Ein Pionier der Wasserstrahltechnik
Das Unternehmen Omax im Fokus
Die Entwicklung der Wasserstrahltechnik ist eine extrem spannende Geschichte, in der mehrere Unternehmen den Weg bestimmten. Ein wichtiger Schrittmacher unter diesen Pionieren ist ohne Zweifel das US-Unternehmen Omax, das heute zu den führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Wasserstrahltechnik zählt.
Das Wasserstrahlschneiden von Metallen ist eine noch relativ junge Technologie, obwohl der Wasserstrahl selbst als Werkzeug schon lange bekannt ist – wurde er doch bereits im frühen 20. Jahrhundert im Bergbau beispielsweise zum Abtragen von Kies- und Tonablagerungen eingesetzt. Damals wurde mit Drücken von rund 100 bar gearbeitet und reines Wasser genutzt. Mitte der 1970er Jahre wurden Hochdruckpumpen entwickelt, die in der Lage waren, Drücke von über 1 000 bar zu erzeugen, was es ermöglichte, Teile zu trennen, die empfindlich auf Zerspanungswärme reagierten. Dazu gehören beispielsweise Faserverbund- und Schichtwerkstoffe.
1974 wurde erstmals Sand dem Wasserstrahl beigemischt, um dessen Wirkungsgrad zu steigern. Der Erfolg war enorm, war es nun doch möglich, Metalle zu schneiden. Diese Innovation verhalf dem Wasserstrahlschneiden in industriellen Anwendungen zum Durchbruch.
Der Flugzeugbauer Boeing half aus Eigeninteresse bei der Finanzierung der neuen Entwicklung – dessen Entwicklungsleiter John Olsen leitete dieses ausgegliederte Vorhaben. Nach mehreren erfolgreichen Jahren entschieden sich die Herren Olsen, Cheung und andere, einem internen Ruf folgend, nun Präzision in diese Technologie zu bringen. Es folgte die Geburtsstunde von OMAX. Das Unternehmen wurde 1993 mit dem Anspruch gegründet, das Präzisionswasserstrahlschneiden im (Stanz-)Werkzeugbau zu implementieren, um die Prozesse Drahterodieren und Fräsen wirtschaftlich sinnvoll zu ergänzen – dies ist überzeugend gelungen!
John Olsen entwickelte Anlagen, die dickeres, hartes Material bearbeiten konnten, unter statt über Wasser schnitten – um den Arbeitslärm zu vermindern – begleitet von einer PC-Software, deren Intelligenz es unnötig macht, über Facharbeiter zu verfügen, die sich viel Wissen über das Wasserstrahlschneiden aneignen müssen. Seine Maschinen sollten sauber, präzise, leise und einfach zu bedienen sein. Zudem war ihm wichtig, ein Komplettsystem anzubieten, das nach dem Aufstellen und Rüsten sofort den Betrieb aufnehmen konnte. Dies ist mit mehr als bisher 6 000 Installationen sehr gut gelungen.
Vom Start weg erfolgreich
Schon zum Start im Jahre 1993 wurde begonnen, sich nach Vertriebspartnern umzusehen. Es wurde ein Netzwerk an Händlern aufgebaut, zu dem seit 2003 die Innomax AG gehört, die in Mönchengladbach ihren Sitz hat, und in einem eigenen, im Jahre 2011 gekauften Gebäude residiert, in dem Büros und die Fertigung integriert sind. Dieses Unternehmen bietet Anwenderberatung, Verkauf und Service rund um Omax-Wasserstrahlanlagen. Doch werden auch Lohnarbeiten offeriert, die als zweites Standbein dienen.
Für dieses zweite Standbein stehen unter anderem Omax-Wasserstrahlschneidmaschinen, Drahterodiermaschinen, Schleifmaschinen, Bearbeitungszentren sowie CNC-Drehmaschinen zur Verfügung. Die in der Fertigungshalle vorgenommene räumliche Nähe der Wasserstrahlmaschinen zu den anderen Werkzeugmaschinen demonstriert, dass es problemlos möglich ist, Wasserstrahlmaschinen von Omax in eine Fertigungsumgebung zu integrieren. Es muss nicht befürchtet werden, dass teure Kabinen oder Umbauten nötig werden, um die Wasserstrahltechnik in einer Halle nutzen zu können.
Dies gilt allerdings nur dann, wenn – wie bei den Omax-Maschinen – das Schneiden unter Wasser stattfindet, da ansonsten die in die Umgebungsluft eingebrachten Wasserstrahlpartikel sich auf den anderen Maschinen absetzen und diese schädigen können. Beim Schneiden unter Wasser werden diese gebunden, können demnach nicht in die Luft steigen. Das Schneiden unter Wasser hat zudem den Vorteil, dass der erzeugte Schalldruck wesentlich geringer ist, als wenn das Schneiden über Wasser stattfinden würde.
Innovative Technik
Interessant ist die dahinterstehende Technik, die es ermöglicht, in relativ kurzer Zeit den Wasserpegel fallen oder steigen zu lassen, je nachdem, ob man ein Teil zur Bearbeitung aufspannen oder Teile nach der Bearbeitung entnehmen möchte. Hier haben die Omax-Konstrukteure eine Anleihe bei der U-Boot-Technik gemacht, wo mithilfe von Druckluft die im U-Boot installierten Wassertanks entsprechend gefüllt oder geleert werden können, was das U-Boot absinken oder auftauchen lässt.
