Lasersnijden en waterstraalsnijden: twee geweldige technologieën combineren? Of zijn ze het beste als ze solo zijn? Zoals altijd hangt het antwoord af van de taken op de werkvloer, welke materialen het vaakst worden verwerkt, het vaardigheidsniveau van de operators, en uiteindelijk het beschikbare apparatuurbudget.
Volgens een onderzoek onder de belangrijkste leveranciers van elk systeem is het korte antwoord dat waterstralen goedkoper en veelzijdiger zijn dan lasers in termen van materialen die kunnen worden gesneden. Van schuim tot voedsel, waterstralen vertonen buitengewone flexibiliteit. Aan de andere kant hand, lasers bieden ongeëvenaarde snelheid en precisie bij het produceren van grote hoeveelheden dunnere metalen tot 1 inch (25,4 mm) dik.
In termen van bedrijfskosten verbruiken waterstraalsystemen schurend materiaal en vereisen ze pompaanpassingen. Glasvezellasers hebben hogere initiële kosten, maar lagere bedrijfskosten dan hun oudere CO2-neven;ze kunnen ook meer training van de operator vereisen (hoewel moderne besturingsinterfaces de leercurve verkorten). Verreweg het meest gebruikte waterstraalstraalmiddel is granaat. In zeldzame gevallen zullen bij het gebruik van meer schurende stoffen zoals aluminiumoxide de mengbuis en het mondstuk meer slijtage ondervinden Met granaat kunnen waterstraalcomponenten 125 uur snijden;met aluminiumoxide gaan ze misschien maar ongeveer 30 uur mee.
Uiteindelijk moeten de twee technologieën als complementair worden gezien, zegt Dustin Diehl, productmanager voor de laserdivisie van Amada America Inc. in Buena Park, Californië.
"Als klanten beide technologieën hebben, hebben ze veel flexibiliteit bij het bieden", legt Diehl uit. "Ze kunnen bieden op elk type werk omdat ze deze twee verschillende maar vergelijkbare tools hebben en kunnen bieden op het hele project."
Een Amada-klant met twee systemen voert bijvoorbeeld stansen uit op een laser. "Vlak naast de afkantpers bevindt zich een waterstraalsnijdende hittebestendige isolatie", zegt Diehl. het opnieuw en doe de zoom of afdichting.Het is een nette kleine lopende band.”
In andere gevallen, vervolgde Diehl, zeiden winkels dat ze een lasersnijsysteem wilden kopen, maar dat ze niet dachten dat ze veel werk op zich namen om de uitgaven te rechtvaardigen. dag laten we ze naar de laser kijken.We kunnen plaatwerk aanbrengen in minuten in plaats van uren.”
Tim Holcomb, toepassingsspecialist bij OMAX Corp. Kent, Washington, die een winkel runt met ongeveer 14 lasers en een waterstraal, herinnert zich een foto die hij jaren geleden zag bij een bedrijf dat lasers, waterstralen en draadvonken gebruikte.poster.De poster bevat de beste materialen en diktes die elk type machine aankan - de lijst met waterstralen doet de andere in het niet.
Uiteindelijk: "Ik zie dat lasers proberen te concurreren in de waterjetwereld en vice versa, en ze zullen niet winnen buiten hun respectieve vakgebieden", legt Holcomb uit. Hij merkte ook op dat aangezien waterjet een koudsnijsysteem is, "we kunnen profiteer van meer medische of defensietoepassingen omdat we geen door warmte beïnvloede zone (HAZ) hebben - we zijn microjet-technologie.Minijet-nozzle en microjet-snijden”Het ging echt goed met ons.”
Terwijl lasers het snijden van zacht zwart staal domineren, is waterstraaltechnologie "echt het Zwitserse zakmes van de gereedschapsmachine-industrie", stelt Tim Fabian, vice-president marketing en productmanagement bij Flow International Corp. in Kent, Washington.Lid van Shape Technology Group. Zijn klanten zijn onder meer Joe Gibbs Racing.
