Wasserstrahl

Wasserstrahl bezeichnet einen Strahl aus Wasser, der unter hohem Druck aus einer Düse austritt. Der Begriff wird sowohl allgemein für einen reinen Wasserstrahl verwendet als auch für das industrielle Verfahren des Wasserstrahlschneidens, bei dem zusätzlich Abrasivstoffe eingesetzt werden, um Material zu schneiden.

Technisch entsteht der Hochdruckstrahl durch eine leistungsstarke Pumpe und eine Düse. Im Reinigungsbereich kommt reines Wasser oder Wasser mit wenigen Additiven zum Einsatz; im Bearbeitungsbereich führt ein Mischkanal Abrasivmittel wie Granat dem Strahl zu, wodurch Material abgetragen wird.

Typische Drücke liegen im Reinigungsbereich meist bei 1000 bis 4000 bar (ca. 100 bis 400 MPa). Für das Abtragen von Material im Wasserstrahlschneiden werden häufig 2000 bis 6000 bar (ca. 200 bis 600 MPa) verwendet, teils auch mehr. Das Verfahren arbeitet kaltt, das heißt, es erzeugt keine signifikante Wärmeeinflusszone im Werkstück.

Anwendung finden Wasserstrahlen vor allem in der Reinigung, Oberflächenvorbereitung, Entgratung und im Wasserstrahlschneiden. Beim Schneiden lassen sich eine Vielzahl von Werkstoffen bearbeiten, darunter Metalle, Glas, Keramik, Stein und Verbundwerkstoffe. Durch die Formgebung der Düse und dem Strahlprofil lassen sich komplexe Konturen und feine Schnitte erzielen.

Die Geschichte des Wasserstrahls reicht von frühen Reinigungsanwendungen bis zur industriellen Bearbeitung. Mit der Einführung von Abrasivstoffen in den 1970er bis 1980er Jahren entwickelte sich das Wasserstrahlschneiden zu einer breit eingesetzten Technik in Fertigung, Maschinenbau, Architektur und Kunst.

Vorteile des Verfahrens sind geringe Wärmebildung, geringe Verzerrung und die Fähigkeit, unterschiedliche Materialien schadenfrei zu bearbeiten. Nachteile sind langsamerer Materialabtrag bei bestimmten Werkstoffen, hohe Betriebskosten durch Pumpe, Abrasivmittelverbrauch und die Notwendigkeit von Abwärmen- bzw. Abwasserbehandlung. Sicherheitsaspekte betreffen hohen Druck, spritzendes Wasser und Abrasivstoffe.