Ähnlich wird in Omax-Maschinen der Pegel des Wasserbehälters reguliert: Wird Druckluft in den dafür zuständigen Behälter gepumpt, steigt der Wasserpegel, wird der Druckluftbehälter entspannt, so fällt er wieder. Überhaupt haben sich die Omax-Ingenieure eine ganze Reihe von Ideen einfallen lassen, damit die Wasserstrahltechnik zuverlässig und auch mannlos funktioniert. Sie haben beispielsweise Frischmaterialbehälter konstruiert, die sich bequem per Hallenkran mit 1 000 Kilo-Sandsäcken füllen lassen und den Schneidsand per Druckluft zuverlässig zur Wasserstrahlanlage transportieren, wo er mit Wasser vermischt wird und mit bis zu 4 100 bar auf das zu bearbeitende Werkstück trifft. Ein Sensor gibt Alarm, wenn der Behälter sich dem Minimum nähert, was die Unterbrechung des Schneidstrahls zur Folge hätte. So aber bleibt genug Zeit, neuen Sand in den Behälter einzufüllen.
Verbrauchter Schneidsand sammelt sich zusammen mit dem vom zu bearbeitenden Teil abgetrennten Material am Boden der Wasserstrahlanlage an. Für dessen Entfernung wurde eine kombinierte Spül- Absaugvorrichtung konstruiert, die es ermöglicht, während des Betriebs den Sand vom Maschinenboden abzusaugen. Dabei wirbelt einströmendes Wasser den am Boden liegenden Sand auf, während dieser im gleichen Augenblick von einer Saugdüse abgesaugt wird. Der abgesaugte Sand wird in ein Filterbecken geleitet, wo das Wasser gefiltert und entweder erneut in den Brauchwasserkreislauf eingespeist oder in den Abwasserkanal entsorgt wird.
Die Führungen der Wasserstrahlanlagen sind sauber abgedeckt, sodass Sand keine Chance hat, schädlich aktiv zu werden. Damit die Teile mit einer Genauigkeit von bis zu 0,02 Millimeter gefertigt und bei Bedarf Fasen und Hinterschnitte hergestellt werden können, hat Omax zwei Schneidköpfe entwickelt, die sogar beide an einer Maschine zum Einsatz kommen können. Ihre Namen lauten Tilt A-Jet und A-Jet . Ersterer ist für Präzisionsschnitte gedacht, während das zweite Modell dank eines großen Schwenkwinkels von 60 Grad sich für Fasen und Hinterschnitte empfiehlt.
Ein absolutes Highlight ist auch die allen Omax-Maschinen beigelegte Software, die das Programmieren von Konturen zu einer entspannten Sache macht. Damit können nicht nur Linien und Rechtecke, sondern auch komplizierte Konturen, wie etwa Lochkreise, Zahnstangen, Kettenräder oder Zahnräder mit wenigen Klicks konstruiert werden. Wer schon einmal das „Vergnügen„ hatte, ein Zahnrad über Formeln oder per CAD-System zu konstruieren, der weiß solchen Komfort sehr zu schätzen.
Doch das ist noch nicht alles: Sogar Formeln können in ein Wasserstrahlschneidprogramm umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine Sinuskurve zu erzeugen, die wirklich einwandfrei ausgeführt ist, da keine Annäherung per CAD-Konstruktion erfolgt. Und wer öfters gleiche Teile Wasserstrahlschneiden muss, die sich nur in der Größe unterscheiden, der kann parametrische Konturen erzeugen, die danach nur mehr mit Werte gefüllt werden müssen, um solche Teile künftig in ungeschlagener Geschwindigkeit zu programmieren. Ganz nebenbei sei erwähnt, dass die Omax-Software berechnet, wie lange es dauert, bis ein Teil ausgeschnitten ist und wie hoch die Herstellkosten einschließlich aller Verbrauchsmaterialien liegen würden. Dies ist eine optimale Möglichkeit für die Abgabe aussagekräftiger und korrekter Angebote.
In der Software ist ein ausgewachsenes CAD-System integriert, das es erlaubt, selbst außergewöhnliche Aufgaben elegant zu lösen. So ist es beispielsweise problemlos möglich, ein Wappen von einem Gegenstand per Handy abzufotografieren und dieses zu vektorisieren. Die Vektoren können anschließend genutzt werden, um ein Wasserstrahlprogramm zu erstellen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, alte, nur auf Papier existierende Familienwappen in eine Skulptur aus Metall umzuwandeln. Eine Möglichkeit, die wohl nicht zuletzt für innovative Schlossereien von hohem Interesse ist.
Es ist mit der Software sogar möglich, echte 3D-Strukturen in Metallplatten einzuarbeiten. Möglich macht dies eine raffinierte Regelung der Verfahrgeschwindigkeit. Dadurch wird verhindert, dass der Wasserstrahl komplett durch das Material hindurchgeht. Unterschiedliche Geschwindigkeit ergibt unterschiedliches Eindringen in das Material. Auf diese Weise sind durchaus hochaufgelöste Reliefs möglich, die für Markierungen und künstlerische Objekte taugen.
Und das Beste ist, dass Omax allen Käufern seiner Maschinen jede Weiterentwicklung der Omax-Software als kostenloses Update zur Verfügung stellt. Veraltete Omax-Anlagen sind daher auf dem Gebrauchtmaschinenmarkt nicht zu finden. In einer Zeit, wo immer mehr Unternehmen ihre Software nur mehr als monatlich zu bezahlende Miet-Variante zur Verfügung stellen, ein deutliches Signal, dass Kundenbindung auch auf angenehme Art erfolgen kann.
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Diesen Artikel finden Sie auch in Ausgabe 1/2019 unseres Fachmagazins Welt der Fertigung auf Seite 90. Zum besagten Heft führt ein Klick auf den nachfolgenden Button!
