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04.02.2018Wasserschwert statt Laserschwert
Professur Werkzeugmaschinen und Umformtechnik der TU Chemnitz revolutioniert das Wasserstrahlschneiden – Firmenausgründung wird vorbereitet
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Filigranste Teile aus Hochleistungswerkstoffen – hier Karbon – können mit einem neuartigen NC-Bearbeitungszentrum noch effizienter mit einem Wasser-Abrasivmittel-Strahl geschnitten werden. Foto: TU Chemnitz/Katja Klöden
Filigranste Teile aus Hochleistungswerkstoffen – hier Karbon – können mit einem neuartigen NC-Bearbeitungszentrum noch effizienter mit einem Wasser-Abrasivmittel-Strahl geschnitten werden. Foto: TU Chemnitz/Katja Klöden

„Steter Tropfen höhlt den Stein“ - das wussten schon die alten Griechen vor mehr als 2.000 Jahren. Jetzt haben Wissenschaftler der Technischen Universität Chemnitz nachgewiesen, dass mit einem Wasser-Abrasivmittel-Strahl sogar meterdicker Stahl und superharte technische Keramiken mit bisher unerreichter Präzision und Geschwindigkeit geschnitten werden können.

Schon seit den 1990er Jahren wird die Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahltechnologie wegen ihrer großen Schneidleistung bei der Erdölgewinnung, dem Rückbau von Kernkraftwerken und der Kampfmittelbeseitigung eingesetzt. Bei der Suspensionsstrahl-Technologie wird das Abrasivmittel direkt im Hochdruckbereich zugegeben. Um diese Technologie für den Maschinenbau nutzen zu können, in dem man bisher nur das ineffizientere Injektorstrahlverfahren kennt, entwickeln die Chemnitzer Forscher ein neuartiges NC-Bearbeitungszentrum mit hoher Positioniergenauigkeit unter deutlicher Steigerung der Schnittqualitäten. „Diese Weiterentwicklung der Suspensionsstrahltechnik und der Maschine erhöhen die Effizienz und Strahlstabilität und ermöglicht bisher nicht umsetzbare Bearbeitungen, wie den Beschnitt von technischen Keramiken“, berichtet Dr. Martin Dix, Abteilungsleiter der Lehr- und Forschungsgruppe Fertigungstechnik/Spanen an der Professur Werkzeugmaschinen und Umformtechnik.

An der TU Chemnitz wird das Wasserstrahlschneiden bereits seit 1987 erforscht. 1992 wurde hier die erste Industrieanlage für Lohnfertigung aufgestellt. Seitdem ist viel passiert: Die Professur Werkzeugmaschinen und Umformtechnik hat sich mit führenden Unternehmen der Branche vernetzt und die Schneidleistung so weit verbessert, dass dieses Verfahren inzwischen dem Laser bei vielen Anwendungen Konkurrenz macht. „Mit der Chemnitzer Firma ATECH, den Spezialisten zur Strahlpositionierung, und der Lübecker ANT AG, den Suspensionssystem-Experten, haben wir zwei innovative Projektpartner gewinnen können“, freut sich Dix. „Wir haben unser Knowhow zusammengeführt und können nun den Partikelstrom im Wasserstrahl schalten, das heißt, bestimmen, wann wie viele Partikel in der Mischung sein sollen.“

In dem seit 2016 bearbeiteten AiF-ZIM-Projekt „EroJET – Erschließung der Suspensionsstrahltechnologie zur präzisen erosiven Bearbeitung schwer spanbarer Werkstoffe“ ist es den Chemnitzer Wissenschaftlern gelungen, nahezu alle Materialien – abgesehen vom Diamant – dreimal schneller als mit der bisher eingesetzten Injektorstrahltechnik, bei der das Abrasivmittel erst nach der Strahlerzeugung zugeführt wird, zu schneiden. Besonders großes Potenzial der Suspensionsstrahltechnik sehen die Forscher in der Bearbeitung von dicken Faserverbundwerkstoffen, Hartmetallen und sehr harten technischen Keramiken, die zum Beispiel in Katalysatoren, Chemieanlagen, Heizelementen oder Kaffeeautomaten verbaut sind.

„Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass dank der neuen Technologie eine kostengünstigere, flexiblere und schnellere Produktion möglich ist“, erklärt Projektleiter Markus Dittrich. Diese vielversprechenden Resultate werden erstmals am 5. März 2018 auf der 54. Sitzung des Arbeitskreises Wasserstrahltechnologie (AWT) an der TU Chemnitz der Fachwelt vorgestellt. Außerdem soll das Thema zur Hannover-Messe, die vom 23. bis 27. April stattfindet, auf dem Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ in Halle 2, Stand A38 präsentiert werden. Die Resonanz aus Anwenderkreisen ist mittlerweile so groß, dass Markus Dittrich dieses Jahr eine Ausgründung vorbereitet. Das Gründernetzwerk SAXEED an der TU Chemnitz begleitet und berät ihn bei seinem Vorhaben.

Weitere Informationen erteilt Markus Dittrich, Telefon 0371 531-32631, E-Mail markus.dittrich@mb.tu-chemnitz.de

Mario Steinebach

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