Wie leistungsstark ist eine kleine Wasserstrahlmaschine?

Sie mögen hinsichtlich ihrer Größe von den riesigen industriellen Schneidanlagen überschattet werden, doch die Schneidleistung kleiner Wasserstrahlschneidmaschinen verwirrt Neulinge oft völlig. Diese Geräte arbeiten mit extremem Wasserdruck — der gelegentlich auch mit abrasiven Partikeln gemischt werden kann —, um saubere und präzise Schnitte in einer Vielzahl von Materialien zu erzeugen, wodurch Zeit und Kosten gespart werden. Welche Leistung bietet eine kleine Wasserstrahlschneidmaschine tatsächlich?

Die Antwort auf diese Frage variiert je nach Druck, Pumpentyp, Schneidkopfdesign und den verwendeten Materialien. Warum finden wir nicht heraus, wozu diese Maschinen fähig sind?

Was zeichnet eine kleine Wasserstrahlschneidanlage aus?

Unter einer kleinen Wasserstrahlschneidanlage versteht man allgemein eine kompakte oder grundlegende Wasserstrahl-Schneidvorrichtung, die in einer Werkstatt, einem Labor, einer Schule, einem Forschungs- und Entwicklungszentrum oder einer kleineren Produktionsstätte installiert werden kann. Diese Geräte weisen normalerweise folgende Merkmale auf:

• Einen kleineren Schneidtisch (häufig 600×600 mm bis 1300×1300 mm)
• Eine geringere Pumpenleistung, gemessen in PS, im Vergleich zu großen industriellen Anlagen
• Eine reduzierte Stellfläche für Umgebungen mit begrenztem Platzangebot
• Geringerer Energie- und Wasserverbrauch

Obwohl sie klein sind, funktionieren diese Maschinen nach dem gleichen Prinzip wie größere Anlagen, d. h., sie verwenden zur Bearbeitung von Materialien extrem hochdrückiges Wasser – üblicherweise zwischen 30.000 und 60.000 PSI (2.000–4.000 bar).

Druck: Der Hauptleistungsfaktor des Wasserstrahls

Die eigentliche „Leistung“ einer Wasserstrahlmaschine wird keineswegs durch Hitze oder Drehmoment bestimmt, sondern durch den Wasserdruck und die Strahlgeschwindigkeit. In der Regel ist ein kleines Wasserstrahlsystem dennoch in der Lage, auf folgenden Niveaus zu arbeiten:

• 30.000–40.000 PSI bei Einstiegsmodellen
• Bis zu 60.000 PSI bei leistungsstarken kompakten Geräten

Bei diesen Druckwerten beträgt die Geschwindigkeit des aus der Düse austretenden Wassers fast das Dreifache der Schallgeschwindigkeit. Dadurch erhöht sich die Schneidkraft erheblich, wenn Abrasivmittel (üblicherweise Granat) zugeführt werden. Daher können kleine Maschinen Materialien schneiden, für die normalerweise schwere Industrieanlagen erforderlich wären.

Welche Materialarten kann eine kleine Wasserstrahlmaschine schneiden?

Kleine Wasserstrahlmaschinen können trotz ihres begrenzten Baus den Nutzer dennoch beeindrucken, da sie eine breite Palette an Materialien schneiden können, darunter:

• Metalle: Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Messing, Titan
• Stein und Glas: Marmor, Granit, Keramik, gehärtetes Glas
• Kunststoffe und Verbundwerkstoffe: Acryl, Kohlefaser, Glasfaser
• Leder und Schaumstoff
• Holz und Schichtstoffe

Hinsichtlich der Dicke ist ein kleiner Abrasiv-Wasserstrahl in den meisten Fällen in der Lage:

• Stahl bis zu 20–30 mm (0,8–1,2 Zoll) mit guter Kantenqualität zu schneiden
• Aluminium bis zu 40–50 mm (1,5–2 Zoll)
• Weichere Materialien können noch dicker sein

Darüber hinaus können kleine Maschinen bei Verwendung von reinem Wasser ohne Abrasivmittel weiche Materialien wie Gummi, Textilien, Lebensmittel und Schaumstoff sehr schnell sauber schneiden.

Schnittgeschwindigkeit: Wie schnell ist „leistungsstark“?

Obwohl die Frage, ob eine Maschine überhaupt schneiden kann, hauptsächlich mit der Leistung verknüpft ist, ist auch die Geschwindigkeit entscheidend, und hier zeichnet sich die Technologie aus. Kleine Wasserstrahlmaschinen können Folgendes leisten:

• 1–3 mm Edelstahl mit mehreren Metern pro Minute schneiden
• 10 mm Aluminium mit langsamen, aber konstanten industriellen Geschwindigkeiten
• Weiche Materialien nahezu augenblicklich

Kleine Wasserstrahlanlagen bieten mehr als ausreichend Geschwindigkeit, um Prototypenbau, Präzisionsarbeiten, Kleinserienfertigung und kundenspezifische Teile durchzuführen, während große Industrieanlagen für kontinuierliche Hochvolumenproduktionen und extreme Dicken ausgelegt sind.

