Schnittkosten und Wirtschaftlichkeit des Wasserstrahlschneidens

Wasserstrahlschneidanlage in 2 x 4 m Tischgröße mit einem Schneidkopf mit Fasenaggregat
Wasserstrahlschneidanlage in 2 x 4 m Tischgröße mit Fasen-Schwenkkopf

Beim Wasserstrahl-schneiden handelt es sich um einen "kalten" Abtragungsprozess durch Abrasivmittel und Wasser, dass mit hohem Druck auf eine Geschwindigkeit von rund 1.000 km/h an der Austrittsdüse gebracht wird. Bei Drücken zwischen 3.800 bar bis 6.200 bar erfahren die Pumpen, Kolben, Ventile, Dichtungen einen erheblichen Verschleiß, der zusammen mit den Verbrauchsmaterialien einen Großteil der Schneidkosten bestimmt. Dass dabei die Schnittgeschwindigkeiten scheinbar sehr langsam erscheinen, stellt in der Regel nicht das Problem dar, wenn man im Gegenzug Fertigteile erhält, die kaum bis keine weitere Nachbearbeitung erfordern und deren Materialgefüge thermisch kaum beeinflusst wurde. Mit welchen Kosten muss man beim Einsatz dieses Verfahrens rechnen? 

Sobald Sie sich eingeloggt haben und einen verifizierten Account besitzen erhalten Sie kostenlos eine Beispielsberechnung für eine Schneidstunde Abrasivwasserstrahlschneiden. 

Dabei werden Hallenmiete und Personal nicht berücksichtigt, jedoch die Energiekosten, Lebensdauer der Düsen und Verschleißteile sowie das Abrasivmittel gehen in die Berechnung des Stundensatzes mit ein.

 

Was Sie hier erfahren?

Hier erfahren Sie:

  • Parameter für die Schnittkosten

  • Ursachen erhöhter Kosten

  • Betriebskostenermittlung beim Wasserstrahlschneiden anhand einer Beispielberechnung

 

Schnittkosten einer Wasserstrahlschneidanlage

Sie finden eine vertiefende Darstellung auf folgenden Seiten:

Restgittertafel eines Wasserstrahlzuschnittes
Mit Wasserstrahl erzeugte Aluminiumsterne: Restgittertafel

Manche Anwender klagen über schwankende Betriebskosten für die Verschleißteile, wie Düsen und Wasserröhrchen aber auch Pumpendichtungen. Das Austauschen derartiger Verschleißteile führt auch immer zu einem Anlagenstillstand und damit verbunden zu einer geringeren Auslastung der Anlage, was wiederum zu höheren Kosten und einer geringeren Wirtschaftlichkeit der Anlage führt.

3 Tipps, wie Sie den Verschleiß bei Wasserstrahlschneidanlagen reduzieren

1. Druckschwankungen

Nicht selten sind Druckschwankungen ein möglicher Verursacher für hohe Verschleißteilekosten. Bei hydraulischen Druckübersetzern schwankt der Druck um einige Prozent. Der Pulsationsdämpfer einer Anlage besitzt die Aufgabe diese Druckschwankungen auszugleichen, bzw. zu stabilisieren. Bei bestimmten Anwendern hat es geholfen, den Pulsationsdämpfer von beispielsweise 0,8 Liter auf 1 oder 1,5 oder 1,8 Liter zu vergrößern. Wir haben von 25% höheren Standzeiten der Verschleißteile erfahren. Anlagenhersteller der Hochdruckpumpen bemühen sich die Druckschwankungen auf unter 2% zu begrenzen (Stand 2015).

Je weniger Druckschwankungen, desto länger halten die Verschleißteile beim Wasserstrahlschneiden!  

2. Wasserqualität

Einen weiteren bedeutenden Einfluss auf die Standzeiten der Wasserstrahlverschleißteile übt die Qualität des Wassers aus. Wie im Kapitel "Wasserqualität" gezeigt, spielen Enthärtungs- bzw. Entsalzungsanlagen eine wichtige Rolle. Bei der Installation einer Wasserstrahlschneidanlage sollte auf die richtige Wasserqualität geachtet werden. Die Hersteller besitzen hierzu passende Anforderungstabellen an die Wasserqualität. 

