Geschichte des Wasserstrahlschneidens – Ursprünge des Wasserstrahlschneiders

Die Wasserstrahlschneidetechnologie ist eine der gebräuchlichsten Methoden, deren Anwendungen Sie in vielen verschiedenen Strukturen finden können - von hochwertigen Küchenmarmorplatten bis hin zu industriellen Werkzeugen und Prozessen.

Wenn man sich die Geräte anschaut, die das Wasserstrahlschneiden möglich machen, sieht das sehr ausgereift und hochwertig aus. Die Geschichte hinter dem Prozess ist jedoch älter, als Sie vielleicht gedacht haben.

Hier ist ein tieferer Einblick in die Ursprünge der Wasserstrahlschneidtechnologie und ihre Entwicklung seitdem:

Wer hat das Wasserstrahlschneiden erfunden?

Norman Franz wird das erste Patent für eine Wasserstrahlschneidemaschine zugeschrieben. Er war Professor an der University of British Columbia. Sein Prozess verwendete Wasser mit einem Druck von 10.000 psi.

Die Geschichte des Wasserstrahlschneidens hat ihre Wurzeln in der Mitte des 19. Jahrhunderts, wobei die früheste Anwendung das Entfernen von Ton- und Kiesablagerungen war. Die Verwendung von Wasserstrahlen für den Bergbau wird als hydraulischer Erosionsabbau bezeichnet.

Es gibt Fälle, in denen das Wasserstrahlschneiden sogar in den 1850er Jahren in Russland und Neuseeland zum Ausheben von Kohleminen verwendet wurde.

Abgewandelte Formen des Wasserstrahlschneidens wurden auch beim Goldbergbau eingesetzt, um die Goldadern von Erd- und Gesteinsverunreinigungen zu befreien. Der Wasserdruck für diese Anwendungen betrug nur etwa 800 psi. Tatsächlich gab der amerikanische Goldrausch dem Einsatz der Wasserstrahltechnologie für den Bergbau einen großen Schub.

Amerikanische und russische Ingenieure optimierten das Verfahren in den 1930er Jahren auch zur Reinigung von Gussteilen. Der Wasserdruck für diese Anwendungen war jedoch mit nur etwa 1500 psi immer noch nicht so hoch.

Wann wurden Wasserstrahlen erfunden?

Es gibt verschiedene Arten von Wasserstrahlschneidern. Diese Maschinen wurden zu verschiedenen Zeiten in der Geschichte entwickelt. Hier ist eine Zeitleiste für die Erfindung verschiedener Wasserstrahlschneider:

Wann wurde das reine Wasserstrahlschneiden entwickelt?

Die Geschichte des Wasserstrahls für den Bergbau gibt es seit den 1850er Jahren. Die praktische Anwendung des Wasserstrahlschneidens erfolgte jedoch in den 1930er Jahren durch Papierfirmen, um dicke Papierstapel zu schneiden.

Die erste aufgezeichnete Anwendung des Wasserstrahls war 1933, als eine Papierfirma in Wisconsin das Verfahren verwendete, um sich horizontal bewegende Papierstapel zu schneiden.

Wann wurde die abrasive Wasserstrahlbearbeitung entwickelt?

Die abrasive Wasserstrahltechnologie wurde hauptsächlich von einem ägyptisch-amerikanischen Ingenieur namens Mohamed Hashish entwickelt. Diese abrasiven Wasserstrahlschneider waren kommerziell sehr rentabel und fanden sehr schnell ihre Anwendung.

Während das abrasive Wasserstrahlschneiden vor Mohamed Hashish vorhanden war, war die Anwendung dieser Technologie nur auf das Nassstrahlen beschränkt. Mit der Entwicklung von Mohamed Hashish war es nun möglich, diese Anwendungen für Präzisionsschnitte zu erweitern.

Wann wurde die Flüssigkeitsstrahlbearbeitung entwickelt?

John Parsons improvisierte und entwickelte in den 1950er Jahren Verfahren zur Flüssigkeitsstrahlbearbeitung. Diese Maschinen bewerkstelligten die Bearbeitung mit einem Druck von 6900 bar. Sie wurden zum Schneiden von Luft- und Raumfahrtausrüstung und Kunststoffen eingesetzt.

Wann wurde der erste kommerzielle Wasserstrahlschneider eingeführt?

Wasserstrahlschneider wurden in den 1970er Jahren auf dem kommerziellen Markt verfügbar, eingeführt von der Bendix Corporation.

Zeitleiste der Entwicklungen beim Wasserstrahlschneiden

Hier ist eine kurze Geschichte der Entwicklung der Wasserstrahlschneidetechnologie:

1930-1940

• Niederdruck-Wasserstrahl-Schneidsysteme wurden für das Schneiden und Verarbeiten in Papierpatentunternehmen eingesetzt. Die Technologie zur Verwendung eines Wasserstrahls zum Schneiden von Papier wurde von Leslie Tirrell und Elmo Smith entwickelt.
• Während frühere Wasserstrahlschneidetechnologien, die im Bergbau verwendet wurden, sehr breite Strahlströme hatten, sahen die neuen Wasserstrahlschneider in den 1930er Jahren die Entwicklung von schmalen Strahlen des Wasserstrahlstrahls.
• Zu dieser Zeit bestand das Hauptproblem darin, eine zuverlässige Hochdruckpumpe zu finden, die einen ausreichenden Wasserdruck erzeugen konnte.

