Efficiënt en Nauwkeurig Snijden met een Watersnijder

Watersnijden is een geavanceerde en veelzijdige technologie. Een watersnijder gebruikt een extreem krachtige waterstraal om materialen te snijden. Het is een proces dat nauwkeurige en gladde sneden oplevert zonder thermische vervorming. Hierdoor wint deze technologie steeds meer terrein in de wereld van metaalbewerking en industriële snijtoepassingen.

In dit artikel leggen we verder uit wat een watersnijder precies is en hoe het werkt. We vertellen je ook welke materialen je ermee kunt snijden en welke technische aspecten je in overweging kunt nemen.

Wat is een watersnijder?

Een watersnijder, ook wel waterstraalsnijder genoemd, is een machine die materialen snijdt door middel van een zeer krachtige waterstraal. Deze waterstraal wordt gegenereerd door water onder extreem hoge druk door een kleine opening te persen. In sommige gevallen wordt er een abrasief (schurend materiaal) aan het water toegevoegd om het snijvermogen te vergroten.

Waterstraalsnijden wordt vaak ingezet in industrieën waar precisie en de mogelijkheid om zonder warmte te snijden belangrijk zijn.

Hoe werkt een watersnijder?

Watersnijden is eigenlijk niet echt snijden zoals je met een mes zou doen. Het is meer een vorm van erosie. Door de kracht van het water wordt materiaal weggeschuurd. Je kunt het vergelijken met materialen die in de natuur wegslijten door de stroming van rivieren en watervallen.

Het verschil is dat het proces met watersnijden extreem wordt versneld door het water onder enorm hoge druk te zetten. Het water wordt vervolgens door een hele kleine opening geleidt om een krachtige straal te creëren. De precisie van het snijden wordt gehandhaafd door de beweging van de snijkop te controleren.

De belangrijkste structurele componenten voor de werking van een watersnijder zijn:

• Hogedrukpomp. De kern van de watersnijder is een hogedrukpomp die water onder zeer hoge druk brengt, meestal tussen de 4000 en 6000 bar. Deze pomp gebruikt vaak een hydraulische versterker of een directe aandrijving om dit te bereiken.
• Waterstraalvorming. Het water dat onder hoge druk staat wordt vervolgens door een kleine opening (nozzle) geperst, waardoor een uiterst krachtige en geconcentreerde waterstraal ontstaat. De nozzle is doorgaans van diamant, saffier of robijn, omdat deze materialen zeer slijtvast zijn. De waterstraal heeft een diameter van ongeveer 0,1 tot 0,4 mm, vergelijkbaar met de dikte van een haar.
• Abrasieve toevoeging. Soms wordt een abrasief materiaal, meestal granaatzand, aan de waterstraal toegevoegd. Dit gebeurt in een mengkamer waar het abrasieve materiaal wordt meegevoerd door de waterstraal. Hierdoor wordt de kracht van de schuring verhoogd, waardoor makkelijker door harde materialen heen gesneden kan worden.

Voordelen van een watersnijder

Het grootste voordeel van waterstraalsnijden ten opzichte van lasersnijden of autogeen snijden is dat er geen warmte vrij komt. Hierdoor zullen materialen die met watersnijden worden gesneden niet vervormen of verkleuren. Andere belangrijke voordelen van een watersnijder zijn:

• Watersnijden levert zeer nauwkeurige en gladde sneden, waardoor er vrijwel geen nabewerking nodig is.
• Ze zijn milieuvriendelijker dan andere snijmethoden, omdat ze geen schadelijke dampen of verbrandingsbijproducten produceren.
• Je kunt er veelzijdig en complexe vormen en patronen mee snijden, waardoor ze geschikt zijn voor diverse toepassingen in verschillende industrieën.

Technische kenmerken van een watersnijder

Een watersnijder is een technisch geavanceerde machine. Er zijn een aantal technische kenmerken die interessant zijn om in overweging te nemen.

