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Wasserstrahlschneiden - Vorteile und Unterschiede zum Laser-Cutting
Einleitung
Wenn es um Schneidetechniken für die digitale Fertigung geht, gibt es mehrere Optionen, die Ihre Informationen aus der 2D-Datei übernehmen können, um Ihr Objekt direkt zu erstellen. Diese Techniken eignen sich hervorragend für das Rapid Prototyping oder die Produktion. Die beiden wichtigsten Verfahren zur kundenspezifischen Fertigung sind das Laserschneiden (Laser Cutting) und das Wasserstrahlschneiden. Heute werden wir diese beiden Verfahren vergleichen und sehen, welches Verfahren für welche Anwendung am besten geeignet ist.
Wie funktioniert das Wasserstrahlschneiden?
Das Wasserstrahlschneiden ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem unter Druck stehendes Wasser verwendet wird, welches auf einen sehr kleinen Punkt fokussiert wird, um das Material zu schneiden. Es handelt sich dabei um eine sogenannte Kaltscheidetechnologie. Der Druck kann bis zu 60.000 Pfund pro Quadratzoll (4137 bar) betragen. Für das Wasserstrahlenschneiden kann dem Wasser ein Abrasivmittel wie z. B. Granat beigemischt werden, was die Schneidmöglichkeiten erhöht (mehr Materialien, engere Toleranzen). Es kann aber auch mit normalem, reinem Wasser gearbeitet werden – vor allem bei Werkstoffen, wie Schaumstoff, Papier oder Kunststoff eignet Wasser ohne Zusätze. Bei härteren Werkstoffen (Keramik oder Stahl) wird Abrasivwasser empfohlen.
Welche Anwendungen können Laser- und
Wasserstrahlschneiden durchführen?
Eine Laserschneidmaschine kann sowohl gravieren als auch Material schneiden, während der Wasserstrahl nur das Schneiden ermöglicht. Die Lasergravur ist von Vorteil, wenn Sie Seriennummern, Montagemarkierungen oder einfach ästhetische Designs direkt hinzufügen möchten.
Eine Nahaufnahme eines Stücks Sperrholz, das mit dem Laser graviert wird
Das Wasserstrahlschneiden ermöglicht teilweise das Schneiden von 3D-Materialien (obwohl es nicht für diesen Zweck konzipiert ist), das Laserschneiden hingegen nicht.
Auch Materialkombinationen sind bei beiden Techniken zu vermeiden: Beim Laserschneiden wird es problematisch, wenn die beiden Materialien unterschiedliche Schmelzpunkte haben, beim Wasserstrahlschneiden besteht die Gefahr der Delamination.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beide Techniken meist zum Schneiden von 2D-Objekten verwendet werden, wobei das Laserschneiden zusätzlich eine Gravur durchführen kann.
Welche Art von Material und welche Materialstärke kann jede Technik schneiden?
Beide Schneidetechniken können schwierige Materialien schneiden. Das Laserschneiden kann alle Kunststoffe, Glas, Hölzer und Metalle, mit Ausnahme von stark reflektierenden Metallen schneiden. Das Laserschneiden von Metallen ist durchaus machbar und Sie können zum Beispiel Edelstahl, Aluminium oder Baustahl mit dem Laser schneiden. Der Wasserschneider kann alle Materialien schneiden.
Metall-Laserschneiden
Während beim Laserschneiden auch dicke Materialien geschnitten werden können, schneidet eine Wasserstrahlmaschine nur dünnere Objekte. Die optimale Dicke liegt bei 10 bis 50 mm (0,4” bis 2,0”), während sie beim Laserschneiden bei 3 bis 10 mm (0,12” bis 0,4”) liegt.
Musterkit für unsere Laserschneidematerialien
Wie hoch ist die Präzision der einzelnen Schneidtechniken?
Das Laserschneiden ist um einiges präziser als das Wasserstrahlschneiden. Die Mindestgröße des Schneidschlitzes beträgt 0,006” (0,15 mm) beim Laserschneiden und 0,02” (0,5 mm) beim Wasserstrahlschneiden. Die Bearbeitungstoleranz beträgt ca. 0,002” (0,05 mm) beim Laserschneiden und 0,008” (0,2 mm) beim Wasserstrahlschneiden.
