Wasserstrahlschneideanlage im Eigenbau

Gernot Steenblock, Jürgen Schrader

Die Qual der Wahl

Um die Baukosten bei unseren Flugmodellen zu senken, sollte eine Fräse her. Da die angebotenen Modelle, die wir auf verschiedenen Messen besichtigten, alle nicht dem entsprachen, was wir uns vorstellten, begannen wir den Markt der Frästechniken zu analysieren.

Die meisten Fräsen arbeiten mit einem extrem schnell rotierenden Fräskopf. Jedoch hat dieser Defizite bzgl. seiner Präzision. Die besten Baukästen sind lasergeschnitten. Jedoch ist eine Laserschneideanlage nicht gerade die günstigste Anschaffung. Eine sehr hohe Präzision versprachen allerdings Wasserstrahlschneideanlagen. Dabei wird durch eine feine Düse und eine Hochleistungspumpe ein Wasserstrahl erzeugt. Dieser Strahl durchtrennt fast alle Materialien. Selbst ein Materialmix stellt für diese Schneidetechnik kein Problem dar.

Angeregt durch eine große Wasserstrahlschneideanlage, die Gernot in einer Firma besichtigt hatte, war unser Ziel eine geeignete Miniaturausführung einer solchen Schneideeinrichtung. Ziel war es, Balsaholz bis zu einer Dicke von 5mm und CfK bis 3mm präzise schneiden zu können.


Das Fräsegestell aus Maytec Profil 80 x 40 mm

Linearachsen und die Steuerungskarte (Rösch & Walter 950 PCI) aus einem ausgemusterten Dreiachsroboter hatte ich von einer Maschinenbaufirma günstig erstehen können.
Es fehlte noch die Schneideeinheit. Die Lösung des Problems fiel mir eines Morgens im Bad ein, als ich mit unserer Munddusche hantierte. Sehr zum Entsetzen meiner Frau wurde diese kurzerhand in den Bastelkeller entführt und an Balsaresten wurden die ersten Schnittversuche unternommen


Die ersten Versuche. Noch sehr langsam.

Diese ersten Versuche zeigten, dass eine Munddusche durchaus in der Lage ist, Balsaholz bis zu einer Dicke von 3mm sauber zu durchtrennen. Natürlich noch sehr langsam was das Schnitttempo betrifft, aber es funktionierte.

Der Vergleich verschiedener Modelle der am Markt befindlichen Mundduschen zeigte schnell, welche Muster überhaupt in Frage kommen würden.

Fabrikat / Modell Reinigungstechnik
Braun / Oral B Oxy Jet MD 9000 Einstrahliger Düsenkopf, Wasserdruck sehr hoch aber Strahl pulsierend.
Nais Dentacare Handy
Neunstrahliger Düsenkopf, Wasserdruck eher schwach.
Dr. Best / Sensorkopf Duo Clean Einstrahliger Düsenkopf, Durchmesser des Strahls zu groß, Wasserdruck zu schwach.
Rowenta / MH-950 Vierstrahliger Düsenkopf mit hohem Wasserdruck.

Meine Wahl fiel auf das Gerät von Braun, Oral B Oxy Jet MD 9000, das sowohl den passenden Düsenkopf beinhaltete als auch den höchsten Druck im Testfeld erzielte, zum Preis von 59 €. Lediglich das Pulsieren des Strahls musste dem Gerät noch abgewöhnt werden.


Die Munddusche und der Düsenkopf im Detail

Das Öffnen des Geräts ging in der heimischen Werkstatt schnell von der Hand. Die für das Pulsieren des Wasserstrahls verantwortliche Vorrichtung ist eine Zerhackerscheibe, für die eine simple Elektronik den entsprechenden Takt liefert. Der Ausbau der Zerhackerscheibe und das Einsetzen eines Ersatzschlauchs an dieser Stelle war (nach anfänglichen Versuchen mit einem Spritschlauch, der sich ständig löste, da er zu weich war) schnell mit einem Stück Kunststoffschlauch aus einem ausgedienten Zerstäuber gelöst.