Präzision und Kontrolle

Kleine Wasserstrahlmaschinen verfügen nicht nur über große Leistung; sie sind auch äußerst präzise. Mit modernen CNC-Steuerungssystemen liegt die durchschnittliche Genauigkeit zwischen:

• ±0,05 mm und ±0,1 mm, abhängig vom jeweiligen Aufbau

Daher können sie in der Fertigung eingesetzt werden für:

• Bauteile für die Luft- und Raumfahrtindustrie
• Teile von medizinischen Geräten
• Präzisionsdichtungen und Dichtelemente
• Dekorative Metallpanele
• Mechanische Sonderanfertigungen

Die Herstellung ohne Energie ist undenkbar; genau hier jedoch liegen die Stärken kleiner Wasserstrahlanlagen – sie bieten eine kontrollierte, wiederholbare Schneidkraft.

Elektrische Leistung vs. Schneidleistung

Meistens glauben Menschen, dass eine kleine Wasserstrahlanlage aufgrund der geringeren elektrischen Leistungsaufnahme eine schwache Leistung hat. Folgendes ist tatsächlich richtig:

• Die elektrische Leistung einer kleinen Wasserstrahlpumpe beträgt etwa 15–30 kW.
• Die Energie wird in sehr hohen hydraulischen Druck umgewandelt, nicht in Wärme.
• Da das Wasserstrahlschneiden ein kühler Prozess ist, entsteht keine wärmebeeinflusste Zone, keine Kaltverfestigung des Metalls und keine thermische Verformung.

Deshalb sind selbst Wasserstrahlsysteme mit der geringsten Leistung äußerst effizient, wenn es darum geht, elektrische Energie in nutzbare Schneidkraft umzuwandeln.

Wie schneidet es im Vergleich zu Laser oder Plasma ab?

Wenn Personen nach der Leistung einer kleinen Wasserstrahlschneidmaschine fragen, möchten sie diese in der Regel mit Lasern und Plasmaschneidern vergleichen.

• Im Vergleich zum Laser: Kleine Laser können dünne Bleche zwar schneller schneiden, doch Wasserstrahlschneidanlagen können dickere Materialien bearbeiten und auch reflektierende Metalle schneiden, ohne Wärme zu erzeugen oder sie zu verformen.
• Im Vergleich zum Plasma: Obwohl das Plasmaschneiden bei dickem Metall schnell ist, verursacht es Wärmeverzug und ergibt raue Kanten. Wasserstrahlschneidanlagen hingegen erzeugen saubere Schnitte ohne Grate und erwärmen das Metall nicht.

Hinsichtlich der maximalen Schneidleistung im Verhältnis zur Größe der Maschine gehören Wasserstrahlschneidanlagen (insbesondere solche mit abrasivem Zusatz) zu den leistungsfähigsten und flexibelsten Schneidtechnologien überhaupt.

Leistung einer kleinen Wasserstrahlschneidmaschine im praktischen Einsatz

Leistung ist im Wesentlichen das Ergebnis der Anwendung. Kleine Wasserstrahlschneidgeräte werden hauptsächlich eingesetzt für:

• Maßanfertigungen in Metallverarbeitungswerkstätten
• Bildungs- und Forschungslabore
• Schilderherstellung und Kunstateliers
• Werkstätten für Stein und Fliesen
• Teile des Automobil- und Motorradbereichs
• Gehäuse von Elektronik
• Luft- und Raumfahrt-Prototyping

Die meisten Anwender solcher Geräte sind verblüfft darüber, dass ein Gerät, das in eine bescheidene Werkstatt passt, mühelos durch Edelstahlplatten, Keramikfliesen oder dicke Verbundwerkstoffe schneiden kann.

Einschränkungen kleiner Wasserstrahlanlagen

Kleine Wasserstrahlsysteme sind zwar leistungsstark, weisen aber dennoch einige Einschränkungen auf. Die wichtigsten sind:

• Sehr geringe Materialabtragsraten beim Schneiden dicker Metalle
• Ein kleinerer Arbeitsbereich für große Teile
• Sicherlich geringere Dauerproduktionskapazität im Vergleich zu großen industriellen Anlagen

Dennoch stellen diese Einschränkungen kein großes Problem für kleine und mittlere Unternehmen dar, die stattdessen von den Vorteilen der Flexibilität und Schnittleistung profitieren.

Wie leistungsstark ist eine kleine Wasserstrahlschneidmaschine?

In realen Anwendungsszenarien ist eine kleine Wasserstrahlschneidmaschine leistungsstark genug, um die meisten industriellen Materialien präzise, sauber und zuverlässig zu schneiden. Es handelt sich um ein kompaktes System, das extreme Wasserdruckkraft, abrasive Schneidenergie und CNC-Präzision kombiniert und die Aufgaben vieler herkömmlicher Schneidwerkzeuge übernehmen kann – und das auf einem höheren Niveau.

Ihre erstklassige Leistung mag nicht die Schwere und Dauerhaftigkeit großer Fabrikanlagen aufweisen, doch ihre eigentliche Stärke liegt in ihrer Multifunktionalität, Präzision und erstaunlichen Einsatzfähigkeit. Eine kleine Wasserstrahlschneidmaschine ist eine kompakte Hochleistungslösung und keineswegs „klein“ was die Leistung betrifft – weder für Werkstätten, Start-ups, Forschungszentren noch für spezialisierte Hersteller.