• Smering. Alle bewegende delen van de machine moeten regelmatig worden gesmeerd. Een watersnijder met automatische centrale smering wordt continu gesmeerd zonder dat handmatige interventie nodig is. Dit vermindert slijtage en verlengt de levensduur van de machine.
• Hogedrukpomp. De hogedrukpomp is het hart van de watersnijder en brengt het water onder extreem hoge druk. Een efficiënte elektrische hogedrukpomp kan een druk bereiken van 4000 tot 6000 bar (58.000 tot 87.000 psi) of hoger. Moderne pompen gebruiken proportioneel stroomverbruik voor energie-efficiëntie en duurzaamheid, vaak met een laag energieverbruik en lange onderhoudsintervallen.
• Waterpomp. De interne waterpomp voorziet de hogedrukpomp van een constante aanvoer van water. Deze pomp zorgt voor een stabiele watertoevoer, wat cruciaal is voor het consistent genereren van de hoge druk die nodig is voor het snijproces.
• Verplaatsing van de snijkop. De snijkop kan bewegen over de x-as, y-as en z-as. Bewegingen over de x-as gaan van links naar rechts. Afhankelijk van de machine is de reisafstand x-as 1000 tot 6000 mm. Bewegingen over de y-as gaan van voren naar achter. De reisafstand y-as is gemiddeld 1000 tot 4000 mm. Bewegingen over de z-as is van boven naar beneden (3D). De reisafstand z-as ligt vaak tussen de 150 en 300 mm. De kop verplaatst zich via lineaire geleidingen voor rechte snedes.
• Snelheid. De snelheid waarmee de snijkop beweegt, kan variëren op basis van het materiaal dat wordt gesneden en de gewenste snijkwaliteit. Typische snijsnelheden kunnen variëren van enkele millimeters per minuut voor zeer harde materialen tot een snelle verplaatsing van enkele meters per minuut voor zachtere materialen.
• Opening van de nozzle. De nozzle heeft een zeer kleine opening waar het water doorheen wordt geperst om een krachtige straal te vormen. De diameter van de opening varieert doorgaans tussen 0,1 mm en 0,4 mm. De grootte van de opening beïnvloedt de snijcapaciteit en de precisie van de snede. Kleinere openingen geven fijnere snedes, maar vereisen een hogere druk.
• Afvalwaterbeheer. Geavanceerde watersnijders hebben systemen voor afvalwaterbeheer, inclusief filters en recyclingsystemen om het gebruikte water en abrasieve materialen te scheiden en her te gebruiken. Dit maakt de machine milieuvriendelijker en kostenefficiënter in gebruik.
• CNC-besturing. Watersnijders zijn vaak uitgerust met CNC (Computer Numerical Control) systemen die nauwkeurige en geautomatiseerde besturing van de snijkop mogelijk maken. Dit systeem zorgt voor consistente en herhaalbare resultaten bij het snijden van complexe vormen en patronen.

Welke materialen kun je snijden met een watersnijder?

Een watersnijder is een zeer veelzijdige machine die een groot aantal verschillende materialen kan snijden. Hier zijn enkele van de materialen die je kunt snijden met een watersnijder.

• Metalen. Watersnijders kunnen metalen met verschillende hardheden en diktes snijden. Denk aan staal, roestvast staal (RVS), aluminium, koper, messing en titanium. Het voordeel is dat er bij deze snijmethode geen thermische vervorming optreedt.
• Steen en keramiek. Harde (natuur)stenen kunnen nauwkeurig worden gesneden zonder scheuren of breken. Ideaal voor toepassingen zoals aanrechtbladen, vloeren en decoratieve elementen.
• Glas. Het snijden van glas, dubbelwandig glas en veiligheidsglas met watersnijden vermindert het risico op breuk en biedt zeer nauwkeurige sneden. Uitzondering is gehard glas, omdat dit speciaal is behandeld om spanningen binnen het glas te bevatten. Met een watersnijder zullen deze spanningen verstoord worden, waardoor het glas in duizenden stukjes kan breken.
• Kunststof. Transparante kunststoffen kunnen schoon en zonder verkleuring worden gesneden, wat belangrijk is voor displays en verlichtingsarmaturen.
• Composieten. Materialen zoals glasvezel en koolstofvezel worden vaak met watersnijders bewerkt in de luchtvaart en sportuitrusting industrie vanwege de precisie en de afwezigheid van warmte-opbouw.
• Hout. Hoewel hout relatief eenvoudig te snijden is met conventionele methoden, biedt watersnijden de mogelijkheid om complexe vormen en patronen te snijden zonder splinters.
• Rubber en schuim. Watersnijders kunnen rubber en schuim snijden zonder verbranden of vervormen. Dit is voornamelijk belangrijk voor toepassingen zoals pakkingen en afdichtingen.
• Voeding. Watersnijden kan door het schone snijproces ook worden gebruikt in de voedingsmiddelenindustrie om bevroren vlees, vis en groenten te snijden.
• Overige. Een watersnijder is zeer multifunctioneel en kan vrijwel alle materialen snijden. Papier, karton, leer, kevlar en allerlei andere materialen kunnen ook met een watersnijmachine op maat worden gesneden.