Der ausgebaute Zerhacker

Die ersten Schnittversuche an einem 5mm-Balsabrett stellten mich immer noch nicht völlig zufrieden. Eine Erhöhung der Pumpenspannung um 2V zeigte dann, dass man, wenn man nicht zu viel Vorschub hat, durchaus ein solch dickes Brett schneiden kann. CfK bis 2mm Dicke lässt sich mit dieser Modellbaumunddusche mit etwa dem gleichen Tempo trennen.

An dieser Stelle möchte ich aus Sicherheitsgründen darauf hinweisen, dass sich eine derart umgebaute Munddusche nicht mehr für die Zahnpflege eignet. Der starke Wasserstrahl könnte zu Verletzungen des Zahnfleisches und der Zunge führen.


Die fertig montierte Anlage

Das Befestigen des Duschkopfs an der y-Achse dürfte für einen Modellbauer kein Problem darstellen. Die Software, die ich auch von der oben bereits erwähnten Maschinenbaufirma bekommen hatte, kann CAD-Daten im DFX-Format über das Diskettenlaufwerk einlesen. Je nach Material muss der Vorschub angepasst werden. Dabei haben sich mit der von mir beschriebenen Anlage folgende Werte als optimal erwiesen:

Material Balsa Balsa Balsa Balsa Balsa Balsa Balsa CFK CFK CFK
Stärke 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 9mm 1mm 2mm 3mm
Tempo 15 11 9 7 5 3 1 10 6 3

Die Werte in der Zeile „Tempo" sind immer in mm/min angegeben.

Andere Materialien lassen sich auch schneiden. Geschnitten habe ich schon Gummi, Folie, Alu, Messing und Edelstahl, wobei beim letztgenannten Rohstoff der Vorschub so weit reduziert werden musste, dass z.B. für unsere neue Frequenztafel die Anlage 48 Stunden im Dauerbetrieb arbeiten musste. Sehr gut waren auch die Versuche mit Oracoverfolie, die schnell und sauber geschnitten wird. Die Schablonenherstellung für Flugzugbeschriftung und Gestaltung wird damit zum Kinderspiel.


Die Anlage kompl. aufgebaut

Lange machte ich mir Gedanken darüber, wie das Schnittgut optimal auf dem Schneidetisch gehalten werden kann. Jedoch zeigte sich bald, dass der hohe Wasserdruck das Schnittgut auf den Gittertisch drückt und eine zusätzliche Befestigung gar nicht nötig ist.

Mein Schnitttisch besteht aus einem 5mm Lochblech mit den Abmessungen 2m x 2m . Dieses Blech wird an 6 Stellen abgestützt. Die darunter liegende Auffangwanne dient gleichzeitig als Wasserreservoir für die Pumpe. Allerdings wechsele ich das Wasser nach jeder größeren Schneideaktion, um Düse und Pumpe nicht zu gefährden. Da sich die Pumpe durch die höhere Belastung sehr stark erhitzt, läuft das angesaugte Wasser in fünf Kühlwindungen um den Pumpenmotor. Damit ist das Thema Überhitzung vom Tisch.

Die Pumpe sollte möglichst nahe am Schnittkopf liegen, da bei Leitungslängen von über 1m die Wandreibungsverluste im Schlauch zu hoch werden und dadurch das Schnitttempo deutlich leidet. Die Pumpe wird bei mir demnächst direkt auf dem Achsschlitten montiert, um eine Schlauchlänge von weniger als 15cm zu ermöglichen.

Inzwischen können alle Balsa- und CfK-Dicken auch angestochen werden. Dazu wird, je nach Materialdicke, der Wasserstrahl längere Zeit auf einen Punkt konzentriert. Nachdem der Strahl einen Durchbruch geschaffen hat, kann mit normalem Vorschub weiter gefahren werden. Auf diese Art und Weise können Aussparungen von weniger als 4mm Durchmesser geschnitten werden.


Die Ergebnisse können sich wirklich sehen lassen.

Ich wünsche Euch allen viel Spaß beim Nachbau dieser Schneideeinrichtung. Für Rückfragen stehe ich Euch gerne unter der Mailadresse april-april@rc-network.de zur Verfügung.

 

Stand: 01.04.2004