Häufig gleich auf Fertigmaß

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Wasserstrahlschneidanlagen werden nicht nur immer schneller und genauer, sondern auch sauberer und leiser. Da lassen sich auch ursprünglich eingefleischte Zerspaner wie Brinke & Breuer überzeugen.

14. Mai 2018
Brinke & Breuer kann auf der Omax-60120-Großformattafel präzise bearbeiten. Bild: Innomax
Bild 1: Häufig gleich auf Fertigmaß (Brinke & Breuer kann auf der Omax-60120-Großformattafel präzise bearbeiten. Bild: Innomax )

Brinke & Breuer ist Hersteller und Lohnfertiger mit einem Komplettangebot aus Engineering, Fräsen, Drehen, Drahterodieren und Präzisions-Wasserstrahlschneiden. An modernen 3D-CAD-Arbeitsplätzen werden aus Kundenideen oder -skizzen die notwendigen Fertigungszeichnungen und Bearbeitungsprogramme für Maschinenbauteile und Vorrichtungen entwickelt und mit eigenem Maschinenpark realisiert.

Seit 20 Jahren hat sich das Unternehmen als präziser und zuverlässiger Fertigungsbetrieb einen großen Kundenstamm erarbeitet und in Staudt nahe Montabaur die Produktionsfläche inzwischen auf 1.400 Quadratmeter erweitert. Anfänglich wurden präzise Werkzeuge und Bauteile nur mit Fräsen, Drehen und Drahterodieren hergestellt, bis man 2012 das präzise Wasserstrahlschneiden von Omax in die Fertigungskette integrierte.

Für die Geschäftsführer Jens Brinke und Michael Breuer waren die Vorteile des Verfahrens ausschlaggebend: flexibel für nahezu alle Dicken und alle Materialien nutzbar, sehr Material einsparend (schmaler Schnittspalt, keine Späne), kein Hitzeeintrag ins Material (kein Verzug, keine Aufschmelzungen) und keine Randaufhärtungen, also keine Änderung der Materialhomogenität (sehr positiv für anschließende Fräsoperation).

»Das Thema Wasserstrahlschneiden haben wir schon sehr früh als ideales Schneidverfahren erkannt, jedoch haben wir erst 2012 die sehr präzisen und leisen Omax-Schneidsysteme mit automatischer Winkelkompensation kennengelernt – damit erreichen wir Genauigkeiten im Hundertstelbereich, die eine Nachbearbeitung der Zuschnitte oft überflüssig machen«, erläutert Michael Breuer.

Bereits in den 70er-Jahren wurde das Schneiden mit Hochdruckwasserstrahl erprobt, jedoch konnte damals nur dünnes und weiches Material recht grob getrennt werden. Später wurden die Pumpen stärker und dem Wasserstrahl wurde ein scharfkantiger Sand (abrasiv) beigemischt – damit konnten nun auch harte und dickere Metalle geschnitten werden.

Aber ein großes Problem blieb lange bestehen: Der Wasserstrahl wird auf dem Weg durch das Material abgelenkt; in weichem Material spreizt sich der Wasserstrahl auf (a-förmiger Schnittspalt), in hartem Material wird er zusammengedrückt (v-förmiger Schnittspalt). Daher galt Wasserstrahlschneiden lange Zeit als recht grobes, ungenaues Verfahren mit krummen und schiefen Schnittkanten.

Erst in den 90er-Jahren entwickelte Omax Schneidsysteme, die per Software diese Ablenkung im Material mit mehrfachen Kompensationsalgorithmen sehr genau berechnen und mit präzisen Winkelköpfen Kontur umlaufend ausgleichen konnten.

Die Innomax AG in Mönchengladbach hat inzwischen mehr als 300 dieser Schneidsysteme bei renommierten Unternehmen, Hochschulen und Instituten in Deutschland installiert – weltweit sind bereits über 5.000 Omax-Wasserstrahlschneidsysteme im Einsatz. Die bei Brinke & Breuer installierte Omax 60120 verfügt über den Präzisionswinkelkopf Tilt-A-Jet und kann Großformatplatten bis ± 20 µm konusfrei schneiden. Für die dickeren Werkzeugplatten sind rechtwinkelige Schnittkanten bis zu ± 0,05 mm möglich.

Michael Breuer: »Durch die Omax-Technologie wird das hochgenaue Drahterodieren oder Fräsen nicht überflüssig, aber wir können jetzt schon viele Konturen mit dem Wasserstrahl auf Fertigmaß bearbeiten. Nur hochpräzise Schnittkanten – zum Beispiel Stempelführungen bei Stanzmatrizen – werden noch nachbearbeitet. Die Omax-Anlage schneidet wesentlich schneller als unsere Drahterodiermaschinen – dadurch haben sich unsere Durchlaufzeiten verkürzt und die Kapazität unserer Drahterodier- und Fräsmaschinen ist für anspruchsvollere Arbeiten frei geworden.«

Neben der hohen Genauigkeit und der Zeitersparnis bietet das System weitere Vorteile: Das Material erfährt keinerlei thermische Schäden – die Zuschnitte lassen sich ohne Aufhärtungen einfacher fräsen. Der Wasserstrahl hat meist einen Durchmesser unter einem Millimeter, so ermöglicht der kleine Schnittspalt eine optimale Ausnutzung der Materialplatten: Eng verschachtelt kann viel Material eingespart werden, nichts wird unnötig zerspant.

