Fokussierrohr und Adapter des neuen Wasserstrahl-Schneidkopfs: Das vom Fraunhofer IPT entwickelte Adaptersystem beschleunigt die Wartung und senkt die Kosten von Hochdruckwasserstrahl-Anlagen.  Foto: Fraunhofer IPT
Fokussierrohr und Adapter des neuen Wasserstrahl-Schneidkopfs: Das vom Fraunhofer IPT entwickelte Adaptersystem beschleunigt die Wartung und senkt die Kosten von Hochdruckwasserstrahl-Anlagen. Foto: Fraunhofer IPT

Schneidköpfe von Hochdruck-Wasserstrahlanlagen sind anfällig für
Verschmutzungen und Schäden; sie auszuwechseln ist zeitaufwändig, die
Neuanschaffung kostspielig. Das Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat auf der Basis eines Modells der
Ridder GmbH einen Schneidkopf entwickelt, der deutlich unempfindlicher
gegenüber Verschleiß, Bruch, Verrutschen und Verspannen des Fokussierrohrs
ist als Standardmodelle.

Bei der Hochdruck-Wasserstrahlbearbeitung wird Material vom Bauteil durch
abrasive Partikel abgetragen, die in einem Schneidkopf dem Hochdruck-
Wasserstrahl beigemischt werden. Das Wasser-Partikel-Gemisch bündelt eine
Hochdruckdüse mit einem Fokussierrohr zu einem Strahl. Das Fokussierrohr
ist damit ein Verschleißteil, das regelmäßig ausgewechselt werden muss.
Das Auswechseln des Fokussierrohrs birgt jedoch die Gefahr, dass die
Kontaktfläche zwischen Rohr und Schneidkopf durch abrasive Partikel
beschädigt wird und der komplette Schneidkopf ausgetauscht werden muss.

Während der Materialbearbeitung kann es außerdem passieren, dass das
Fokussierrohr durch Kollision mit dem Bauteil bricht, oft sogar direkt am
Schneidkopfansatz. Auch kann das Rohr an der Schnittstelle zum Schneidkopf
verrutschen und verspannen und muss mit viel Aufwand neu eingerichtet
werden.

Mit dem modifizierten Schneidkopf, den die Ingenieure des Fraunhofer IPT
entwickelt haben, wird der Wechsel der Fokussierrohre nun deutlich
einfacher und weniger fehleranfällig: Ein speziell entworfener Adapter
erleichtert die Montage, das Fixieren und die Voreinstellung; Verrutschen
und Verspannen gehören damit der Vergangenheit an.

Modulares Adaptersystem für den Schneidkopf hilft, Kosten zu senken

Da die Schnittstelle zwischen Schneidkopf und Fokussierrohr innerhalb des
Adapters liegt, ist der Schneidkopf auch vor Schäden durch Kollisionen und
abrasive Kontamination geschützt. Kollidiert das Fokussierrrohr mit dem
Werkstück, müssen lediglich der Adapter und das Rohr ersetzt werden und
nicht der komplette Schneidkopf. Da der Adapter deutlich kostengünstiger
als ein kompletter Schneidkopf ist, lässt sich auf diese Weise viel Geld
einsparen. Ein weiterer Vorteil des Adaptersystems ist, dass
Fokussierrohre unterschiedlicher Durchmesser und Hersteller eingebaut
werden können.

Im nächsten Schritt entwickelt das Forscherteam des Fraunhofer IPT eine
neue Ausbaustufe des Schneidkopfes: Diese soll den automatisierten Wechsel
von Fokussierrohren im laufenden Betrieb ermöglichen – ähnlich dem
Werkzeugwechsel an konventionellen Bearbeitungszentren in der Zerspanung
und ein weiterer Schritt hin zum weitgehend automatisierten Betrieb des
Wasser-Abrasivstrahl-Schneidens.