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Jul 06, 2023

Wazer: Der Wasserstrahl für Ihre Garage

Die meisten Hobbybastler haben keine Wasserdüsen in ihrer Garage, aber sie würden es tun, wenn sie könnten! Ein Wasserstrahlschneider (oder Wasserstrahlschneider) ist ein wunderbares Werkzeug. Montieren Sie einfach einen Hochdruckstrahl aus Sand und Wasser auf einem xy

Die meisten Hobbybastler haben keine Wasserdüsen in ihrer Garage, aber sie würden es tun, wenn sie könnten! Ein Wasserstrahlschneider (oder Wasserstrahlschneider) ist ein wunderbares Werkzeug. Montieren Sie einfach einen Hochdruckstrahl aus Sand und Wasser auf einem XY-Portal, und der Druck erzeugt genug Erosion, um nahezu jedes dünne Material zu durchschneiden. Leider hinterlässt die Inanspruchnahme Ihres eigenen Wasserstrahls auch ein großes Loch in Ihrem Geldbeutel. Maschinen bis zu diesem Zeitpunkt beginnen bei etwa 75.000 US-Dollar, ganz zu schweigen davon, dass sie den größten Teil Ihres Arbeitsbereichs in einer Garage für zwei Autos beanspruchen würden.

Die meisten von uns alltäglichen Hackern, die die Vorteile dieses Tools nutzen möchten, schicken ihre Teile an einen professionellen Laden. Folglich hören wir mit einer Ausnahme nicht oft von alltäglichen Hackern, die Wasserstrahlen oder wasserstrahlgeschnittene Teile verwenden. Im Jahr 2014 baute ein Studententeam von UPENN einen funktionsfähigen Wasserstrahl mit einer Teileliste, die ihn für etwa 5.000 US-Dollar erschwinglich machen konnte. Jetzt ist das gleiche Team zurück. Dieses Mal haben sie nicht nur ein Einzelstück, sondern ein vollwertiges Produkt namens Wazer entwickelt, das erst vor wenigen Minuten seine Kickstarter-Kampagne gestartet hat und das Ziel von 100.000 US-Dollar bereits fast vervierfacht hat. Wie konnte es das tun? Das Gesamtpaket beginnt bei bescheidenen 3.599 bis 4.499 US-Dollar. Es handelt sich hier schließlich um Crowdfunding, aber eine 20-fache Unterbietung des Preises ist ein starker Motivator.

Letzte Woche habe ich mich mit der Crew von Wazer getroffen, um eine Live-Demo zu bekommen, also wollte ich kurz meine Gedanken zusammenfassen. Lassen Sie uns zunächst einige technische Details vorab erläutern:

Gleich zu Beginn ist es erwähnenswert, dass Wazer im Vergleich zu einem herkömmlichen Wasserstrahl in Größe, Dicke und Schnittgeschwindigkeit begrenzt ist. Allerdings sind ihm in seinem breiten Materialspektrum keine Grenzen gesetzt. Allerdings gehen wir nicht davon aus, dass die Leute, die eines davon für ihre Garage kaufen möchten, dieses Werkzeug als Ersatz für das 100.000-Dollar-Modell ansehen werden. Stattdessen handelt es sich um eine neue Möglichkeit, mit dem Schneiden einer Vielzahl dünner, flacher Materialien in Berührung zu kommen, deren Toleranzen gut genug sind, um funktionsfähige Prototypen zu bauen, die die Maschinengrenzen respektieren.

Wie zu erwarten ist, fängt der Wazer nicht einfach damit an, Teile aus der Verpackung herauszuschneiden, bevor er ein wenig eingerichtet wird. Erstens benötigt der Wazer eine Wasserleitungs-Einlassquelle und eine Wasserauslassquelle. Falls Sie darüber nachgedacht haben, dieses Biest direkt neben dem Drucker im Wohnzimmer aufzustellen, vergessen Sie es, es sei denn, Ihr Haus verfügt natürlich über entsprechende Wasserleitungen. Abgesehen davon ist der Wasserstrahl tatsächlich klein genug und ausreichend eigenständig, um in Innenräumen laufen zu können … das heißt: wenn Sie bereit sind, ein paar sandige Stellen um Ihr Haus herumzuschwenken, bevor sie gereinigt werden. Alles in allem ist dieses Werkzeug dafür gedacht, entweder in der Garage oder Werkstatt zu landen, und sowohl der Wasserbedarf als auch die nassen Teile, die es erzeugt, werden es wahrscheinlich dort halten.