"Als je erover nadenkt, heeft een raceautofabrikant als Joe Gibbs Racing minder toegang tot lasermachines omdat ze vaak een beperkt aantal onderdelen uit veel verschillende materialen snijden, waaronder titanium, aluminium en koolstofvezel", legt Fabian uit. van de behoeften die ze ons uitlegden, was dat de machine die ze gebruikten heel gemakkelijk te programmeren moest zijn.Soms maakt een operator een onderdeel van ¼” [6,35 mm] aluminium en monteert het op een raceauto, maar besluit dan dat het onderdeel moet worden gemaakt van titanium, een dikkere koolstofvezelplaat of een dunnere aluminiumplaat. ”
Op een traditioneel CNC-bewerkingscentrum, vervolgde hij, "zijn deze veranderingen aanzienlijk."Proberen om van materiaal naar materiaal en van onderdeel naar onderdeel te schakelen, betekent het veranderen van snijkoppen, spilsnelheden, voedingen en programma's.
"Een van de dingen die ze ons er echt toe hebben aangezet om waterjet te gebruiken, was het creëren van een bibliotheek van de verschillende materialen die ze gebruikten, dus alles wat ze hoefden te doen was een paar muisklikken uitvoeren en ze laten overschakelen van ¼" aluminium naar ½" [12.7 mm] koolstofvezel, "vervolgde Fabian." Nog één klik, ze gaan van ½ "koolstofvezel naar 1/8 ″ [3,18 mm] titanium."Joe Gibbs Racing “gebruikt veel exotische legeringen en dingen die gewone klanten normaal niet zien gebruiken.Dus we hebben veel tijd besteed aan het werken met hen om bibliotheken te creëren met deze geavanceerde materialen.Met honderden materialen in onze database is er een eenvoudig proces voor klanten om toe te voegen aan hun eigen unieke materialen en deze database verder uit te breiden.”
Een andere high-end gebruiker van de Flow waterjet is SpaceX van Elon Musk. "We hebben nogal wat machines bij SpaceX om onderdelen voor raketschepen te maken," zei Fabian. Een andere fabrikant van lucht- en ruimtevaartexploratie, Blue Origin, gebruikt ook de Flow-machine. maak nergens 10.000 van;ze maken er een, vijf, vier.'
Voor de typische winkel: "Elke keer dat je een baan hebt en je hebt 5.000 ¼" nodig van iets dat van staal is gemaakt, zal een laser moeilijk te verslaan zijn, "zegt Fabian.“Maar als je twee stalen onderdelen, drie aluminium onderdelen of vier nylon onderdelen nodig hebt, zou je waarschijnlijk niet overwegen om een laser te gebruiken in plaats van een waterstraal. Met de waterstraal kun je elk materiaal snijden, van dun staal tot 6″ tot 8″ [15,24 tot 20,32 cm] dik metaal.
Trumpf heeft met zijn laser- en werktuigmachinedivisies duidelijk voet aan de grond in laser- en conventionele CNC.
In het smalle venster waar de waterstraal en de laser elkaar het meest waarschijnlijk overlappen - de metaaldikte is iets meer dan 25,4 mm - behoudt de waterstraal een scherpe rand.
"Voor zeer, zeer dikke metalen - 1,5 inch [38,1 mm] of meer - kan niet alleen een waterstraal u een betere kwaliteit geven, maar een laser kan het metaal mogelijk niet verwerken", zegt Brett Thompson, Manager Laser Technology and Sales Consulting. Daarna is het verschil duidelijk: niet-metalen worden waarschijnlijk met een waterstraal bewerkt, terwijl voor elk metaal van 1″ dik of dunner de laser een goed idee is. Lasersnijden is veel sneller, vooral in dunnere en/of hardere materialen – bijvoorbeeld roestvrij staal in vergelijking met aluminium.”
Voor de afwerking van onderdelen, met name de randkwaliteit, krijgt de waterstraal weer een voordeel naarmate het materiaal dikker wordt en de warmte-inbreng een factor wordt.
"Hier zou de waterstraal een voordeel kunnen zijn", gaf Thompson toe. "Het bereik van diktes en materialen overtreft dat van een laser met een kleinere door hitte beïnvloede zone.Hoewel het proces langzamer is dan een laser, zorgt de waterstraal ook voor een consistent goede randkwaliteit.Je hebt ook de neiging om een zeer goede haaksheid te krijgen bij het gebruik van een waterstraal - gelijkmatige dikte in inches en helemaal geen bramen.
