Vesileikkuri on parempi kuin laser tietyissä töissä siksi, että se leikkaa ilman lämpöä. Tämä tarkoittaa, että materiaali ei väänny, kovetu eikä muutu rakenteeltaan leikkauksen aikana. Laser on nopea ja tarkka monissa sovelluksissa, mutta lämpövaikutus tekee siitä sopimattoman tietyille materiaaleille ja tilanteisiin, joissa materiaalin eheys on kriittistä. Alla käymme läpi keskeisimmät kysymykset vesileikkauksen ja laserin välillä.
Mihin materiaaleihin laser ei sovellu yhtä hyvin kuin vesileikkaus?
Laser ei sovellu yhtä hyvin kuin vesileikkaus materiaaleihin, jotka ovat herkkiä lämmölle, heijastavat lasersädettä tai muuttuvat rakenteeltaan kuumuuden vaikutuksesta. Tällaisia materiaaleja ovat muun muassa alumiini, kupari, hiilikuitu, komposiitit, kumi, lasi ja kivi. Vesileikkauskone leikkaa nämä kaikki ilman lämpövaikutusta.
Alumiini ja kupari heijastavat lasersädettä tehokkaasti, mikä tekee leikkauksesta epätasaisen ja voi vahingoittaa itse laserlaitteistoa. Hiilikuitu ja komposiitit ovat erityisen ongelmallisia laserin kanssa, koska kuumuus polttaa hartsisideaineen, jättää palaneen reunan ja voi vapauttaa haitallisia kaasuja. Kumia ja muoveja laser pystyy leikkaamaan, mutta reunasta tulee usein sulanut ja epätarkka.
Vesileikkaus puolestaan käyttää vettä ja tarvittaessa granaattiabrasiivia, jolloin leikkausvoimana toimii mekaaninen eroosio eikä lämpö. TamCut leikkaa käytännössä kaikkia materiaaleja samalla koneella: alumiinia, terästä, hiilikuitua, kiveä, kumia ja komposiitteja. Materiaalin rakenne säilyy muuttumattomana leikkauksen läpi.
Mitä tarkoittaa lämpövyöhyke ja miksi se on ongelma?
Lämpövyöhyke, englanniksi heat-affected zone, on leikkausreunan välitön ympäristö, johon kohdistuu niin korkea lämpötila, että materiaalin rakenne muuttuu. Laserin ja plasmapolttimen tuottama lämpö kovettaa tai pehmentää metallia, polttaa komposiittimateriaalien sideaineen ja aiheuttaa jännityksiä, jotka johtavat vääntyilyyn. Vesileikkauksessa lämpövyöhykettä ei synny lainkaan.
Teräksessä lämpövyöhyke voi muuttaa materiaalin kovuutta leikkausreunan lähellä, mikä on ongelma erityisesti silloin, kun osa on tarkoitettu koneistettavaksi tai hitsattavaksi jälkikäteen. Alumiinissa lämpö aiheuttaa helposti muodonmuutoksia, koska materiaali johtaa lämpöä nopeasti ja laajenee epätasaisesti. Hiilikuitukomposiiteissa hartsisideaine palaa, mikä heikentää materiaalin lujuutta juuri siellä, missä se on kriittisintä.
Vesileikkauksessa vesi paineistetaan lähes 2 000 baariin ja johdetaan suuttimen kautta erittäin ohueksi suihkuksi, joka leikkaa mekaanisesti. Prosessi on kylmä alusta loppuun. Tämä tarkoittaa, että alumiiniseos, titaani tai hiilikuitupaneeli säilyttää täsmälleen samat ominaisuudet leikkauksen jälkeen kuin ennen sitä.
Kumpi leikkaa paksumpia materiaaleja paremmin – vesileikkuri vai laser?
Vesileikkuri leikkaa paksumpia materiaaleja paremmin kuin laser. Laserin tehokkuus heikkenee merkittävästi materiaalivahvuuden kasvaessa, ja paksuissa metalleissa leikkausjälki muuttuu epätasaiseksi. Vesileikkaus säilyttää tarkkuutensa huomattavasti suuremmissa paksuuksissa, erityisesti kovilla materiaaleilla kuten teräksellä, kivellä ja titaanilla.
Laser soveltuu parhaiten ohuille levyille, tyypillisesti alle 20 millimetrin teräkselle ja vielä ohuemmille alumiinilevyille. Paksuuden kasvaessa lasersäde ei enää kanna materiaalin läpi tasaisesti, reunasta tulee viistoutunut ja leikkausprosessi hidastuu dramaattisesti. Kovilla materiaaleilla kuten kivellä tai keraamilla laser ei käytännössä toimi lainkaan.