Insgesamt ist das Gerät schön autark. Der Schleifgranat ist ein Standardprodukt, das aus der Seitenschublade geladen wird. Der Wasserstrahl und das abrasive Granat werden an der Düse gemischt, und das Gehäuse hält die Verschmutzung im Inneren der Maschine. Schließlich wird das Hochdrucksystem durch eine kleine Außenbox bereitgestellt, die im Werbevideo unter der Maschine verstaut wird.

Neben Ihrer Wasserrechnung gibt es zwei weitere Verbrauchsmaterialien, die Sie im Auge behalten müssen. Der erste ist der Granat, der nach Gebrauch weggeworfen werden muss; Das zweite ist das Polyethylenbett, das durch wiederholte Schnitte irgendwann verschleißt.

Der Übergang vom Design zum Schnitt weist viele Parallelen zu einer Laserschneider-Schnittstelle auf. Importieren Sie einfach eine Vektorgrafik und positionieren Sie die Schnittstelle über einem XY-Raster im „Laserschneider-Stil“, um die Schnittstelle auszuwählen. Es gibt eine zusätzliche Option zum Auswählen der Seite der Linie (oder des Totpunkts), entlang derer verfolgt werden soll.

Der Granat wird in diskrete „Auffangbehälter“ an der Vorderseite gefiltert (um verstopfte Abflüsse zu vermeiden). Um die Menge des gebrauchten Granats unter Kontrolle zu halten, müssen Sie lediglich die Behälter herausziehen, aus denen beim Herausnehmen das Wasser abfließt, und den Sand herauswerfen. Wazer löst das Wartungsproblem tatsächlich ganz gut. Wo ein ausgebildeter Fachmann mit einem herkömmlichen Wasserstrahl mehrere Minuten lang den Sand aus der Maschine schöpft, ermöglicht dieses System dem Benutzer, mit ein paar Kartons Sand ein paar Mal schnell zum Mülleimer zu gehen.

Auch das Fixieren des Werkstücks ist recht einfach. Die Wazer-Crew hat ziemlich gute Erfolge erzielt, indem sie sie zur Unterstützung einfach direkt in das gewellte Polyethylen geschraubt hat. Die Kräfte, die auf das Teil wirken, sind (1) im Vergleich zu einer Fräsmaschine relativ gering und (2) meist nach unten gerichtet, sodass die Teile kein kompliziertes Spannsystem benötigen, um sie an Ort und Stelle zu halten. Ein paar Schrauben wie die rechts abgebildete genügen, um zu verhindern, dass sich die Platte beim Schneiden bewegt.

Man vergisst leicht, dass die meisten Leute, die Werkzeuge für den Ingenieur außerhalb der Geschäftszeiten bauen, keine kaltherzigen Verkäufer sind. Sie sind auch Ingenieure – und sie bilden keine Ausnahme von der Truppe aus Leuten, die ein gutes Nebenprojekt lieben. Drüben im Hax Accelerator-Büro habe ich eine Vorschau auf einige der Nebenprojekte erhalten, die sie mit genau dem Tool erstellt haben, das sie uns jetzt anbieten.

Im Vergleich zu einem Laserschneider sind die Möglichkeiten des Wasserstrahlschneiders bei der Bearbeitung von Materialien weitaus geringer. Der Messerschaft oben wurde aus D2-Werkzeugstahl geschnitten und anschließend von einem professionellen Messermacher bearbeitet. In der Mitte sind die Quadcopter-Rahmen aus FR4 und Kohlefaser geschnitten (Upcycled PCB-Copter, wir werden Sie hier ins Leben rufen!).

Angesichts der Tatsache, dass der effektive Werkzeugdurchmesser nur etwa 1,5 mil (0,0015 Zoll) beträgt, übersteigt der erreichbare Detaillierungsgrad bei weitem die Feinheit jedes Handwerkers, der von Hand arbeitet. Ein weiterer Vorteil ist die gleichbleibende Wiederholgenauigkeit der mit diesem Werkzeug hergestellten Teile. Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, eine ganze Wand mit demselben Muster zu verfliesen, das mit derselben Maschine geschnitten wurde.

Sobald eine neue Maschine in der Werkstatt erhältlich ist, kommt man schnell ins Schwärmen über die Möglichkeiten. Wie könnte dieses neue Biest das Vokabular der Techniken des Schneidens und Spritzens erweitern, die wir bereits so gut kennen? Zunächst einmal ist es erwähnenswert, dass es hier kein kostenloses Mittagessen gibt. Das Schneiden von Teilen ist mit dieser Maschine langsamer als mit einer professionellen Maschine, die weitaus dickere Materialien schneiden kann. Wenn Sie jedoch eines davon kaufen, stehen die Chancen gut, dass die Schnittgeschwindigkeit kein limitierender Faktor dafür ist, dass Sie Teile sofort zur Hand haben. Wenn man sich ihre Genauigkeit ansieht, kann die Wazer auch nicht die gleiche Präzisionsarbeit leisten wie eine seriöse CNC-Fräse. Dennoch – in den meisten Fällen ist das nicht nötig! Für den alltäglichen Handwerker, der sich keine Sorgen um seine Press- und Slip-Fits macht, ist 0,003 mil ausreichend.