Thompson voegde eraan toe dat het voordeel van automatisering in termen van integratie in uitgebreide productielijnen de laser is.
“Met een laser is volledige integratie mogelijk: laad materiaal aan de ene kant en uitvoer vanaf de andere kant van het geïntegreerde snij- en buigsysteem, en je krijgt een afgewerkt gesneden en gebogen onderdeel.In dit geval is de waterstraal misschien nog steeds een slechte keuze – zelfs met een goed materiaalbeheersysteem – omdat de onderdelen veel langzamer worden gesneden en je natuurlijk met het water te maken hebt.”
Thompson beweert dat lasers minder duur zijn in gebruik en onderhoud omdat "de gebruikte verbruiksartikelen relatief beperkt zijn, vooral fiberlasers."“De algemene indirecte kosten van waterjets zullen echter waarschijnlijk lager zijn vanwege het lagere vermogen en de relatieve eenvoud van de machine.Het hangt er echt van af hoe goed de twee apparaten zijn ontworpen en onderhouden.”
Hij herinnert zich dat toen Holcomb van OMAX in de jaren 90 een winkel runde, "elke keer als ik een onderdeel of blauwdruk op mijn bureau had, mijn eerste gedachte was: 'Kan ik het op een laser doen?'" Maar voordat ik het wist, waren we steeds meer projecten krijgen die gewijd zijn aan waterjets. Dat zijn dikkere materialen en bepaalde soorten onderdelen, we kunnen niet in een erg krappe hoek komen vanwege de door hitte beïnvloede zone van de laser;het waait uit de hoek, dus we neigen naar waterstralen - zelfs wat lasers meestal doen. Hetzelfde geldt voor materiaaldikte.
Terwijl enkele vellen sneller zijn op de laser, zijn vellen gestapeld tot vier lagen sneller op de waterstraal.
“Als ik een cirkel van 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] zou snijden uit zacht staal van 1/4″ [6,35 mm], zou ik waarschijnlijk de voorkeur geven aan de laser vanwege de snelheid en nauwkeurigheid.Afwerking – zijsnede Contour – zal meer een glasachtige afwerking zijn, heel glad.”
Maar om een laser op dit niveau van precisie te laten werken, voegde hij eraan toe, “moet je een expert zijn op het gebied van frequentie en vermogen.We zijn er heel goed in, maar je moet het heel strak draaien;met waterstralen, voor het eerst, Eerst proberen.Nu hebben al onze machines een CAD-systeem ingebouwd. Ik kan een onderdeel rechtstreeks op de machine ontwerpen.”Dit is geweldig voor het maken van prototypen, voegt hij eraan toe. "Ik kan rechtstreeks op de waterjet programmeren, waardoor het gemakkelijker wordt om materiaaldiktes en instellingen te wijzigen."De taakinstellingen en overgangen zijn “vergelijkbaar;Ik heb enkele overgangen voor waterjets gezien die sterk lijken op lasers.”
Nu, voor kleinere klussen, prototyping of educatief gebruik - zelfs voor een hobbywinkel of garage - wordt de ProtoMAX van OMAX geleverd met een pomp en zwenktafel voor eenvoudige verplaatsing. Het werkstukmateriaal wordt onder water ondergedompeld voor stil snijden.
Wat het onderhoud betreft: "Meestal kan ik iemand binnen een dag of twee met een waterstraal trainen en hem heel snel het veld in sturen", stelt Holcomb.
De EnduroMAX-pompen van OMAX zijn ontworpen om het waterverbruik te verminderen en snelle herbouw mogelijk te maken. De huidige versie heeft drie dynamische afdichtingen.Het is een hogedrukpomp, dus neem de tijd en zorg voor een goede training.”
