellung des Schneidkopfs auf die Konizität. Die Kombination dieser Faktoren bestimmt das Verhalten von Dynamic Waterjet und Tilt-A-Jet. Dann wurden die mechanischen Eigenschaften berücksichtigt und schließlich mit Hilfe der Vorwärts- und Inverskinematik die genauen Bewegungen aller fünf Achsen berechnet, die notwendig sind, um die Änderung des Winkels und/oder der Drehbewegung des Schneidkopfs zu berücksichtigen.

Für jede Winkel- und Drehbewegungsänderung muss die Lage der X-, Y- und Z-Achse entsprechend geändert werden, damit der Wasserstrahl richtig auf den gewünschten Schnittweg ausgerichtet ist. Diese Bewegungen müssen kontinuierlich im Millisekundentakt kontrolliert und gesteuert werden, denn je nach Konturverlauf muss die Steuerung sogar auf einer geraden Schnittlinie vorausschauend die Geschwindigkeit und somit den anzustellenden Winkel ändern. Diese permanente Anpassung des Schneidwinkels erfolgt über die jeweilige Steuerung, die im sogenannten „Look-Ahead-Verfahren“ nach den nächsten notwendigen Datensätzen des Werkzeugpfades schaut und dementsprechend die Geschwindigkeit und Winkellage des Schneidkopfes frühzeitig ansteuert.

Bestimmen von Neigungswinkel und Schwenkbewegung

Bislang haben Maschinenbauer hauptsächlich aufwändige CNC-Steuerungen verwendet, um Maschinen mit fünf Achsen zu betreiben. Im Gegensatz dazu werden bei Omax und Flow intelligente PC-gestützte Steuerungen verwendet. Mit dieser Software ist die Maschinenführung schnell und ohne umfangreiche Schulung erlernbar. Die gesamte mathematische Berechnung findet versteckt statt und löst die geeigneten Bewegungsbefehle für alle fünf Achsen bei hoher Taktfrequenz aus.

Der Benutzer gibt nur die Basis-Schneiddaten wie die Materialart und die Materialstärke sowie die gewünschte Oberflächenqualität ein. Die Steuerung berechnet dann den Neigungswinkel und die erforderliche Schwenkbewegung für alle notwendigen, aufeinanderfolgenden Punkte entlang eines Schnittweges vorausschauend. Zum Beispiel muss beim Schnitt von Außenecken bei hoher Schnittgeschwindigkeit der Schneidkopf schräger gestellt werden, um eine senkrechte Schnittkante zu erzielen.

Diese PC-Steuerungen kennen auch die optimale Schnittgeschwindigkeit, um die gewünschte Genauigkeit zu erzielen und einen kegelförmigen Schnitt zu vermeiden. Je größer die Geschwindigkeit ist, desto schräger muss der Schneidkopf stehen. Im Ergebnis produziert das Gesamtsystem eine deutlich verbesserte Werkstückqualität bei wesentlich kürzere Schneidezeiten pro Werkstück als dies im konventionellen Verfahren möglich ist.

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Natursteine schützen mit Imprägnierungen

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Was sind Imprägnierungen?

Stone+tec abgesagt – Unsere Messe-Themen für Sie zum Nachlesen.

Die derzeitige Situation trifft die gesamte Wirtschaft und hat auch vor der Natursteinbranche keinen Halt gemacht. Planungen für die Stone+tec in Nürnberg waren bereits in vollem Gange und wurden mit Absage der Messe obsolet.

Unser Fokus für die Messe lag auf Imprägnierungen. Wir möchten Ihnen die Inhalte nicht vorenthalten und haben die häufigsten Fragen zusammengefasst. Einen Auszug finden Sie hier – die komplette Aufstellung auf unserer Website: www.lithofin.de/impraegnierungen

Imprägnierungen beugen tiefsitzenden Verschmutzungen von Natursteinoberflächen vor, indem sie in das Gesteinsgefüge einziehen. Durch die reduzierte kapillare Saugfähigkeit können Flecken durch Wasser, Fett und Öl kaum noch entstehen.