Während manche, vor allem ältere Wasserstrahlsysteme recht laut und schmutzig arbeiten, punkten die Omax-Systeme auch durch laufruhige und sparsame Direktkolbenpumpen (Antrieb über E-Motor ohne Ölhydraulik) und durch leisen Unterwasserschnitt – Omax-Schneidsysteme können so auch in die normale Fertigung integriert werden.

Nach Beladen wird der Wasserspiegel per Joystick im Schneidbecken einfach angehoben, damit der Zuschnitt leise und sauber unter Wasser erfolgt – es steigen kein Staub und keine Wasserdämpfe auf.

Fotos als Schneidvorlage

Die Omax-Software ermöglicht, sehr schnell und einfach Schneidprogramme zu erstellen – selbst Fotos können als Schneidvorlage eingelesen werden –, und häufige Konturen wie Flansche, Zahnräder, Zugproben können schnell mit wenigen Daten erstellt werden – das ganz ohne Programmierung.

»Uns hat auch die einfache und intuitive Bedienung der Omax-Anlage überzeugt: Die Software ist speziell für unerfahrene Bediener gemacht, viele Funktionen erledigt das System automatisch im Hintergrund. Oft müssen nur die gewünschte Schnittkantenqualität, das Material und die Dicke aus einer Datenbank ausgewählt werden – den Rest erledigt die Omax-Software«, erklärt Michael Breuer.

Omax hat das installierte CAD-CAM-System selbst entwickelt und speziell für das Wasserstrahlschneiden optimiert. Zeichnungen lassen sich aus allen gängigen Programmen importieren oder schnell an der Maschine selbst erstellen – hierbei helfen Makros und vorgegebene ›parametrische Konturen‹, zum Beispiel Zahnräder, Flansche, Zugproben, schnell über eine Eingabemaske . Neben den üblichen CAD-Daten wie DXF, DWG, Iges oder NC kann man sogar Adobe-Illustrator-Grafiken, Fotos und 3D-Volumenmodelle (Step, Inventor, Catia, Iges, ProE, NX, Solidworks et cetera) einlesen und als Schneidvorlage nutzen. Auch ermöglicht die Steuerungssoftware, Schriften und Zahlen nur oberflächig im Material zu gravieren oder Logos und Bilder als Relief ins Material zu ›radieren‹ – der Wasserstrahl schneidet das Material also nicht durch, sondern trägt nur Schichten ab.

Die beiden von Omax entwickelten Programme Layout (CAD-Zeichnungserstellung, Datenimport, Bearbeitung) und Make (Betriebssystem mit Schneidzeit- und Schneidkostenberechnung) können auf üblichen Windows-Rechnern installiert werden und enthalten viele automatische Funktionen, etwa importierte Zeichnungen säubern (doppelte Linien entfernen, Lücken schließen und so weiter), Auto-Pfad (Vorschlag der Bearbeitungsabfolge mit Erkennung von Innen- und Außenkonturen), Verschiebelinien einfügen (zum Beispiel um Aufmaß an Bohrungen vorzusehen), Konturen skalieren, spiegeln, glätten, kopieren ...

Ist die zu schneidende Kontur erstellt oder importiert worden, muss der Bediener nur noch die gewünschte Schneidqualität (Q1 bis Q5 – nach VDI) je Konturabschnitt auswählen (zum Beispiel grober Trennschnitt, Innenbohrung in höchster Güte) und die Materialdicke eingeben. Aus einer umfassenden und erweiterbaren Datenbank wählt er das Material, und die Steuerung errechnet automatisch alle notwendigen Schneidparameter, um die Bearbeitung zu starten.

Zur schnellen Kalkulation ist die automatische Schneidkostenberechnung sehr hilfreich – hier kann eine Zeichnung eingelesen und der Bearbeitungspreis sehr schnell und genau ermittelt werden. Der Bediener hinterlegt einen von außen nicht sichtbaren Kostensatz (Dienstleistungsstundensatz, Betriebskostensatz, et cetera), und die Steuerung zeigt sofort den Endpreis. Die Omax-Software simuliert hierbei nicht nur die Schneidzeit und -kosten, sondern berechnet in Echtzeit alle Verfahrwege und Steuerbefehle, so wie diese später von der Omax-Schneidanlage ausgeführt werden. Diese Omax-Software kann auch zur Arbeitsvorbereitung und zur Kalkulation mehrfach auf Windows-Rechnern installiert werden – für diese Zusatzlizenzen und für alle zukünftigen Software-Updates erhebt Innomax keine Gebühren, hohe Folgekosten entfallen also.

Michael Breuer: »Wir nutzen unsere Wasserstrahlschneidanlage nicht nur für den präzisen Werkzeug-, Maschinen- und Vorrichtungsbau, sondern bieten Unternehmen und Privatpersonen auch allgemeine Schneiddienstleistungen an. Neben Metallen können wir auf der Omax auch Kunststoff, Holz, Fliesen, Stein und vieles mehr bis zu einer Dicke von 150 Millimetern und bis zu ± 0,1 Millimetern genau schneiden. Dabei fertigen wir alle Kernbohrungen für Gewinde ab der Größe M4, alle Durchgangslöcher sowie Durchbrüche direkt auf der Maschine.«

Erschienen in Ausgabe: 03/2018