Verschillende soorten watersnijders

Er zijn verschillende soorten watersnijders, elk ontworpen voor specifieke toepassingen en mogelijkheden.

2D watersnijders

2D watersnijders zijn ontworpen om sneden te maken met vlakke, tweedimensionale bewegingen (alleen over de x en y-as). Deze machines zijn ideaal voor het snijden van platte materialen zoals plaatmateriaal van metaal en kunststof, hout en composieten.

Ze worden gebruikt in de plaatbewerking voor het maken van onderdelen, pakkingen, sjablonen en andere platte objecten. 2D watersnijders zijn eenvoudig te bedienen, kosteneffectief voor het snijden van platte materialen. Indien computergestuurd (CNC), bieden ze hoge precisie en herhaalbaarheid.

2,5D watersnijders

2,5D watersnijders kunnen de snijkop kantelen, waardoor ze naast bewegingen over de x- en y-as ook beperkte bewegingen over de z-as kunnen maken. Zo kunnen ze bijvoorbeeld schuine sneden of variërende dieptes in het materiaal maken.

Deze machines zijn geschikt voor het maken van onderdelen met schuine randen of variërende diktes, zoals tandwielen, complexe pakkingen en profielen. 2,5D watersnijders bieden meer flexibiliteit dan 2D watersnijders zonder de complexiteit en kosten van volledige 3D machines.

3D watersnijders

3D watersnijders kunnen vrij bewegen in alle drie de dimensies (x, y en z-as), waardoor ze in staat zijn om complexe driedimensionale vormen te snijden. Ze maken gebruik van een roterende kop die in verschillende hoeken kan snijden.

Deze machines worden gebruikt voor de luchtvaart, automotive en medische industrieën voor het maken van complexe onderdelen zoals turbineschoepen, sculpturen en medische implantaten.

3D watersnijders bieden maximale flexibiliteit en de mogelijkheid om zeer complexe vormen te snijden, wat ze geschikt maakt voor prototypen en productie van geavanceerde componenten.

Waterstraal- & plasma snijmachine

Plasma-watersnijders combineren de voordelen van zowel plasma- als waterstraalsnijden in één machine. Met plasmasnijden kun je snel en efficiënt door geleidende materialen, zoals metalen, heen snijden. De watersnijder snijdt echter veel nauwkeuriger en is toepasbaar op veel meer materialen.

De combinatie van deze machines zorgt ervoor dat de precisie van waterstraalsnijden en de snelheid van plasmasnijden worden gecombineerd. Deze combinatie maakt deze machines geschikt voor veelzijdige productietoepassingen.

Watersnijden uitbesteden aan Ferna

Ferna is een gespecialiseerd metaalbewerkingbedrijf dat verschillende diensten aanbiedt, waaronder het snijden, vormen en buigen van metaal. We beschikken zowel over een watersnijder als een gecombineerde plasma- en waterstraalmachine. Hierdoor zijn we in staat om verschillende metaalbewerkingsprojecten uit te voeren met een hoge mate van precisie en efficiëntie.

Onze waterstraalsnijmachine kan platen tot 200 mm dik verwerken. De werktafel is 6000 mm bij 3000 mm. We kunnen er zo goed als alle materialen mee snijden. We kunnen met deze machine overigens ook graveren voor bijvoorbeeld teksten, onderdeelnummers en chargenummers.

Met onze waterstraal- en plasmasnijmachine combineren we nauwkeurigheid en snelheid, zonder warmte toe te voegen. De machine kan snelheden bereiken tot 20 meter per minuut met een tolerantie van 0,05 mm. We kunnen platen tot 200 mm dik verwerken en de werktafel is 4000 mm bij 2000 mm.

Veelgestelde vragen

Wat is het belangrijkste voordeel van watersnijden?

Het belangrijkste voordeel van watersnijden is de mogelijkheid om met hoge precisie te snijden zonder warmte-inbreng. Hierdoor blijft de structuur van het materiaal intact en zullen er geen vervormingen optreden.

Welke materialen kunnen niet met een watersnijder gesneden worden?

Er zijn enkele materialen die niet met een watersnijder gesneden kunnen worden, zoals gehard glas en diamant. Verder hangt de mogelijkheid om een materiaal met een watersnijder te snijden af van de dikte, specifieke samenstellingen en de waterabsorptie van het materiaal.