Präzises Wasserstrahlschneiden

Insbesondere eine Neuerung des Wasserabrasivstrahlschneidens hat dazu geführt, dass immer mehr Wasserstrahlschneideanlagen Einzug in Steinmetzwerkstätten halten: die Entwicklung von 5-Achs-3D-Köpfen, also Köpfen mit gegenüber der 3-Achs-Anlage zusätzlicher Rotations- und Schwenkachse. Mit diesen Maschinen lassen sich nicht nur Plattenausschnitte, enge Radien, Innenwinkel und Intarsien mit knappsten Fugen schneiden – die geltenden Hauptanwendungsfelder des 2D-Wasserstrahlschneidens –, sondern auch 45-Grad-Gehrungen.

Die Winkelverklebung der Werkstücke gewinnt in Steinmetzbetrieben an Bedeutung, da beide Schnittflächen genau aufeinander passend geklebt werden können, was einen stufenlosen Übergang zwischen den Stücken ergibt. Außerdem fällt die Stoßfuge beider Werkteile auf eine Kante und tritt dadurch weniger in Erscheinung. Dies verbessert den optischen Eindruck und ist bei Küchenarbeitsplatten, Waschtischplatten oder Fensterbänken gleichermaßen gewünscht. Ein weiterer Vorteil dieser Verbindungstechnik liegt darin, dass die Kontakt- bzw. Verbindungsfläche vergrößert wird, was die Stabilität des Werkstücks erhöht.

Wasserabrasivstrahlschneiden eignet sich zudem perfekt für spröde, harte sowie temperaturempfindliche Materialien, da es sich um einen abriebarmen, kalten Prozess ohne thermische Beeinflussung der Schneidmaterialien handelt. Werkstoff und Schneidkopf kommen bei dem Verfahren nicht miteinander in Kontakt.

Mit dreifacher Schallgeschwindigkeit

Im Wasserstrahlschneidezentrum wird enthärtetes Wasser heute bis zu einem Druck von durchschnittlich 4.000 bis 6.000 bar komprimiert und je nach Anforderung durch eine Düse von 0,08 bis 0,4 Millimeter Durchmesser gedrückt. Dabei wandelt sich die Druckenergie in kinetische Energie um. Der Schneidstrahl erreicht eine Beschleunigung von bis zu 1.000 Metern pro Sekunde, was – bezogen auf Luft – etwa der dreifachen Schallgeschwindigkeit entspricht. Für den Materialabtrag harter und kompakter Werkstoffe wie Stein wird dem Strahl ein Abrasiv beigemischt, welches eine Mikrozerspanung hervorruft.

Die Schnittdaten werden am Computer berechnet und danach in einer CAD/CAM-Software, die bedienerfreundlich auf Windows-Basis läuft, an das Steuerwerk der Maschine übertragen – meist im dxf- oder dwg-Format. Der Bildschirm zeigt Arbeitsfläche und Bauteilkonturen in der Reihenfolge ihrer Bearbeitung. Die Konturen können auf dieser Arbeitsfläche beliebig verschoben, dupliziert, gedreht oder gespiegelt werden. Die platzierten Schneidteile sind sofort mit den jeweils ausgewählten Materialparametern schneidbar. Der Pumpendruck wie auch die Abrasivdosierung werden direkt in der Materialliste eingestellt und automatisch gesteuert.

Nach dem Start übernimmt eine CNC-Steuerung die Arbeit. Hochwertige Steuerungen können sowohl alle Achsen interpolieren, als auch eine adaptive Vorschubgeschwindigkeitsreduktion abhängig vom Schneidprozess durchführen. Moderne Anlagen führen zudem eine Flächenoptimierung durch, die den höchstmöglichen Nutzungsgrad ermittelt und ausschusssparend arbeitet.

So wenig wie nötig

Da die Anschaffung einer Wasserstrahlschneideanlage einen sechsstelligen Invest darstellt und die Arbeit damit auch nicht unerhebliche Betriebskosten verursacht, überlegen Firmeninhaber sehr genau, ab wann sich eine eigene Maschine lohnt. Diese Zeit kann sich jeder Entscheider nehmen, da Handwerksbetriebe, die sich (noch) keine eigene Wasserstrahlschneideanlage kaufen möchten, deshalb nicht auf die Technik zu verzichten brauchen. Technische Dienstleister, die entsprechende Bearbeitungsaufträge in Lohnfertigung entgegennehmen, sind bundesweit in immer größerer Anzahl vertreten. Viele Betriebe, die sich für die Anlagenanschaffung entscheiden, bieten zur schnelleren Amortisation Lohnschnitte an. Steinmetze, die eine solche Dienstleitung in Anspruch nehmen wollen, sind gut beraten, sich ein CAD-Programm anzuschaffen. Wer sich mit dem Thema „Konstruieren mit CAD“ auskennt, muss nicht den gesamten Auftrag an den Spezialanbieter delegieren.

Idealerweise sollte vor dem Kauf sichergestellt sein, dass die Anlage ausgelastet werden kann und auch regelmäßig spezifische Arbeiten anfallen. Wie Steffen Langhans, Geschäftsführer von Burkhardt-Hensel betont, sollte mit Wasserstrahl „nicht so viel wie möglich, sondern so wenig wie nötig geschnitten werden“. Alles andere könne die Säge respektive das CNC-Bearbeitungszentrum erledigen – weil Wasserstrahlschneiden die präziseste, aber auch die teuerste Steinbearbeitungsform darstelle.

In STEIN im August 2015 zeigen folgende Firmen, wie man mit Wasserstrahlschneideanlagen umgeht:

1. Steinwerk Fehr GmbH & Co.
2. awc Kunststofftechnik & Wasserstrahlschneiden
3. HybriCut GmbH