Vesileikkauskone lisää granaattiabrasiivia vesisuihkuun kovempien ja paksujen materiaalien leikkaamiseen. Tämä abrasiivinen vesileikkaus pystyy leikkaamaan paksujakin teräs- ja kivikappaleita pitäen geometrisen tarkkuuden. TamCutin kaltainen teollisuusluokan vesileikkauskone soveltuu juuri näihin vaativiin sovelluksiin, joissa materiaalivahvuus tai kovuus ylittää laserin käytännöllisen kapasiteetin.
Milloin laser on parempi valinta kuin vesileikkaus?
Laser on parempi valinta kuin vesileikkaus silloin, kun tarvitaan erittäin suurta leikkausnopeutta ohuilla teräslevyillä, kun leikattava materiaali kestää lämmön ongelmitta, tai kun tuotantovolyymi on niin suuri, että nopeus on tärkein yksittäinen tekijä. Laser on myös erinomainen valinta puhtaaseen ohutlevymerkintään ja kaivertamiseen.
Ohut hiiliteräs ja ruostumaton teräs alle 10 millimetrin vahvuudessa ovat laserin vahvinta aluetta. Nopeus on merkittävästi suurempi kuin vesileikkauksessa, ja massatuotannossa tämä ero voi olla ratkaiseva. Laser soveltuu myös hyvin tilanteisiin, joissa leikattavat kappaleet ovat yksinkertaisia geometrialtaan ja sarjakoot suuria.
Vesileikkaus ja laser eivät siis ole suoraan toistensa kilpailijoita vaan täydentäviä teknologioita. Valinta riippuu materiaalista, paksuudesta, vaadittavasta reunalaadusta ja siitä, onko lämpövaikutus hyväksyttävä vai ei. Kun materiaali ei siedä lämpöä tai paksuus kasvaa, vesileikkaus on oikea valinta.
Sopiiko vesileikkuri prototyyppien ja piensarjojen valmistukseen?
Vesileikkuri sopii erittäin hyvin prototyyppien ja piensarjojen valmistukseen. Leikkausparametreja voidaan muuttaa nopeasti materiaalin tai geometrian vaihtuessa, ja sama kone leikkaa metallia, komposiittia, kiveä ja kumia ilman asetusmuutoksia. Tämä monipuolisuus tekee vesileikkauksesta luontevan valinnan ympäristöihin, joissa tuote tai materiaali vaihtuu usein.
Prototyyppityössä materiaalin eheys on usein kriittinen vaatimus. Kun testataan uutta alumiiniseosta tai hiilikuitulaminaattia, lämpövaikutus vääristäisi testitulokset. Vesileikkaus tuottaa kappaleen, jonka materiaaliominaisuudet vastaavat täsmälleen alkuperäistä materiaalia, joten prototyypin käyttäytyminen vastaa lopullisen tuotteen käyttäytymistä.
TamCut-vesileikkauskone on suunniteltu juuri tähän käyttöön. Kone ohjataan kannettavalla tietokoneella, johon on esiasennettu ohjelmistot DXF- ja BMP-tiedostojen lukemiseen sekä laaja materiaalitietokanta optimaalisten leikkausparametrien valintaan. Leikkausprosessia voidaan simuloida ennen varsinaista leikkausta, ja parametreja voidaan säätää lennossa. Käyttöönotto on nopeaa: leikkaus voidaan aloittaa jo samana päivänä, kun kone saapuu.
Miten vesileikkurin turvallisuus ja käyttöönotto eroavat laserista?
Vesileikkurin ja laserin turvallisuusprofiilit eroavat toisistaan merkittävästi. Laser edellyttää suojausta säteilyltä, ja erityisesti teollisuuslaserit vaativat tiukat turva-alueet ja henkilösuojaimet. Vesileikkurissa pääasiallinen riski on korkeapaineinen vesisuihku, joka on suljetulla leikkausalueella käytön aikana kokonaan eristetty käyttäjästä.
TamCutin suljettu leikkausalue avattavalla kannella on suunniteltu niin, että käyttäjä ei voi kohdata suurnopeuksista vesisuihkua koneen toimiessa. Sama rakenne estää roiskeita ja vaimentaa melua, jolloin lähiympäristö pysyy kuivana ja työskentelyolosuhteet miellyttävinä. Turvallisuus on tässä insinöörityön tulos, ei jälkikäteen lisätty varotoimenpide.
Käyttöönotto on vesileikkurilla usein nopeampaa kuin laserilla, kun kyseessä on kompakti teollisuuskone. TamCut saapuu ohjelmistoineen asennettuna ja materiaalitietokantoineen valmiina. Laserjärjestelmät vaativat tyypillisesti huolellisemman asennuksen, kalibroinnin ja säteilysuojauksen tarkistuksen ennen ensimmäistä tuotantoleikkausta. Muototerällä on vesileikkauksesta kokemusta vuodesta 1987, ja tämä kokemus näkyy siinä, miten TamCutin käyttöönotto on suunniteltu: yksinkertaiseksi ja nopeaksi ilman, että teollisuusluokan suorituskyky kärsii.