Für den ernsthaften Maschinisten sind 0,003 mil nicht großartig, aber das ist kein Grund zur Sorge. Leute in der Bearbeitungs- und Fertigungsindustrie gießen oft die Rohform einiger komplexer Teile und bearbeiten dann die tatsächlichen Abmessungen, auf die es ankommt, auf einer Fräsmaschine. Ebenso kann der Wazer für Teile, die engere Toleranzen erfordern, zur „First-Pass“-Maschine werden, die grobe Schnitte aus vielen dünnen Materialien ausführt – sogar aus solchen, die den alltäglichen Hobby-Maschinisten sonst einschüchtern würden, wie FR4 oder Werkzeugstahl. Bei den wichtigen Abmessungen können die Mitarbeiter ihre Teile auf eine andere Maschine legen, um die wichtigen Abmessungen fertigzustellen. Vielleicht müssen die Lochabmessungen mit der richtigen Reibahle auf ihre endgültige Größe erweitert werden, oder vielleicht muss die Oberflächenbeschaffenheit einiger Kanten mit einem Endfräser poliert werden. Alles in allem sollte der Wazer kein Problem damit haben, große Schnitte in ansonsten schwer zu schneidenden Materialien zu bewältigen.

In der Regel schicken ernsthafte Hobbybastler, die ihre Teile mit Wasserstrahlen bearbeiten möchten, ihre Entwürfe an professionelle Wasserstrahlhersteller. Wenn die Zeit drängt, kann es leider sowohl beim Versand als auch bei der Zusammenstellung der Projekte anderer Leute zu Verzögerungen kommen. Wenn es einen Fehler in diesem Design gibt oder wenn wir feststellen, dass Rev-1.0 einige Designprobleme aufweist, sobald wir mit dem Zusammenbau zu Hause beginnen, werden wir durch ein vermeidbares Problem aufgehalten: Es dauert einfach eine Weile, bis die Teile zurückkommen.

Wazer ist kein Werkzeug für Ungeduldige. Es ist eine neue Möglichkeit, unser Verständnis für die Arbeit mit Wasserstrahlteilen zu verfeinern. Nach dem Entwurf dauert es nur etwa eine halbe Stunde, bis wir wieder am Schreibtisch sitzen und die Teile zusammenbauen. Sicher, Fehler kosten uns Material, aber kein Lernmechanismus übertrifft den kombinierten Nutzen von Iterationsgeschwindigkeit und sofortigem Feedback.

Darüber hinaus kann ein nahegelegener Wasserstrahl Teile, die im Müll landen sollten, in Ihr Rohstoffregal umwandeln. Wenn Sie Quadrocopter aus G10 oder Kohlefaser gebaut haben, warum nehmen Sie dann nicht das schäbige Motherboard aus dem Elektroschrotthaufen und schneiden dort Ihren nächsten Rahmen aus? Erinnern Sie sich an all die Glasfaserplatten, bei denen Ihnen schnell klar wurde, dass Sie sie ohne Atemschutzmaske nicht bearbeiten könnten? Holen Sie sie sofort aus dem Müll. Werfen Sie abschließend einen Blick auf den Müll, der weggeworfen oder im örtlichen Gebrauchtwarenladen verkauft wird. Dieses Backblech? Jawohl. Fensterscheiben aus Glas? Absolut. Keramikplatten? Warum nicht? Willkommen in einer ganz neuen Welt des Upcyclings.

Von einem Team, das erst vor ein paar Jahren mit seinem Proof-of-Concept auf diesen Seiten gelandet ist, sind wir begeistert, dass sich ein Einzelstück zu einem kommerziellen Kickstarter-Produkt entwickelt hat, das Tausenden von eifrigen Studenten, selbstgebauten Maschinisten, und Handwerker gleichermaßen. Denken Sie daran, dass keine erste Umdrehung einer Kickstarter-Maschine ohne Probleme verläuft und ein 4.000-Dollar-Wasserstrahlgerät niemals die gleiche Aufgabe erfüllen kann wie sein 100.000-Dollar-Älteres. Nichtsdestotrotz freuen wir uns, dass die Community einen Eindruck von der Fertigung außerhalb des Landes der 3D-Drucker bekommt, und wir sind gespannt auf ihre Reaktion.