Wasserstrahlschneiden: Was Konstrukteure bei der Bauteilauslegung beachten sollten
Wasserstrahlschneiden bietet Konstrukteuren große Freiheiten bei der Gestaltung von Bauteilen. Komplexe Außenkonturen, Innenausschnitte, Bohrungen und filigrane Geometrien lassen sich aus unterschiedlichsten Werkstoffen fertigen. Da das Verfahren ohne thermische Belastung arbeitet, entstehen an der Schnittkante keine wärmebedingten Gefügeveränderungen, Aufhärtungen oder Verfärbungen.
Trotzdem gilt: Eine wasserstrahlgerechte Konstruktion kann Fertigungszeit, Schnittqualität und Bauteilkosten deutlich beeinflussen. Wer die Grundlagen des Verfahrens noch einmal kompakt nachlesen möchte, findet sie im Beitrag „Wasserstrahlschneiden einfach erklärt“. Bereits bei der CAD-Konstruktion lohnt es sich deshalb, einige Punkte zu berücksichtigen.
Konturen so einfach wie nötig konstruieren
Der Wasserstrahl folgt der programmierten Kontur. Dadurch können auch komplexe Geometrien, enge Radien und zahlreiche Innenausschnitte gefertigt werden. Nicht jede technisch mögliche Kontur ist jedoch automatisch wirtschaftlich.
Viele kleine Ausschnitte, sehr kurze Konturabschnitte oder häufige Richtungswechsel erhöhen den Schneidweg und können zusätzliche Einstechvorgänge erforderlich machen. Bei Serienbauteilen summieren sich solche Details über die Stückzahl.
Deshalb sollte bereits bei der Konstruktion geprüft werden: Ist jedes geometrische Detail funktional erforderlich? Eine vereinfachte Kontur kann die Schneidzeit reduzieren, ohne die Funktion des Bauteils zu verändern.
Toleranzen beim Wasserstrahlschneiden gezielt festlegen
Nicht jedes Maß eines Bauteils benötigt dieselbe Toleranz. Besonders bei Funktionsflächen, Passungen oder später mechanisch bearbeiteten Bereichen sollten die Anforderungen bereits in der Zeichnung eindeutig definiert werden.
WASTEC gibt für das Wasserstrahlschneiden – abhängig von Werkstoff, Materialstärke, Geometrie und weiteren Prozessparametern – realisierbare Toleranzen bis ±0,1 mm an.
Eine pauschal sehr enge Tolerierung des gesamten Bauteils ist dennoch nicht immer sinnvoll. Höhere Anforderungen an Schnittgüte und Genauigkeit können einen geringeren Vorschub erfordern und damit die Fertigungszeit beeinflussen.
Für Konstrukteure bedeutet das: Toleranzen dort eng definieren, wo sie für die Funktion tatsächlich benötigt werden.
Schnittqualität passend zur Funktion auswählen
Beim Wasserstrahlschneiden muss nicht jede Schnittkante dieselbe Oberflächenqualität besitzen.
WASTEC unterscheidet fünf Schnittqualitäten von Q1 bis Q5. Welche Unterschiede sich daraus für Präzision, Oberfläche und Geschwindigkeit ergeben, zeigt der SCHNEIDWISSEN-Beitrag „Qualitätsstufen beim Wasserstrahlschneiden“.
Ein schneller Trennschnitt eignet sich beispielsweise für Rohlinge, deren Funktionsflächen anschließend mechanisch bearbeitet werden. Für Bauteile, deren Wasserstrahlkante bereits die fertige Funktions- oder Sichtfläche darstellt, kann dagegen eine höhere Schnittqualität sinnvoll sein.
Diese Unterscheidung kann einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben. Ein typisches Beispiel ist ein Rohteil für die anschließende Fräsbearbeitung: Wird eine Fläche später ohnehin zerspant, muss der Wasserstrahlschnitt dort nicht zwingend mit maximaler Oberflächengüte ausgeführt werden.
Materialausnutzung bereits bei der Konstruktion mitdenken
Nicht nur die einzelne Kontur bestimmt die Bauteilkosten. Ebenso wichtig ist, wie viele Bauteile auf einer Platte oder einem Halbzeug angeordnet werden können.
Beim sogenannten Verschachteln werden mehrere Konturen möglichst materialsparend angeordnet. WASTEC nutzt dieses Verfahren, um die Materialausnutzung zu verbessern und den Verschnitt zu reduzieren.
Gerade bei hochwertigen Werkstoffen wie Edelstahl, Aluminium, Titan oder Verbundwerkstoffen kann dies wirtschaftlich relevant sein. Kleine konstruktive Änderungen können manchmal bereits dazu führen, dass Bauteile enger ineinander verschachtelt oder günstiger auf dem Ausgangsmaterial positioniert werden können.
Wasserstrahlschneiden und mechanische Bearbeitung kombinieren
Nicht jede Geometrie muss ausschließlich mit dem Wasserstrahl fertiggestellt werden.
Eine wirtschaftliche Lösung kann darin bestehen, zunächst einen endkonturnahen Rohling wasserstrahlzuschneiden und nur die tatsächlich erforderlichen Funktionsflächen anschließend mechanisch zu bearbeiten.
WASTEC kombiniert hierfür Wasserstrahlschneiden mit eigener mechanischer Bearbeitung und bietet entsprechende Komplettfertigung an. Für Konstrukteure eröffnet diese Kombination zusätzliche Möglichkeiten: Große Konturen werden materialschonend ausgeschnitten, während beispielsweise Passungen oder andere besonders definierte Funktionsbereiche anschließend bearbeitet werden können.
Fazit
Eine gute Konstruktion für das Wasserstrahlschneiden berücksichtigt nicht nur die geometrische Machbarkeit. Toleranzen, Schnittqualität, Konturaufwand, Materialausnutzung und eine mögliche Nachbearbeitung sollten gemeinsam betrachtet werden.
Je früher diese Punkte in die Bauteilauslegung einfließen, desto besser lassen sich Qualität und Wirtschaftlichkeit miteinander verbinden.
Sie sind unsicher, ob eine Kontur oder ein besonderer Werkstoff für Ihr Projekt geeignet ist? Nutzen Sie unsere Schneidbarkeitsprüfung oder nehmen Sie direkt über unser Kontaktformular Kontakt mit uns auf. Für konkrete Bauteile mit Zeichnung und Stückzahl ist die Preisanfrage der schnellste Weg zu einer belastbaren Einschätzung.
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