Technologievergleich : Revierverhalten: Laser vs. Wasser

Das ließ aufhorchen. Das österreichische Unternehmen Cut Cut machte mit einer Innovation aus der Wasserstrahltechnologie auf sich aufmerksam: Der Österreicher ist einer der Ersten , der die Wasserstrahltechnik mit 6.000 bar einsetzt. Damit können Materialstärken bis zu 300 Millimeter, beispielsweise Edelstahl bearbeitet werden. Der geringe Verschnitt und die präzise Vorfertigung locken den Maschinen- und Anlagenbau auf die Bühne der Wasserstrahler. Der bisher unangefochtene Platzhirsch Laser hat jetzt einen Konkurrenten.

Factory hat bei den beiden Technologieanbietern Trumpf (Laserschneidanlagen) und Waterjet AG (Vorreiter für Wasserstrahlanlagen) nachgefragt. Felix Riesenhuber, verantwortlich für Produktplanung und Innovationsmanagement im Bereich Schneiden bei Trumpf und Matthias Straubhaar, Managing Director von Waterjet Robotics gingen dabei auf verschiedene Knackpunkte ein. Ein Technologievergleich.

Knackpunkt Produktivität: Wasserstrahlschneiden kann mit der Geschwindigkeit von Laserschneiden niemals mithalten und fällt somit bei größerer Stückzahl aus.

Riesenhuber: Bei Stahl und Edelstahl (1 bis 20 Millimeter) sind bei Wasserstrahlschneiden je nach Materialdicke und Kontur die Bearbeitungszeiten um den Faktor 6 bis 20 Mal länger als beim Laserschneiden. Die Anlage an sich mag zwar billiger sein (um circa die Hälfte gegenüber einer gängigen Lasermaschine) aber wenn dafür nur ein Sechstel oder gar ein Zwanzigstel der Teile bearbeitet werden kann, rechnet sich das nicht. So gesehen ist Wasser einfach viel zu langsam.

Straubhaar: Das ist nur bedingt richtig. Es gibt Fertigungen, die ganz für das Wasserstrahlschneiden sprechen und der Laser komplett wegfällt. Dies gilt speziell für Materialen wo der Laser aus thermischen Gründen nicht geeignet ist. Allerdings bei Materialien, die ein Laser problemlos schneidet und seine Schnittqualität genügt, ist er in der Regel schneller.

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Knackpunkt Prozessbeherrschung: Je komplexer ein Werkstück (Löcher, Ecken) desto schlechter für die Wasserstrahltechnologie.

Riesenhuber: Wasserstrahlanlagen werben mit 6.000 bar. Das ist eine technische Höchstleistung. Es kommt aber am Ende immer auf die Kosten an. Vor allem „um die Ecke fahren“ ist aufgrund der Brems- und Beschleunigungsvorgänge immer noch ein großer Holperstein für diese Technologie. Es geht sehr viel Zeit verloren. Es gilt: Je komplexer ein Werkstück, desto schlechter für das Wasser.

Straubhaar: Das ist falsch. Beim Wasserstrahlschneiden können wir die Qualität des Schnittes im Gegensatz zum Laser stark beeinflussen. Beim Bohren von Löchern oder dem Schneiden von Ecken und komplexen Profilen ist der Wasserstrahl dem Laser überlegen. Hinzu kommt, dass Laser limitiert ist auf einen Durchmesser-Dicke-Faktor von circa 2:1. Der Wasserstrahl hat da kein Limit. Es ist möglich ein 0,6 Loch in 25 Millimetern oder noch dicker zu bohren.

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Knackpunkt Materialeinwirkung: Die thermische Belastung für das Material sowie eine erhöhte Materialspannung ist bei der Laserbearbeitung viel größer als bei der Wasserstrahltechnologie.

Riesenhuber: Das stimmt nur bedingt. Es kommt ganz auf die Prozesskette des Blechs an. Jedes Blech hat bereits eine Eigenspannung. Diese entsteht bei der Herstellung durch das Auf- und Abrollen aus dem Coil und das Abkühlen. Diese Eigenspannung wird dann sichtbar, wenn lange schmale Teile nicht mehr flach, sondern gebogen auf der Maschine liegen. Da kann es schon passieren, dass beim Schnitt eines Teils diese Spannung schlagartig frei wird und es zu einer Kollision mit der Maschine kommt. Aber das der Laser diese Spannung ins Blech bringt, stimmt so nicht. Wenn Einzelteile danach zu einer Baugruppe verschweißt werden, gibt es automatisch eine thermische Einwirkung auf das Material, das heißt der Laser ist hier nicht das Problem. Hingegen bei Baustahl hätte man aber immer mit dem Umstand zu kämpfen, dass das Material in einer Wasserstrahlanlage rostet.

Straubhaar: Bis Baustahl rostet, dauert es normalerweise ein Weilchen. Außerdem werden bei solchen Aufträgen dem Wasser immer rostverzögernde Tenside hinzugefügt. Es gibt einfach Fertigungen die komplett für das Wasserstrahlschneiden sprechen und wo man absolut keine thermische Einwirkung haben kann. Dazu zählen vor allem Composites und hochwertige Materialien, wie man sie in der Chemie, der Flugzeugindustrie und im Energiesektor verwendet werden.