Wasserstrahlschneiden: Eine bewährte Geschichte von Innovation und Präzision

Wasserstrahlschneidetechnologie ist eine der gängigsten Methoden, deren Anwendungen Sie in vielen Strukturen finden – von hochwertigen Küchenmarmorplatten bis zu industriellen Werkzeugen und Prozessen.

Betrachtet man die Ausrüstung, die Wasserstrahlschneiden ermöglicht, wirkt sie sehr raffiniert und high-end. Doch die Geschichte dahinter ist älter, als Sie vielleicht dachten.

Hier ein tieferer Einblick in die Ursprünge der Wasserstrahlschneidetechnologie und ihre Entwicklung:

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 Verfahren nutzte Wasser mit 10.000 psi Druck.

Die Geschichte des Wasserstrahlschneidens reicht bis ins mittlere 19. Jahrhundert zurück, mit der frühesten Anwendung zur Entfernung von Ton- und Kiesablagerungen. Die Nutzung von Wasserstrahlen für den Bergbau wird als hydraulische Erosionsförderung bezeichnet.

Es gibt Belege für Wasserstrahlschneiden bereits in den 1850er Jahren in Russland und Neuseeland zum Ausheben von Kohlegruben.

Modifizierte Formen wurden in den 1930er Jahren von amerikanischen und russischen Ingenieuren auch zum Reinigen von Gussteilen genutzt – noch bei niedrigem Druck von nur ca. 1500 psi.

Wann wurden Wasserstrahlen erfunden?

Es gibt verschiedene Typen von Wasserstrahlschneidern, die zu unterschiedlichen Zeiten entwickelt wurden. Hier ein Zeitstrahl:

Wann wurde reines Wasserstrahlschneiden entwickelt?

Wasserstrahlgeschichte reicht bis in die 1850er für Bergbauzwecke. Die praktische Anwendung zum Schneiden fand in den 1930er Jahren durch Papierfirmen statt, die dicke Papierstapel schnitten.

Die erste dokumentierte Anwendung war 1933, als eine Papierfirma in Wisconsin das Verfahren zum Schneiden horizontal bewegter Papierstapel einsetzte.

Wann wurde abrasives Wasserstrahlschneiden entwickelt?

Abrasives Wasserstrahlschneiden wurde maßgeblich vom ägyptisch-amerikanischen Ingenieur Mohamed Hashish entwickelt. Diese Schneider waren kommerziell sehr tragfähig und fanden schnell Anwendung.

Zwar gab es abrasives Wasserstrahlschneiden vor Hashish, doch die Anwendung beschränkte sich auf Nassstrahlen. Durch Hashishs Entwicklung wurde die Erweiterung auf Präzisionsschnitte möglich.

Wann wurde Flüssigstrahlbearbeitung entwickelt?

John Parsons entwickelte Flüssigstrahlbearbeitungsmethoden in den 1950er Jahren. Diese Maschinen arbeiteten mit 6900 bar Druck und wurden für Luftfahrtausrüstung und Kunststoffe eingesetzt.

Wann wurde der erste kommerzielle Wasserstrahlschneider eingeführt?

Wasserstrahlschneider kamen in den 1970er Jahren durch die Bendix Corporation auf den Markt.

Zeitstrahl der Wasserstrahlschneiden-Entwicklungen

Kurze Geschichte der Entwicklung der Wasserstrahlschneidetechnologie:

1930–1940

• Niederdruck-Wasserstrahlsysteme wurden in Papierpatentfirmen zum Schneiden und Verarbeiten eingesetzt. Die Technologie zum Papierschneiden mit Wasserstrahl wurde von Leslie Tirrell und Elmo Smith entwickelt.
• Während früheres Wasserstrahlschneiden für den Bergbau sehr breite Strahlen nutzte, sahen die 1930er die Entwicklung schmaler Wasserstrahlstrahlen.
• Das Hauptproblem: eine zuverlässige Hochdruckpumpe zu finden, die ausreichenden Wasserdruck erzeugte.

1940–1950

• Wasserdruck in Wasserstrahlschneidern wurde erhöht und das Verfahren in der Automobil- und Luftfahrtbranche angewendet.

1950–1960

• 1956: Carl Johnson (Durox International, Luxemburg) innovierte die Technologie für das Schneiden weicher Kunststoffformen.
• 1958: Ein Luftfahrtingenieur entwickelte Wasserstrahlschneider mit 100.000 PSI (6900 bar). Eingesetzt für Luftfahrtmaterialien und Kunststoffe. Hyperschall-Flüssigstrahlen durchdrangen Legierungen inkl. Edelstahl.
• Hoher Wasserdruck war effektiv für harte Materialien, verursachte aber Delaminierung. Weitere Modifikationen waren nötig.
• Norman Franz testete erste Versuche mit abrasivem Wasserstrahl – zum Schneiden von Holz.

1960–1970

• Wasserstrahlschneiden wurde für Stein, Metall und Polyethylen angewendet. Druck: ca. 4000 bar.
• 1962: Philip Rice (Union Carbide) experimentierte mit pulsierenden Wasserstrahlschneidern bei ca. 50.000 psi.

1970–1980

• Bendix Corporation brachte ein kommerzielles Wasserstrahlschneidsystem auf den Markt. Der Durchbruch: Korundkristall-Wasserstrahldüsen, die extrem hohe Drücke standhielten.
• Mohamed Hashish entwickelte ein langlebiges abrasives Wasserstrahldüsenkonzept, das den Prozess revolutionierte und abrasives Schneiden für vielfältige Materialien verfügbar machte.

1980–1990

• Boride Corp entwickelte abrasive Wasserstrahldüsen aus Keramik-Wolframkarbid.
• Ingersoll-Rand wurde einer der Hauptanbieter für abrasive Wasserstrahlschneider.

1990–2000

• Omax führte ein Bewegungssteuerungssystem für Wasserstrahlschneider ein, das den Wasserstrahl bewegen konnte.

2000–2010

• Entwicklung von Null-Konizität-Wasserstrahlschneiden, das die Genauigkeit verbesserte.
• Entwicklung von Mehrachsen-Wasserstrahl für komplexe Werkstückschnitte.

2010–Gegenwart

• Wasserstrahlschneiden integriert Sechs-Achs-Fähigkeiten für noch anspruchsvollere Formen.
• Zahlreiche kompatible Softwarelösungen mit vorprogrammierten Profilen für gängige Schnitte und individuellen Designs.

Zukünftige Wasserstrahlschneidetechnologien

Ein aktueller Trend: Entwicklung kleinerer Wasserstrahlschneider. Kleinere Geräte ermöglichen Fertigern die Integration ohne Platzsorgen.

Kleinere Schneider eröffnen auch Kleinserienfertigern die Technologie statt nur Spezialbetrieben.

Die Schneidgeschwindigkeit wird ebenfalls verbessert – durch Erhöhung des Wasserdrucks, effizientere Software und höhere Rechenleistung.

Ein weiterer Verbesserungsbereich: Ultrahocdruck-Wasserpumpen, die die Technologiegrenzen verschieben und selbst dickste Materialien bearbeitbar machen.

Fazit

Obwohl Wasserstrahlschneiden seit über einem Jahrhundert existiert, entwickelt sich der Prozess stetig weiter. Jede Industrie nutzt es direkt oder Produkte, die damit gefertigt wurden.

Blickt man auf zukünftige Trends, wäre es nicht überraschend, Wasserstrahlschneider in den Montagelinien der meisten Hersteller zu finden. Die Anwendbarkeit auf fast alle Materialien treibt die hohe Nachfrage.