Kann das geschnittene Material beschädigt werden?
Jede Technik wirft ihre eigenen Probleme auf, wenn es um die Integrität der Teile geht. Sowohl Laser- als auch Wasserstrahlmaschinen könne das Material während des Fertigungsprozesses ein wenig beschädigen.
Beim Laserschneiden können Verbrennungsspuren auf dem Material entstehen und die Schnittseiten werden dunkel. In vielen Fällen können die Brandspuren aber durch Reinigung entfernt werden. Das ist bei unserem POM-Material und unseren drei Laser Cutting-Metalloptionen der Fall. Was die Verdunkelung der Seiten betrifft, so muss sie einfach bei der Gestaltung Ihres Objekts berücksichtigt werden. Wenn Sie beispielsweise ein Teil aus unseren MDF- oder Sperrholzmaterialien lasern möchten, können Sie mit dem Farbkontrast zwischen den farbigen Flächen und den schwarzen Seiten spielen. Im Gegensatz dazu werden unsere Acryl- und Kartonmaterialien nicht gekennzeichnet.
Auf der anderen Seite benötigt das Wasserstrahlschneiden keine Hitze, aber es wendet sehr hohe Kräfte auf das Material an, was bei kleinen Teilen problematisch sein kann. Diese können sich durch den Druck verformen oder sogar nicht geschnitten werden.
Die Brandflecken auf unserem POM-Material lassen sich leicht reinigen
Lärm, Gefahr, Wartung, Abfall: Wie hoch ist der Belästigungsgrad beim Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden?
Beim Laserschneiden ist das Risiko, der Abfall und die erforderliche Reinigung sehr gering. Für den Einsatz von Laserschneidmaschinen sind keine Schutzbrillen erforderlich. Wir raten Ihnen aber dennoch dazu, welche zu tragen. Bei einigen Materialien kann der entstehende Staub und Rauch jedoch leicht giftig sein, so dass eine gute Belüftung unerlässlich ist. Die Lärmbelästigung ist beim Laser Cutting sehr gering. Und nach dem Schneiden muss die Maschine nicht aufwendig gereinigt werden, da es sich bei den Schneidabfällen meist um Staub handelt, der abgesaugt werden kann. Eines der Probleme im Zusammenhang mit dem Laserschneiden ist die thermische Belastung, die an den Wärmeeinflusszonen auftreten kann. Um eine thermische Spannungsrissbildung zu vermeiden, sollte die Geschwindigkeit angepasst werden.
Im Gegensatz dazu birgt das Wasserstrahlschneiden mehr Risiken, eine hohe Lärmbelästigung und einen höheren Reinigungsaufwand. Der Prozess ist sehr laut und erfordert einen Gehörschutz. Auch gegen den unter Druck stehenden Wasserstrahl muss man sich schützen (spezielle Zahnräder und Abdeckungen, Schutzbrillen). Darüber hinaus wird der Schneidbereich durch die Vermischung von Wasser und Abrasivmitteln ziemlich unordentlich und es fallen große Mengen an Schneidabfällen an.
Wasserstrahlschneiden kann schmutzig werden
Fazit: Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden?
In diesem Artikel geht es nicht darum, eine Entscheidung zwischen Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden zu treffen, sondern darum, die Unterschiede aufzuzeigen und Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, welches Verfahren für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.
Um die Punkte, die wir gesehen haben, kurz zusammenzufassen: Laserschneiden bietet eine höhere Präzision und ist besser geeignet für detaillierte Objekte oder wenn Sie eine Gravur benötigen; auf der anderen Seite kann das Wasserstrahlschneiden durch dickere Bleche schneiden und hat praktisch keine Materialbeschränkungen.
Wenn Sie nicht nur eine Möglichkeit suchen, Ihr 2D-Design zu realisieren, sondern eine Maschine, in die Sie investieren möchten, sollten Sie auch berücksichtigen, dass das Wasserstrahlschneiden extrem laut ist und mehr Reinigungsaufwand erfordert.
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