Wasserstrahlschneiden ist heute ein gängiges Verfahren zur Bearbeitung von Naturstein, Neolith®, Emperor® und Compac® Quarzagglo geworden. Der Magna Beratungsservice hat diese Technik unter die Lupe genommen.

Wie hat es angefangen?
Eigentlich ist es eine Erfindung, die aus dem Bergbau kam. Bereits in den Goldminen von Kalifornien hat man Druckpumpen eingesetzt um die Goldadern von Sand und Steinen zu trennen. In den 30er Jahren wurden zuerst mit kleinen Druckpumpen Gußteile gesäubert und sogar schon entgratet. Der Druck lag bei ca. 100 bar. Erst durch ein Patent des Forstingenieurs Norman Franz, der mit 700 bar Holz schneiden konnte, kam Bewegung hinzu. Anfang der 70er Jahren kam Dr. Mohamed Hashish von der Fa. Flow Research auf die Idee, abrassive Teilchen in den Wasserstrahl zuzufügen. Das ist der Ursprung der heutigen modernen Wasserstrahlmaschinen für Naturstein, Neolith® und Compac®.

Wie wird das Material abgetragen?
Bei harten Materialien wie Naturstein werden durch den Druck Mikrorisse erzeugt, ähnlich wie beim reinen Sandstrahlen, nur feiner. Diese Risse „verbinden“ sich und lösen dann das Material ab. Das Wasser spült zudem die „Reste“ weg. Es werden somit mikroskopisch kleine Partikel abgetragen. Ein Nebeneffekt sind die Scherkräfte durch das „wegfließende“ Wasser.

Warum zeigen sich Rillen und Schrägen an den Kanten?
Je tiefer der Strahl eindringt, desto mehr „Abraum“ muß beseitigt werden, der einen Teil der eingesetzten Energie sozusagen abfedert. Die Reibung an der Werkstoffkante fängt ebenfalls Energie auf. Beide Faktoren sind für das auftretende „Rillenmuster“ an der Kante verantwortlich. Ab einer gewissen Materialstärke sind die Reibungskräfte und der Abstandsverlust zu groß um eine effektive Schnittleistung zu bekommen und man muß dann herkömmliche Methoden verwenden.

Kann man den Winkelfehler minimieren?
Der sogenannte Winkelfehler nimmt ab
– je kleiner der Abstand zum Werkstück ist
– je gleichmäßiger der Sand ist
– je dünner das Material ist
– je härter / dichter der Stein ist
– je gleichmäßiger der Stein ist
– je besser der Fokus / Zustand der Düse ist

Was beeinflußt die Leistung ohne „Sandzugabe“?
Die Strahlleistung am Düsenausgang kann wie folgt berechnet werden:
P = p*A*V³/2, wobei p=die Dichte der Flüssigkeit, A = Querschnitt der Düse und V= die Strahlgeschwindigkeit der Düse ist.
Daraus resultiert, dass die Leistung im Wesentlichen vom Druck und dem Querschnitt der Düse abhängt. Je höher der Querschnitt, desto breiter und ungenauer der Schnitt, desto ungenauer wird dementsprechend die Fokussierung. Durch den Kavitationseffekt werden die Düsenspitzen mikroskopisch abgetragen, je höher der Druck wird. Hinzu kommt natürlich der abrassive Effekt des Strahlguts. Die Düsen sind Verschleißteile und müssen regelmäßig kontrolliert werden.

Was ist Kavitation?
Ganz einfach, wenn Flüssigkeiten komprimiert werden und sie schlagartig (am Düsenausgang) Druck „verlieren“ entstehen kleine Wasserblasen, die dann wieder „platzen“. Dadurch entstehen Druckstöße, die mikroskopisch kleine Teilchen aus dem Düsenmaterial reissen.

Wie kommt das Strahlgut in die Düse?
Es funktioniert ähnlich wie ein Vergaser. Das Strahlgut wird, wie Benzin von der Luft, durch den Unterdruck, der an der Zufuhrtstelle entsteht „angesaugt“ und mittransportiert.

Kann man jeden Naturstein schneiden?
Nein, je inhomogener ein Material ist, desto schwieriger wird es. Kalksteine mit Lehmadern platzen weg, da die Lehmanteile ausgeschwemmt werden. Das betrifft auch Materialien, die mit einem Gewebe hinterklebt wurden wie Neolith® 6mm+ oder Walt Green.

Sind die Einstellungen für jedes Material anders?
Ja, da ist dann die Erfahrung des jeweiligen Maschinisten gefragt. Bei Standardsteinen, wie Rosa Beta oder Impala kann man das problemlos wiederholen.

Wie ist das bei Compac® oder Neolith®?
Compac® Quarzagglo ist relativ homogen. Bei Neolith® kommt es auf die einzelne Sorte an. Neolith® gibt im Handbuch für Wasserstrahlschnitt einen Druck von 2800 bar und 400 gr Sand als Standardeinstellung an. Je nach Maschine und Bediener kann das aber variieren. Einige Kunden schneiden z. B. Arctic White mit 3300 bar und 330 gr Strahlgut und haben dadurch weniger „Abplatzungen“ oder Rissbildungen. Andere fahren bei helleren Sorten langsamer.

Gibt es eine Möglichkeit die Erfahrungen auszutauschen?
Ja, auf Facebook gibt es die Gruppe „Magna Beratungservice“, bei der sich alle Interessierten anmelden können um Erfahrungen mit den einzelnen Materialien auszutauschen. Betreut wird die Gruppe von Herrn Fahrenkrog. Es kann dann ein eigener Newsletter erstellt werden, in dem statistisch die Daten verarbeitet werden. Diese würde dann nur an die Teilnehmer gehen.