04/02/2018
Door Ad Spijkers
Wetenschappers aan de Technische Universität Chemnitz hebben bewezen, dat met een straal water met een abrassief middel zelfs meters dik staal en superharde technische keramieken met tot nu toe ongekende nauwkeurigheid en snelheid kunnen worden gesneden.
Veel druppels hollen een steen uit. Dat wisten de Oude Grieken meer dan tweeduizend jaar geleden al. Sinds de jaren negentig uit de vorige eeuw wordt de straaltechnologie met een water-abrassief-suspensie wegens haar grote snijvermogen toegepast bij de aardoliewinning, de afbraak van kerncentrales en het vernietigen van wapens. Bij de suspensiestraaltechnologie wordt het abrassieve middel direct aan het hogedruksysteem toegevoerd.
Om deze technologie te kunnen gebruiken voor de machinebouw, waar tot nu toe de minder efficiënte injectorstraalmethode wordt toegepast, ontwikkelden de onderzoekers in Chemnitz een nieuw soort NC bewerkingscentrum met hoge positioneernauwkeurigheid en een duidelijke stijging van de snijkwaliteit. Deze verdere ontwikkeling van de suspensiestraaltechniek en de machine verhogen het rendement en de stabiliteit van de straal en maakt tot nu toe niet realiseerbare bewerkingen mogelijk, zoals het snijden van technische keramiek.
Ontwikkeling van waterstraalsnijden
De TU Chemnitz doet al sinds 1987 onderzoek aan waterstraalsnijden. In 1992 werd hier de eerste industriële installatie voor 1992 toelevering opgesteld. Sindsdien is er veel gebeurd. De leerstoel gereedschapsmachines en vervormtechniek werkt samen met vooraanstaande ondernemingen in de branche en het snijvermogen zo ver verbeterd dat deze methoden intussen bij veel toepassingen een concurrent zijn voor het lasersnijden.
Met de firma's Atech uit Chemnitz (specialisten voor straalpositionering) en ANT uit Lübeck (experts op het gebied van suspensiesystemen) zijn twee innovatieve projectpartners binnengehaald. De drie partijen hebben hun kennis gebundeld en kunnen nu de partikelstraat in de waterstraal sturen, dat wil zeggen: bepalen wanneer hoeveel partikels zich in het mengsel moeten bevinden.
In het sinds 2016 in uitvoering zijnde AiD-ZIM project 'EroJET – Erschließung der Suspensionsstrahltechnologie zur präzisen erosiven Bearbeitung schwer spanbarer Werkstoffe'is het de wetenschappers uit Chemnitz gelukt bijna alle materialen – afgezien van diamant – driemaal sneller te snijden dan met de tot nu toe gebruikte injectorstraaltechniek, waarbij het abrassieve middel pas na het genereren van de straak wirdt toegevoerd.
Vooruitzichten
De onderzoekers zien in het bijzonder een groot potentieel bij het bewerken van dikke vezelcomposieten, hardmetalen en zeer harde technische keramieken die worden gebruikt in bijvoorbeeld katalysatoren, chemische installaties, verwarmingselementen of koffieautomaten. De foto toont een filigraan onderdeeltje uit een koolststofvezelcomposiet.
De onderzoeksresultaten tonen aan dat dankzij de nieuwe technologie een goedkopere, flexibelere en snellere productie mogelijk is. Het systeem wordt onder meer gepresenteerd op de Hannover-Messe (23-27 april) op de gemeenschappelijke presentatie 'Forschung für die Zukunft', stand A38 in hal 2. De respons uit gebruikerskringen is intussen zo groot, de onderzoekers een spin-off voorbereiden.