"Waterstralen zijn een geweldige opstap naar blanking en fabricage, en misschien is je volgende stap een laser", stelt hij. "Hiermee kunnen mensen onderdelen snijden.En de afkantpersen zijn redelijk betaalbaar, dus ze kunnen ze knippen en buigen.In een productieomgeving ben je misschien geneigd om een laser te gebruiken.”
Terwijl fiberlasers de flexibiliteit bieden om niet-staal (koper, messing, titanium) te snijden, kunnen waterstralen pakkingmaterialen en kunststoffen snijden vanwege het ontbreken van een HAZ.
Het bedienen van de huidige generatie fiberlasersnijsystemen "is nu zeer intuïtief en de locatie van de productie kan door een programma worden bepaald", zei Diehl. "De operator laadt gewoon het werkstuk en begint.Ik kom uit de winkel en in het CO2-tijdperk beginnen optica te verouderen en te verslechteren, de snijkwaliteit lijdt eronder, en als je die problemen kunt diagnosticeren, word je beschouwd als een uitstekende operator.De glasvezelsystemen van vandaag zijn koekjessnijders, ze hebben die verbruiksartikelen niet, dus ze kunnen worden in- of uitgeschakeld - snijdende onderdelen of niet.Er is een beetje vraag van een bekwame operator voor nodig.Dat gezegd hebbende, ik denk dat de overgang van waterstraal naar laser soepel en gemakkelijk zal zijn.”
Diehl schat dat een typisch fiberlasersysteem $ 2 tot $ 3 per uur kan draaien, terwijl waterjets ongeveer $ 50 tot $ 75 per uur kunnen draaien, rekening houdend met het verbruik van abrasief (bijv. granaat) en geplande retrofits van pompen.
Naarmate het kilowattvermogen van lasersnijsystemen blijft toenemen, worden ze steeds meer een alternatief voor waterstralen in materialen zoals aluminium.
"In het verleden, als dik aluminium werd gebruikt, zou de waterstraal [het] voordeel hebben", legt Diehl uit. "De laser heeft niet de mogelijkheid om door zoiets als 1" aluminium te gaan. Het is niet erg lang in die wereld verknoeid, maar nu met glasvezel met een hoger wattage en vooruitgang in lasertechnologie, is 1″ aluminium geen probleem meer.Als u een kostenvergelijking hebt gemaakt, kunnen waterjets voor de initiële investering in de machine goedkoper zijn.Lasergesneden onderdelen kunnen 10 keer zoveel zijn, maar u moet zich in deze omgeving met grote volumes bevinden om de kosten op te drijven.Naarmate u meer gemengde onderdelen met een laag volume gebruikt, kunnen er enkele voordelen zijn aan waterstralen, maar zeker niet in een productieomgeving.Als je je in een omgeving bevindt waar je honderden of duizenden onderdelen moet draaien, is het geen waterstraaltoepassing.”
Ter illustratie van de toename van het beschikbare laservermogen, is de ENSIS-technologie van Amada toegenomen van 2 kW tot 12 kW toen deze in 2013 werd gelanceerd. Aan de andere kant van de schaal maakt Amada's VENTIS-machine (geïntroduceerd op Fabtech 2019) een breder scala aan materiaalverwerking mogelijk met een straal die langs de diameter van het mondstuk beweegt.
"We kunnen verschillende technieken uitvoeren door heen en weer, op en neer, van links naar rechts of in de vorm van een acht te bewegen", zei Diehl over VENTIS. "Een van de dingen die we van de ENSIS-technologie hebben geleerd, is dat elk materiaal een zoete spot - een manier waarop hij graag snijdt.We doen dit met behulp van verschillende soorten patronen en bundelvorming.Met VENTIS gaan we bijna als een zaag heen en weer;terwijl de kop beweegt, beweegt de straal heen en weer, dus je krijgt zeer vloeiende strepen, een geweldige randkwaliteit en soms snelheid.
Net als het kleine ProtoMAX-waterjetsysteem van OMAX bereidt Amada een "vezelsysteem met een zeer kleine voetafdruk" voor voor kleine werkplaatsen of "R&D-prototyping-werkplaatsen" die niet willen inbreken in hun productieafdeling wanneer ze slechts een paar prototypen hoeven te maken. ”
Posttijd: 09-02-2022