3. Verbrauchsmaterialien

Es wird dazu geraten, möglichst die Originalverbrauchs- und Originalersatzmaterialien zu verwenden, um optimale Schnittqualitäten und Standzeiten zu erhalten. Nachbauverschleißteile oder geringwertige Abrasivmittel können zu erhöhtem Verschleiß, geringerer Schnittqulität und damit letztlich zu höheren Betriebskosten führen.

Lebensdauer und Kosten der Verschleißteile und Betriebsstoffe einer Wasserstrahlschneidanlage:

Alle Angaben beziehen sich auf das Schneiden von Metall mit einer 50 PS-Pumpe und einem Schneiddruck von 4.000 bar, Werte sind herstellerabhängig und können stark variieren. Angaben ohne Gewähr, sie dienen rein als Orientierungshilfe. Im Bedarfsfall konkrete Daten beim Hersteller nachfragen und Ihre eigenen Kosten bezüglich Energien, Verbräuche, Standzeiten und Abrasivmittel einsetzen. Stand der Beispielrechnung: 2012

Lebensdauer der Pumpendichtungen einer Wasserstrahlschneidanlage, an Hand einer Beispielrechnung:

Annahme: Veranschlagte Lebensdauer der Pumpendichtungen ca. 500 bis 800 Stunden, modellabhängig (Wechselzeiten der Dichtungen mit berücksichtigen)

Abrasivmittel (mit Entsorgung) z.B.: Granat 80 Mesh (entspricht Korngröße 180 µm): Z.B. 700,- EUR/t (Wert angängig von Lieferant, Abnahmemenge, Weltmarktpreisen, Entsorgungskosten, Qualität. Am Markt sind auch Abrasivmittel mit anderer Qualität für unter 300 €/t erhältlich. Aktuellen Preis für Abrasiv können Sie in unserem Marktplatz anfragen.)

Abrasivmittelverbrauch bei einer 50 PS Pumpe: 300 gr/min => 13,- /h

Abrasivmittelverbrauch bei einer 100 PS Pumpe: 500 gr/min => 21,-/h

Erforderliches Schneidwasser bei 50 PS: 3,8 l/min (die Kühlung erfolgt in Umlaufsystem)

 

Erforderlicher Strom für die Pumpe und Kühlung und Aufbereitung:

37 kW => 50 PS Pumpe

75 kW => 100 PS Pumpe

Hinzu kommt der Energiebedarf für die Schneidanlage, Antriebe, CNC, Wasseraufbereitung, Tischentschlammung etc. Annahme: 10 kW

Gesamtaufwand elektrische Energie der 50 PS-Pumpe: 47 kW pro Stunde bei Volllast.

 

Lebensdauer der Diamant-Wasserdüse / Saphir-Wasserdüse bei einer 50 PS-Pumpe mit 4.000 bar:

Annahme: Wir nehmen die Lebensdauer der Diamantschneiddüse mit 300 Schneidstunden an. 
Annahme: Wir nehmen die Lebensdauer der Saphirschneiddüse mit ca. 20 Stunden an. 
(je nach Hersteller, je nach System, je nach Wasserqualität)

Kostenaufteilung beim Wasserabrasivschneiden mit einer 50PS-Pumpe: Betriebsstundensatz anhand einer Beispielrechnung:

POSITION KOSTEN ANTEIL

  • Schneidwasser ca. 0,50- € 1,5%
  • Abrasivkosten ca. 13- € 35%
  • Stromkosten ca. 8,- 25%
  • Pumpenkosten ca. 6,- 18%
  • Schneidkopfkosten ca. 7,- 22%

Betriebskosten: 34,50 €/h  in unserem Beispiel.


Die Betriebskosten können erheblich schwanken, so dass der Stundensatz im gleichen Beispiel auch bei 24 - 45 Euro liegen kann, je nach Standzeiten, Energiekosten etc.

Für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung sind die Maschinenauslastung, Investitionskosten, Personal- und Hallenkosten, Gemeinkostenzuschläge etc. mit einzubeziehen und diese Kosten sind von Kunde zu Kunde individuell verschieden. Außerdem sind Energiekosten von Gemeinde zu Gemeinde verschieden, ebenso die Einkaufspreise für Abrasivmittel.

Benutzen Sie den Kostenkalkulator, wenn Sie die Schneidkosten für ein spezielles Material erfahren möchten oder kontaktieren Sie uns.

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