Wo werden Imprägnierungen eingesetzt?

Sinnvoll ist der Einsatz von Imprägnierung dort, wo Natursteinoberflächen extremen Fleckbildnern (z.B. Fette, Öle) ausgesetzt sind. Dies können Küchenarbeitsplatten, Waschtische, Böden im Innen- oder Außenbereich sein.

Was gibt es bei der Anwendung zu beachten?

Es können nur Ergebnisse erzielt werden, wenn der Belag trocken, sauber und fettfrei ist. Um die Schutzwirkung entfalten zu können, bedarf es der korrekten Verarbeitung.

Warten Sie die richtigen Temperaturen ab: Die optimale Oberflächentemperatur liegt zwischen 10°C und 25°C. Rechnen Sie mit einer Trocknungsdauer von ca. 20 – 30 Minuten, je nach Temperatur und Untergrund. Die volle Schutzwirkung entsteht innerhalb von etwa 2 bis 5 Tagen. Während dieser Zeit sollte die Fläche nicht mit Wasser oder Öl belastet werden.

Nutzen sich Imprägnierungen ab?

Der Schutz von imprägnierten Küchenarbeitsplatten verliert auf Grund der täglichen Belastung durch Öl und Fett auf Dauer seine Wirkung. Diese sollte daher gelegentlich aufgefrischt werden.

Unser Tipp:

Lithofin bietet praktische Pflege-Sets im handlichen Koffer oder als Compact-Set in der Faltschachtel zum Auffrischen an. Die Produkte in den Sets sind einfach zu handhaben, dass sie auch gut von Endverbrauchern verarbeitet werden können. Bleiben Sie Ihren Kunden in Erinnerung, indem Sie ihnen ein Set nach dem Einbau der Arbeitsplatte als Geschenk überreichen.

Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website unter: www.lithofin.de/impraegnierungen

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Koffer mit Lithofin MN Grundreiniger, wässrige Imprägnierung Lithofin Fleckstop >W< und Spray für die tägliche Reinigung Lithofin MN Easy-Clean. Foto: Lithofin
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Set mit wasserbasierender Imprägnierung Lithofin Fleckstop >W< und Spray für die tägliche Reinigung Lithofin MN Easy-Clean. Foto. Lithofin
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In der Übersicht finden Sie alle Imprägnierungen des Lithofin-Sortiments. Foto: Lithofin

42-Tonner im Keller

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der Säbel darauf dient zum Köpfen von Flaschen. Im Torweg Franziska Bauer

Staunen in der Sektkellerei Stocker: Bei den Aushubarbeiten zur Erweiterung der Kelleranlage stießen die Südtiroler auf einen 15-Kubikmeter-Findling, der unbemerkt seit Urzeiten im Erdreich schlummerte – direkt neben der alten Hauswand. Genau dort, wo der Zugang zum neuen Untergeschoss geplant war. Was manche geärgert hätte, empfand Betreiber Sigmar Stocker als glückliche Fügung und band seinen Hausstein gleich mehrfach in die Familie ein.

