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Wasserstrahl- vs. Laserschneiden – Was ist besser?

# Водоструйная и лазерная резка — что лучше?

Это давний вопрос, который инженеры по производству активно обсуждают в мастерских по всему миру.

Но:

**«Почему бы не использовать оба способа?»**

## Водоструйная и лазерная резка: в чем разница?

Водоструйная и лазерная резка достигают схожих результатов, но совершенно разными методами.

Водоструйная резка использует силу воды под высоким давлением для эрозии материала. Этот процесс напоминает формирование Гранд-Каньона, только в меньших масштабах по размеру и времени. Вода (иногда с добавками, такими как песок, оксид алюминия или гранат) медленно разъедает материал на своем пути простым эрозионным воздействием. Скорость этого процесса составляет примерно 1-20 дюймов в минуту.

В то время как водоструйная резка полагается на силу воды, лазерная резка использует энергию ОГНЯ! Точнее, энергию сверхконцентрированного света, который нагревает материал — но огонь звучит эффектнее! Тонкий лазер нагревает материал до такой степени, что он либо плавится, либо сразу превращается в газ, минуя жидкую фазу.

Для смелых энтузиастов-любителей лазерную резку можно проводить даже дома при наличии соответствующего оборудования. Мы рассказываем об этом здесь: [Стоит ли делать лазерную резку самостоятельно или лучше обратиться к профессионалам](https://sendcutsend.com/blog/what-is-laser-cutting/). Лазерная резка обычно очень быстрая, со скоростью до 20-70 дюймов в минуту, что в 70 раз быстрее водоструйной резки. О других [возможностях лазерной резки](https://sendcutsend.com/blog/capabilities-of-laser-cutting/) читайте в нашей статье. Важно помнить: при лазерной резке возникает зона теплового воздействия. Когда лазер плавит металл, все термообработки и закалка теряются в области вокруг разреза. Например, алюминий и высокопрочные стали в зоне вокруг реза становятся гораздо слабее. Ниже приведена таблица с основными преимуществами каждого метода.

## **Точность и скорость водоструйной и лазерной резки**

Вы, наверное, слышали поговорку: «Качество, скорость, цена. Выбери два.»

Скорость производства и точность при водоструйной и лазерной резке зависят от нескольких факторов:

-   **Толщина материала**

-   Толщина — ключевой показатель. Если материал слишком толстый, лазерная резка становится невозможной из-за перегрева и плавления краев. Для водоструйной резки толщина менее критична, и она может работать с очень толстыми материалами. Однако с увеличением толщины снижается скорость резки, так как воде и абразиву требуется больше времени на эрозию материала.

-   Лазерная резка оптимальна для тонких листов металла.

-   Водоструйная резка лучше подходит для толстых заготовок.

-   Ознакомьтесь с нашей [таблицей минимальных и максимальных размеров материалов](https://sendcutsend.com/materials/min-max/).

-   **Тип материала**

-   Выбор материала также существенно влияет на скорость и стоимость резки. Представьте себе разницу между нарезкой замороженного и размороженного куска мяса: замороженное мясо тверже и требует больше времени для разреза. Аналогично, закаленная сталь, например AR500, режется дольше, чем мягкий алюминий 6061. Эта зависимость между твердостью/прочностью материала и скоростью резки актуальна как для водоструйной, так и для лазерной резки: чем тверже материал, тем больше времени требуется.

-   Изучите наш [гид по выбору материалов](https://sendcutsend.com/materials/selection-guide/).

-   **Сложность дизайна**

-   Рассмотрите два примера: один с замысловатым внутренним рисунком, второй — с простым контуром и отверстиями под болты. Как и в любом производственном процессе, чем больше деталей нужно изготовить, тем дольше длится процесс. Важный фактор стоимости изготовления — время, необходимое на резку. Проще говоря, простой дизайн дешевле, сложный — дороже.

-   Ознакомьтесь с нашим [руководством по работе с мелкой геометрией в лазерной резке](https://sendcutsend.com/blog/understanding-small-geometry-in-laser-cutting/).

Давайте разберем, как все эти факторы влияют на изготовление ваших деталей методом лазерной или водоструйной резки.

### Водоструйная и лазерная резка: скорость

Точные [оценки скорости](https://sendcutsend.com/sendcutsend-processing-times/) зависят от сложности вашего дизайна: чем сложнее, тем выше стоимость. Если вы хотите вырезать простую форму из стали, например пластину из нержавеющей стали толщиной 1/2 дюйма с отверстиями по углам, водоструйная резка — точный и экономичный способ. Но если вы хотите создать, например, крыло стрекозы — произведение искусства, стоимость возрастет пропорционально сложности дизайна.

