Mit Fantasie in die 3. Dimension

Immer mehr Wasserstrahler erkennen, dass die 3. Dimension noch erhebliche Potenziale bietet – sowohl was das Teilespektrum angeht als auch hinsichtlich der Geschäftsmöglichkeiten. Mit viel Fantasie suchen und finden sie neue Einsatzmöglichkeiten der Technik, und die Anlagenhersteller entwickeln ihre Produkte weiter, so dass das 3D-Schneiden noch vielseitiger, präziser und kosteneffizienter wird. Dadurch wachsen die Einsatzbereiche für die Technologie. Aber nicht jeder Anwender hat schon die Auftragslage, um eine reine 3D-Schneidanlage im Tagesgeschäft wirtschaftlich einzusetzen. Deshalb bieten Unternehmen wie STM Stein-Moser im österreichischen Eben oder Bystronic in Niederönz in der Schweiz Lösungen an, mit denen sich konventionelle 2D-Anlagen mit 3D-Technik erweitern und auch im Mischbetrieb nutzen lassen.

Ein Beispiel dafür ist die variable 2D-Maschinenplattform ByJet Flex von Bystronic, die jetzt mit einem modularen 3D-Schneidkopf aufgerüstet werden kann. Damit eröffnen sich neue Geschäftsfelder, gleichzeitig bleibt aber die Möglichkeit für Wettbewerbsfähigkeit im 2D-Schneidgeschäft bestehen. Auf diese Weise können Anwender die Auftragslage für das 3D-Schneiden schrittweise aufbauen. Immer wenn der Einsatz eines 3D-Schneidkopfes nötig ist, kann die ByJet Flex umgerüstet werden. Das variable Maschinenkonzept ermöglicht selbst im Tagesgeschäft den schnellen Wechsel.

Die Wasserstrahlschneidanlage kann mit bis zu zwei 3D-Schneidköpfen bestückt werden, die parallel arbeiten. Damit erhöht sich nicht nur das Anwendungsspektrum, sondern auch die Produktivität. Bei kleineren Auftragslagen kann aber auch nur ein 3D-Schneidkopf eingewechselt werden. Dieser lässt sich auch auf mehreren Maschinen des gleichen Typs verwenden. Der Schneidkopfwechsel ist laut den Schweizern für den Anwender ohne größeren Aufwand zu erledigen.

Das sichere Einbinden der 3D-Technologie wird auf der ByJet Flex durch ByMotion möglich. Die von Bystronic entwickelte Steuerung regelt alle Schneidanwendungen auf der Maschinenplattform und vereinfacht den schnellen Wechsel zwischen 2D- und 3D-Anwendungen. Beim Tausch des Schneidkopfes erkennt ByMotion automatisch den neu aufgesetzten 3D-Schneidkopf und passt unter anderem die Schneidbereichsbegrenzungen an die Neigung des 3D-Schneidkopfes an. ByMotion unterstützt den Anwender auch mit einer automatisch kalibrierenden Höhensensorik. Fürs erfolgreiche 3D-Schneiden ist die genaue Lage des Schneidkopfes zur Werkstückoberfläche entscheidend. Steht der um 45° geneigte Schneidkopf zu hoch über dem Werkstück, wird das Teil zu groß. ByMotion verhindert das.

Der neue 3D-Schneidkopf arbeitet mit einer kontinuierlichen Höhenabtastung. Damit folgt er der Oberfläche des Werkstücks, um einen konstant bleibenden Abstand zwischen Schneiddüse und Werkstück zu halten. Abweichungen, die durch verbogene Blechtafeln oder uneben aufliegendem Material entstehen könnten, werden so automatisch korrigiert. Zudem verhindert die Höhenabtastung eine Kollision des 3D-Schneidkopfes, etwa mit aufragenden Schneidteilen. Bei einem Kontakt stoppt die ByJet Flex den Vorschub des Schneidkopfes.

Die besondere Kinematik des 3D-Schneidkopfes ermöglicht exakte Schwenkbewegungen um die A- und B-Achse. Dabei dreht sich der Kopf ausschließlich um den Fokussierpunkt der Schneiddüse. Das ermöglicht einen genauen Schneidprozess, ohne Verlust von Zeit und Geschwindigkeit. Aufwendige Auslenk- und Korrekturbewegungen in den Linearachsen entfallen.

Um den Prozess der Schneidvorbereitung einfach und fehlerfrei zu gestalten, erstellen Anwender die Schneidpläne für 3D-Anwendungen auf der ByJet Flex mit dem Bevel Manager. Das Software-Modul ist auf den neuen 3D-Schneidkopf zugeschnitten und als Zusatzmodul in BySoft 7 integriert.

Konsequent auf Wirtschaftlichkeit getrimmt ist laut Stein-Moser der 3D-Schneidkopf STM3D. Er arbeitet mit Schräglagen bis zu 68° und Drücken bis 6000 bar rentabel. Zudem ermöglicht er reibungsloses, schnelles und paralleles 2D- und 3D-Wasserstrahlschneiden mit mehreren Schneidköpfen auf einer Y-Achse – sowohl mit Reinwasser als auch mit Abrasiv. Möglich macht das eine perfektionierte CAD/CAM-Anbindung. Sie vereinfacht das Programmieren der Schneidprozesse wesentlich, gewährleistet durch die Integration eines 6-Achsen-Roboters in die Portalanlage maximale Präzision und ermöglicht dank umfassender aktiver und passiver Schutzsysteme eine multilaterale Produktion. Der STM 3D dreht sehr schnell durch den Tool Center Point. Dadurch sind keine Ausgleichsbewegungen bei Winkelveränderungen mehr nötig, und die Schnitte werden deutlich beschleunigt. Eine 5-Achsen-Kinematik erlaubt Fasenschnitte und eine erhöhte Präzision an der Schnittkante.

Die Kombisysteme der Österreicher arbeiten 2D- und 3D-Aufträge störungsfrei parallel ab. Wenn ein Schneidprogramm angehalten wird, läuft das andere ohne Unterbrechung weiter. Auf diese Weise können viele Produktionsprozesse deutlich verschlankt und besser verzahnt werden – und das bei überschaubaren Investitionskosten. Zudem sollen die Kosten für 3D-Schnitte bei STM pro Schneidstunde nicht höher ausfallen als bei 2D-Schnitten. Schneidventile, Fokus, Mischkammer und Wasserdüsen sind gleichermaßen für 2- und 3D-Fertigung geeignet. Zur Kosteneffizienz trägt außerdem die von STM eingesetzte Servotron-Hochdruckpumpe von BHDT bei, die 20 % weniger Energie als herkömmliche 3-Kolbenpumpen verbraucht und obendrein verschleißfester ist und ohne Druckschwankungen arbeitet.

Mit der frontalen Schneidkopfkonstruktion auf der Z-Achse gewährleistet STM eine nahtlose Integration ins hauseigene Modulsystem. So können Kunden auch beim 3D-Schneidkopf gezielt in den individuellen technischen Bedarf investieren und zwischen drei Ausführungen wählen: Ein Modell mit 8° Neigungswinkel für die reine Schnittwinkelkorrektur, eine Version mit 48° für Standardanwendungen im Fasenschnitt und ein Modell für spezielle Anwendungen, die Schnittwinkel bis 68° erfordern. Darüber hinaus profitieren Anwender von den allgemeinen Vorzügen des STM-Modulsystems. Dazu gehören der hohe Bedienkomfort, ein geringer Wartungsaufwand sowie Platzersparnis und Transportfähigkeit ebenso wie eine aktive Betreuung und ein zuverlässiger Service. (mw) •