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Sesam, öffne Dich! Durch ein Portal im 15-Kubikmeter-Findling gelangt man in den unterirdischen Neubaubereich der Sektkellerei Stocker. Foto: Philipp Neuman
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Der Weg der Säge: Im Durchgang erkennt man, wie sich das Diamantseil seinen Weg durch den Ergussstein bahnte. Foto: Philipp Neuman
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Die Bank im neuen Sektkeller stammt aus dem Findling, der Säbel darauf dient zum Köpfen von Flaschen. Im Torweg Franziska Bauer, in deren Haus nun Platten aus dem Koloss liegen, ihr Sohn Maximilian Stocker, der in Onkels Sektkeller aushilft und Steinmetz Hans Trojer von südtirol.stein (v.l.n.r.). Foto: Philipp Neuman
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Stilvolle Sanierung: Franziska Bauers Haus stammt aus dem Hochmittelalter. In ihm wurden Platten aus dem Sektkeller-Findling verlegt. Foto: Philipp Neuman
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Das vulkanische Ergussgestein hat viele Brekzien-Einlagerungen und ist herrlich bunt. Foto: Philipp Neuman
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Einzigartiger Fußboden: Der farbenfrohe Findling aus dem Keller des Familienbetriebs als Bodenbelag im Wohnhaus. Foto: Philipp Neuman
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Schmuck auch in der Vertikalen: Im Waschraum dient der Stocker-Stein auch als Raumtrenner. Foto: Philipp Neuman
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Im Raum für die besonderen Firmenschätze der Terlaner Sektkellerei – ausgewählte alte Flaschen und Erinnerungsstücke – wurde ein massiver Stehtisch aus dem Hausstein installiert. Im Hintergrund Firmengründer Sebastian Stocker sen. Foto: Philipp Neuman

Seit 1968 gibt es die Sektkellerei Stocker in Terlan, 2015 war es an der Zeit für eine Erweiterung der Anlage. Als die Bagger anrückten, förderten sie eine große Überraschung zutage: Hochgerechnet 42 Tonnen wog der 15-Kubikmeter-Brocken aus vulkanischem Ergussgestein, der unterirdisch direkt außerhalb der Kellerwand des Altbestands lag. „Und das ist nur der sichtbar gewordene Teil. Wie weit der Findling noch nach unten reicht, kann man nicht sagen“, erklärt Peter Watschinger von der zu Hilfe gerufenen Firma südtirol.stein. „Der abgerundeten Form nach zu schließen, ist der Fels vor langer Zeit mit einem Wasserlauf oder Gletscher hier gelandet.“

Der Riese versperrte den geplanten Weg in den neuen Sektkeller, doch eine Zerteilung und Bergung wäre mit unabwägbar großem Aufwand verbunden gewesen. Außerdem betrachtet die Familie den Stein als großes Geschenk. „Laut dem Südtiroler Landesgeologen Dr. Volkmar Mair ist unser Findling ungefähr 276 Millionen Jahre alt. Wer hat schon so etwas Tolles im Haus?“, lacht Sigmar Stocker, dessen Freude es auch keinen Abbruch tat, wegen des Steinfunds die Statik seines Bauvorhabens neu berechnen lassen zu müssen.

Zusammen mit den Material-Profis von südtirol.stein fasste er den Entschluss, sich seinen Koloss im Keller gleich auf mehrfache Weise zunutze zu machen: Mittels Diamantseilsäge wurde ein Durchgang in den Monolithen geschnitten, wodurch ein einzigartiges Portal zwischen Alt- und Neubau entstand. Ein Teil der entnommenen sieben Kubikmeter Ergussgestein mit bunten Brekzien-Einlagerungen schmückt jetzt als Monolithbank und –stehtisch die neuen unterirdischen Räumlichkeiten. Der Großteil fand eine andere Verwendung im familiären Umfeld: Sigmar Stockers Schwägerin Franziska Bauer renoviert gerade im selben Ort ihr historisches Wohnhaus aus dem Hochmittelalter. Der bunt gemusterte Vulkangesteinfund ziert nun in Form von 50 Quadratmetern satinierten Platten den Boden im Hochparterre und kommt im Sanitärbereich zudem als Raumtrenner zum Einsatz.

 

Passend zur Marmomac 2017 stellen wir die wichtigsten Natursteinregionen Italiens vor.
Weitere Geschichten aus den spannenden Steinewelten Südtirols lesen Sie in Teil 1 unserer Serie „Italiens Klassiker“ in Heft 09|17, das am 22.08.2017 erscheint.
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