Лазерная резка — очень быстрый производственный процесс. Современные мощные (>4 кВт) волоконные лазеры могут резать тонкие материалы в 80-100 раз быстрее водоструя. Благодаря высокой скорости повышения производительности оборудования, стоимость деталей, вырезанных на лазере, значительно ниже.

### Водоструйная и лазерная резка: точность и ширина реза (керф)

Водоструйная резка — процесс довольно точный, но стоит учитывать допуски. Допуск — это разница между заданными и фактическими размерами детали. Например, если требуется длина детали 10,000 дюймов, а допуск составляет +/- 0,008 дюйма, то допустимый размер будет от 9,992 до 10,008 дюймов. Это всего восемь тысячных дюйма, но мы всегда учитываем это при производстве ваших деталей.

Для лазерной резки стандартный допуск составляет +/- 0,005 дюйма или лучше. Диаметр стандартного лазерного луча — примерно 0,007 дюйма (примерно как толщина человеческого волоса). Благодаря столь малому диаметру [ширина реза (керф) минимальна](https://sendcutsend.com/blog/what-is-kerf-in-laser-cutting/) и точность лазерной резки выше. Если применить лазерную резку к нашему примеру с крылом стрекозы, то практически не возникнет проблем с детализацией, при условии, что геометрия подготовлена согласно [гайдлайнам по лазерной резке](https://sendcutsend.com/guidelines/laser-cutting/). Однако с увеличением толщины материала появляется больше тепла, что может привести к образованию шлака или деформации.

_Керф — это небольшое количество материала, удаляемое сверх диаметра лазера или водоструя при резке. Мы всегда учитываем это, чтобы обеспечить точные допуски._

Ширина реза водоструя с абразивом обычно составляет 0,020”–0,040”, в зависимости от материала. Возвращаясь к примеру с крылом стрекозы: если вам нужен очень детализированный рисунок, стоит учитывать размеры мелких отверстий и элементов. Из-за относительно большого керфа у водоструя по сравнению с лазером мелкие детали и узкие радиусы могут потеряться в процессе. Однако, так как при водоструйной резке не возникает дополнительного теплового воздействия, толстые детали не страдают от шлака или деформаций.

### Водоструйная и лазерная резка: материалы

Поскольку водоструйная и лазерная резка — это принципиально разные процессы, [материалы](https://sendcutsend.com/materials/), которые они могут обрабатывать, также существенно различаются. Это одна из главных причин, почему наличие обоих видов оборудования в цеху столь ценно.

Начнем с того, что водоструйная резка идеальна для толстых материалов. Например, большинство сталей хорошо подходят для водоструя, но сталь толщиной более 1 дюйма — лучший вариант, поскольку лазеры могут «выдыхаться» после 0,75 дюйма. В целом, водоструйная резка лучше справляется с толстыми материалами, чем лазерная, но за счет меньшей скорости. Диапазон толщин для водоструя — от 0,040 до 4 дюймов. Чаще всего встречаются изделия менее 4 дюймов толщиной.

Другие материалы, подходящие для водоструйной резки:

-   Толстые металлы (более ½ дюйма) — латунь, углеродистая сталь, инструментальная сталь, алюминий, медь, титан и др.

-   Натуральные материалы — кожа, камень, мрамор, гранит и др.

-   Композиты — стекловолокно, кевлар, углеволокно и др.

-   Резины и пластики — вспененные материалы, поликарбонат и др.

Если водоструйная резка идеальна для толстых материалов, то лазерная — идеальный компаньон для точной обработки тонких материалов. Например, лазер плохо подходит для таких материалов, как гранит: он толстый, хрупкий и разрушается при нагреве лазером. Зато лазер отлично справляется с материалами толщиной менее ½ дюйма, которые нельзя так же быстро и эффективно обработать водоструем, например:

-   Металлы менее 1/2 дюйма — латунь, углеродистая сталь, инструментальная сталь, алюминий, медь, нержавеющая сталь, легированные стали, титан и др.

-   Натуральные материалы — дерево, бумага, картон, пробка и др.

-   Резины и пластики — акрил, PET, Delrin и др.

В итоге, использование водоструйной и лазерной резки в тандеме позволяет нам изготавливать любые ваши детали с высокой точностью и по оптимальной цене, независимо от материала и толщины.