1940-1950

• Der Wasserdruck in Wasserstrahlschneidern wurde erhöht und das Schneidverfahren im Automobil- und Luftfahrtbereich angewendet.

1950-1960

• Im Jahr 1956 entwickelte Carl Johnson, der für Durox International in Luxemburg arbeitete, die Technologie, damit sie zum Schneiden von weichen Kunststoffformen angewendet werden konnte.
• Im Jahr 1958 entwickelte ein Luftfahrtingenieur Wasserstrahlschneider, die einen Druck von 100.000 PSI (6.900 bar) liefern konnten. Diese Schneidgeräte wurden zum Schneiden von Luft- und Raumfahrtmaterialien und Kunststoffen eingesetzt. Diese Technologie nutzte Hyperschall-Flüssigkeitsstrahlen, die auch Legierungen, einschließlich Edelstahl, durchdringen konnten.
• Während das Hochdruckwasser beim Schneiden durch harte Materialien effektiv war, brachte es auch das Problem der Delaminierung von Materialien mit sich. Daher waren weitere Modifikationen im Prozess erforderlich.
• Norman Franz probiert Initialläufe einer Abrasiv-Wasserstrahlmaschine aus. In seinen Experimenten wurde ein abrasiver Wasserstrahl verwendet, um Bauholz zu schneiden.

1960-1970

• Wasserstrahlschneiden wurde zum Schneiden von Stein, Metall und Polyethylen eingesetzt. Der Druck dieser Wasserstrahlschneider war geringer (ca. 4000 bar).
• Im Jahr 1962 experimentierte ein Ingenieur von Union Carbide namens Philip Rice mit der Verwendung von pulsierenden Wasserstrahlschneidern, die mit einem Druck von etwa 50.000 psi arbeiteten.

1970-1980

• Bendix Corporation brachte ein kommerzielles Wasserstrahlschneidsystem auf den Markt, das auf dem Markt erhältlich war. Der große Erfolg dieser Schneidgeräte waren die von Bendix entwickelten Wasserstrahldüsen aus Korundkristall. Diese Öffnungen konnten sehr hohen Wasserdrücken standhalten.
• Mohamed Hashish entwickelt ein langlebiges Wasserstrahldüsenkonzept, das dem Prozess des abrasiven Wasserstrahlschneidens standhalten kann. Es hat die Branche revolutioniert und macht das abrasive Wasserstrahlschneiden für eine Vielzahl von Materialien verfügbar

1980-1990

• Boride Corp entwickelt abrasive Wasserstrahlschneiddüsen aus keramischem Wolframkarbidmaterial.
• Ingersoll-Rand wurde einer der größten Anbieter von abrasiven Wasserstrahlschneidern.

1990-2000

• Omax führt ein Bewegungssteuerungssystem für Wasserstrahlschneider ein, das den Wasserstrahl bewegen kann.

2000-2010

• Entwicklung des Zero-Tapper-Wasserstrahlschneidens, das die Genauigkeit des Prozesses verbessert.
• Entwicklung eines mehrachsigen Wasserstrahls, der komplexe Einschnitte im Werkstück erzeugen könnte.

2010 bis heute

• Das Wasserstrahlschneiden umfasst eine sechsachsige Einrichtung, die es diesen Maschinen ermöglicht, noch anspruchsvollere Formen zu erstellen.
• Bereitstellung von Tonnen unterschiedlicher Software, die mit Wasserstrahlschneidern kompatibel sind. Diese Software enthält vorinstallierte Profile für gängige Schnittformen.

Wasserstrahlschneidtechnologien der Zukunft

Einer der neuesten Trends beim Wasserstrahlschneiden ist die Entwicklung kleinerer Wasserstrahlschneider. Kleinere Schneidemaschinen stellen sicher, dass Verarbeiter das Wasserstrahlschneiden in ihre bestehende Werkstatt integrieren können, ohne sich Gedanken über den Platzbedarf machen zu müssen.

Die Entwicklung kleinerer Wasserstrahlschneider bietet auch die Möglichkeit, dass kleine Hersteller die Technologie anstelle von Fachgeschäften anbieten.

Auch die Geschwindigkeit des Wasserstrahlschneidens ist einer der Faktoren, die verbessert werden. Dies kann durch eine Erhöhung des Wasserdrucks und den Einsatz effizienterer Software sowie einer hohen Rechenleistung erreicht werden.

Ein weiterer Bereich, in dem sich die Technologie verbessert, besteht darin, die Grenzen der im Prozess verwendeten Ultrahochdruck-Wasserpumpe zu erweitern. Diese Ultrahochdruck-Wasserpumpe sprengt die Grenzen der Technologie und macht sie selbst für die dicksten Materialien verwendbar.

Endnoten

Auch wenn es das Wasserstrahlschneiden bereits seit mehr als einem Jahrhundert gibt, entwickelt sich das Verfahren immer noch ständig weiter. Jede Industrie verwendet das Wasserstrahlschneiden direkt oder verwendet Produkte, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden.

Wenn wir uns die zukünftigen Trends ansehen, wird es nicht überraschen, Wasserstrahlschneider in den Fließbändern der meisten Hersteller zu finden. Die Anwendung des Verfahrens auf fast alle Materialien trägt zur hohen Nachfrage nach diesen Maschinen bei.