Seit Jahrzehnten wächst auf den Märkten der Bedarf für Energie und Wasser. Das kritisieren Umweltschützer zu Recht – und auch die Industrie ist nicht immer glücklich, ständig steigende Strompreise in Kauf zu nehmen.
Forscher arbeiten deswegen vor allem in den vergangenen Jahren verstärkt daran, ihre bereits bestehenden Techniken umfangreich zu modernisieren und nachhaltiger zu gestalten. Eines dieser Verfahren, das auf dem besten Weg ist, deutlich nachhaltiger zu werden, ist das Wasserstrahlschneiden.
Was ist Wasserstrahlschneiden?
Das Wasserstrahlschneiden gehört in der Fertigungsbranche zu den Techniken des Abtragens. Es wird vor allem verwendet, um klassische Werkstoffe wie Kunststoffe oder Folien zu trennen. Wasserstrahlschneiden zeichnet sich dadurch aus, dass sich mit Wasser extrem hohe Drücke erreichen lassen, was den Strahl sehr scharf werden lässt. Drücke von bis zu 4.000 bar bei Geschwindigkeiten von bis zu 900 Metern pro Sekunde sind in der Fertigungsindustrie keine Seltenheit.
Damit ist das Wasserstrahlschneiden weniger schonend als beispielsweise das Schneiden von Stoffen mit einem Laserschneider, kann aber je nach Material deutlich effektiver sein. Grundsätzlich werden zwei Prozesse unterschieden: Das Abrasivverfahren und das Reinwasserverfahren. Ersteres ermöglicht durch ein beigemischtes Abrasiv sogar das Schneiden von sehr festen Materialien wie Stahl.
Das Reinwasser- oder Purwasser-Schneidverfahren eignet sich für weiche Materialien, beispielsweise Gummi oder Kunststoffe. Mehr Informationen über die beiden Verfahren und ihre Funktionsweise findet man auf dieser Webseite.
Wie kann Wasserstrahlschneiden nachhaltiger gestaltet werden?
Die Forschung versucht derzeit, die Technik des Wasserstrahlschneides so zu optimieren, dass sie effizienter wird und vor allem weniger Wasser verbraucht. Wie geht das? Zum Beispiel, indem das verwendete Wasser aufgefangen und wiederaufbereitet wird. Das kann beispielsweise über ein integriertes Modulsystem funktionieren, dass das Schnittwasser absaugt, einem Reinigungsmechanismus zuführt und anschließend für den Schneider wieder bereitstellt.
Die Reinigung wird dabei von einem Filter übernommen, der kleine Partikel, die sich beim Wasserschneiden von den geschnittenen Materialien lösen, sicher aus dem Wasser entfernt. Damit wird auch sichergestellt, dass keine umweltschädlichen Materialien den Kreislauf verlassen und womöglich dem normalen Abwasser zugeführt werden.
Wasserstrahlschneiden: Bald auch für den Maschinenbau interessant?
Derzeit wird das Wasserschneidverfahren gern bei der Beseitigung gefährlicher Stoffe verwendet, wie es zum Beispiel bei der Zerstörung von Munition und anderen Waffen oder beim Rückbau von Kernkraftwerken nötig ist. Neben der Arbeit an der Nachhaltigkeit wird das Verfahren aber auch hinsichtlich seiner Effizienz weiterentwickelt. So haben erst kürzlich Forscher der TU Chemnitz ein Verfahren entwickelt, dass den Wasserstrahl deutlich stabiler macht.
Damit ließen sich dann auch feine Werkstoffe wie technische Keramiken bearbeiten. Zudem wird daran gearbeitet, dass Wasserstrahlschneiden auch schneller zu gestalten, damit es langfristig zur ernsthaften Konkurrenz gegenüber dem stromintensiven Lasersschneiden wird. Sollten sich die bisherigen Entwicklungen fortsetzen, könnte das Wasserstrahlschneiden schon in naher Zukunft zu einer der effizientesten und umweltfreundlichsten Schneidmethoden in der Industrie avancieren.
