Wasserstrahlschneiden für Glas, Keramik und spröde Werkstoffe

Das Wasserstrahlschneiden eignet sich besser für Glasbauteile, bei denen Hitze, thermische Spannungen oder Mikrorisse durch den Laserstrahl vermieden werden müssen. Durch den Einsatz von Hochdruckwasser, das mit Granat-Schleifmittel versetzt ist, lassen sich dickes Glas, Verbundglas, Glaskeramik, Quarzglas, Quarz, Saphir und technische Keramiken schneiden, ohne dass dabei eine Wärmeeinflusszone entsteht.

Bei der Beschaffung oder der Prüfung von Zeichnungen kommt das Wasserstrahlschneiden in der Regel dann in Betracht, wenn das Bauteil komplexe Konturen, innere Aussparungen, eine große Dicke, einen mehrschichtigen Aufbau oder ein thermisch empfindliches Material aufweist.

Zu den typischen geeigneten Teilen gehören:

Dicke optische Fenster für Laser-, Verteidigungs- und Industriesysteme.
Sichtgläser aus Borosilikatglas oder Quarzglas für Druckbehälter.
ZERODUR®-, MACOR- oder PYROCERAM®-Glaskeramik-Rohlinge.
Sensorfenster für die Luft- und Raumfahrt sowie unregelmäßig geformte Glasbauteile.
Verbund- oder Panzerglasplatten, die kalt geschnitten werden müssen.

Wir fertigen kundenspezifische, wasserstrahlgeschnittene Glasteile auf Basis von DXF-, STEP-Dateien oder Kundenzeichnungen, wahlweise mit 5-Achsen-Konusausgleich, Kantenschleifen, Polieren, Anfasen, Ultraschallreinigung und Maßprüfung.

Was ist Wasserstrahlschneiden?

Das Wasserstrahlschneiden mit Schleifmittel ist ein Kalt-Schneidverfahren, bei dem ein Hochdruckwasserstrahl (bis zu 90.000 psi / 620 MPa), der mit feinen Granat-Schleifpartikeln gemischt ist, durch eine Präzisionsdüse gebündelt und auf die Werkstückoberfläche gerichtet wird, um Material entlang einer programmierten Schnittbahn abzutragen. Im Gegensatz zum Laserschneiden, das auf thermischer Energie basiert, ist das Wasserstrahlschneiden ein rein mechanischer Prozess – die Abrasivpartikel tragen das Material physikalisch ab, ohne Wärme zu erzeugen. Damit ist es das einzige Schneideverfahren, bei dem keine thermisch beeinflusste Zone (HAZ) und keine thermische Spannung im geschnittenen Substrat entsteht. Dadurch eignet sich das Wasserstrahlschneiden in einzigartiger Weise für dickes Glas, Verbundglas, Glaskeramik-Verbundwerkstoffe und thermisch empfindliche optische Materialien, bei denen das Schneiden mit Laser oder Diamantscheibe zu inakzeptablen Restspannungen oder Mikrorissen führen würde. Moderne 5-Achsen-Wasserstrahlsysteme können beliebige 2D-Konturen und konische Profile mit Schnitttiefen von 1 mm bis zu 100 mm oder mehr schneiden.

Prozessfähigkeiten

Schnittdruck: Bis zu 90.000 psi (620 MPa)
Schleifmittel: 80 – 220 Mesh Granat (Körnung je nach Oberflächenanforderung wählbar)
Materialdickenbereich: 1 mm – 100 mm (Standard); über 100 mm auf Anfrage
Positionsgenauigkeit: ±50 µm (Präzisionsmodus); ±150 µm (Standard)
Kantenrauheit (Ra): 1,6 – 3,2 µm (Feinschnitt); 3,2 – 6,3 µm (Standardschnitt)
Schnittbreite: 0,8 – 1,5 mm (düsenabhängig)
Achsenkonfiguration: 3-Achsen- und vollständige 5-Achsen-Bearbeitung (konische und schräge Schnitte)

Kompatible Materialien

1	Quarzglas	Corning 7980 / Tosoh ES-2000
2	Quarzglas	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	Borosilikatglas	PYREX 7740 / BOROFLOAT 33
4	Kalk-Natron-Glas	Floatglas / Verbundglas / Gehärtetes Glas
5	Saphir	C-Ebene / A-Ebene
6	Glaskeramik	ZERODUR / PYROCERAM 9606 / MACOR
7	Technische Keramik	Al₂O₃ / AlN / Si₃N₄ / ZrO₂
8	Optisches Glas	BK7 / N-BK7
9	Silizium	Float-Zone / Czochralski
10	Verbundglas	PVB-/SGP-Zwischenlagen-Verbundstoffe
11	Panzerglas	Mehrschichtige ballistische Glasverbundwerkstoffe

Kantenqualität und Oberflächenausführung

Ra 1,6 – 3,2 µm (Feinschliff): Niedrige Vorschubgeschwindigkeit, feines Schleifmittel (220 Mesh) – geeignet für optische Fenster und Präzisionsbauteile
Ra 3,2 – 6,3 µm (Standard-Schnitt): Ausgewogenes Verhältnis von Geschwindigkeit und Oberflächenqualität – Glas für allgemeine industrielle Anwendungen und im Bauwesen
Ra 6,3 – 12,5 µm (Grobschliff): Hoher Vorschub, grobes Schleifmittel – schneller Materialabtrag, erfordert Nachbearbeitung
Verjüngungswinkel: ±0,5° (Standard); kompensiert auf 0° durch 5-Achsen-Konusausgleich
Kantenausbrüche: ≤ 100 µm (Standard); ≤ 50 µm (Präzision, bei reduziertem Druck)
Optionen für die Nachbearbeitung: CNC-Kantenschleifen, Polieren, Anfasen, AR-Beschichtung möglich

Typische Anwendungsbereiche

Dicke optische Fenster: Fenster aus Quarzglas und Borosilikatglas mit einer Dicke von 10–100 mm für Laser- und Verteidigungssysteme
Glaskomponenten für die Luft- und Raumfahrt: Cockpitverglasung mit komplexen Konturen und Sensorfenster
Architekturglas: Dekorative und tragende Glasplatten mit geschwungenen und unregelmäßigen Konturen
Schaugläser für die Industrie: Hochbelastbare Sichtfenster aus Borosilikatglas und Quarzglas für Druckbehälter
Glaskeramik-Rohlinge: ZERODUR- und MACOR-Rohlinge für die Bearbeitung von Präzisionsinstrumenten
Panzerung und Panzerglas: Mehrschichtige Verbundglasplatten für Verteidigungsanwendungen

Kundenspezifische Spezifikationen

Wir nehmen kundenspezifische Aufträge für das Wasserstrahlschneiden auf Basis von DXF-, STEP- oder vom Kunden bereitgestellten Zeichnungen entgegen, sowohl für Prototypen als auch für Serienfertigung. Zu den kundenspezifischen Parametern gehören die Auswahl der Schleifmittelgüte, die Optimierung der Vorschubgeschwindigkeit für die gewünschte Oberflächengüte, die 5-Achsen-Konusausgleichung für vertikale Kantenprofile sowie Mehrdurchlaufstrategien für extrem dicke Werkstoffe. Nachbearbeitungsleistungen – darunter CNC-Kantenschleifen, Polieren, Anfasen, Ultraschallreinigung und vollständige Maßprüfung – sind als Teil eines integrierten Bearbeitungsablaufs verfügbar. Alle geschnittenen Teile werden mit einer Dokumentation der Kantenqualität, Maßprotokollen und einer Rückverfolgbarkeit des Materials geliefert.