## **Общие затраты на услуги лазерной и водоструйной резки**

Независимо от выбранного метода резки, основные факторы, влияющие на стоимость, следующие:

-   **Время работы на станке**: сложный дизайн и толстый материал увеличивают общее время обработки.

-   **Стоимость материала** (сюда входит цена сырья): дорогие металлы, такие как медь или титан, всегда будут стоить дороже алюминия, и цены на них часто меняются.

-   **Объем заказа**: чем больше партия, тем ниже цена за единицу, поэтому выгоднее делать крупные заказы, чем множество мелких.

-   Автоматизация снижает стоимость изготовления благодаря уменьшению количества ручного труда.

## **Идеальное сочетание технологий обработки**

[Водоструйная резка](https://sendcutsend.com/guidelines/waterjet-cutting/) и [лазерная резка](https://sendcutsend.com/guidelines/laser-cutting/) — идеальная пара для любого производства. Каждый из этих методов имеет свои сильные стороны и уникальные преимущества, поэтому доступ к обоим видам оборудования — мечта любой мастерской.

Es ist eine altbekannte Frage, die Fertigungsingenieure in Werkstätten auf der ganzen Welt heiß diskutieren.

Aber:

„Warum nicht beides?“

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Was ist der Unterschied?

Wasserstrahl- und Laserschneiden führen im Wesentlichen zum gleichen Ergebnis, jedoch auf völlig unterschiedliche Weise.

Beim Wasserstrahlschneiden wird die Kraft von Hochdruckwasser genutzt, um Material abzutragen. Dieser Prozess ist vergleichbar mit der Entstehung des Grand Canyon – allerdings in viel kleinerem Maßstab, sowohl hinsichtlich Größe als auch Zeit. Das Wasser (manchmal versetzt mit Zusätzen wie Sand, Aluminiumoxid oder Granat) trägt das Material durch einfache Erosion ab. Dieser Vorgang ist mit 2,5 bis 50 Zentimeter pro Minute recht zügig.

Während das Wasserstrahlschneiden auf die Kraft des Wassers setzt, nutzt das Laserschneiden die Kraft des FEUERS! Genauer gesagt, die Kraft von hochkonzentriertem Licht, das das Material erhitzt – aber „Feuer“ klingt einfach spannender! Ein sehr feiner Laserstrahl erhitzt das Material so stark, dass es entweder schmilzt oder verdampft. Verdampfen bedeutet, dass das Material direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht und die flüssige Phase überspringt.

Für abenteuerlustige Heimwerker ist Laserschneiden mit der richtigen Ausrüstung auch zu Hause möglich. Wir erläutern hier, ob Sie Laserschneiden selbst machen oder lieber einen Drittanbieter beauftragen sollten. Laserschneiden ist in der Regel sehr schnell, mit Schnittgeschwindigkeiten von 50–180 Zentimeter pro Minute, also bis zu 70-mal schneller als das Wasserstrahlschneiden. Weitere Fähigkeiten des Laserschneidens stellen wir in diesem Beitrag vor. Ein weiterer Aspekt beim Laserschneiden ist die sogenannte Wärmeeinflusszone. Wo der Laser das Material schmilzt, gehen Wärmebehandlungen oder Vergütungen im umliegenden Bereich verloren. Gerade Aluminium und hochfeste Stähle werden dadurch in Schnittnähe deutlich schwächer. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den wichtigsten Vorteilen der beiden Verfahren.

WasserstrahlschneidenLaserschneiden
Dicke Materialien (>1”/2,54 cm)Dünne Materialien (<½”/1,27 cm)
Schnell (1-20 ipm)Sehr schnell (20-70 ipm)
UmweltfreundlicherKostengünstigere Geräte
Weniger Nachbearbeitung/Finish erforderlichHöhere Präzision
Kann eine größere Materialvielfalt schneidenLeiseres Verfahren

Präzision und Geschwindigkeit beim Wasserstrahl- und Laserschneiden

Das bekannte Sprichwort lautet: „Qualität, Geschwindigkeit, Preis – such dir zwei aus.“

Die Produktionsgeschwindigkeit und Präzision, egal ob beim Wasserstrahl- oder Laserschneiden, hängen von mehreren Faktoren ab:

  • Materialstärke
  • Die Stärke des zu schneidenden Materials ist entscheidend. Ist das Material zu dick, ist Laserschneiden keine Option, da sich das Material an den Rändern durch die Hitze aufschmilzt. Beim Wasserstrahlen spielt die Dicke eine geringere Rolle, und auch sehr dicke Materialien können geschnitten werden. Allerdings sinkt mit steigender Dicke die Geschwindigkeit, da Wasser und/oder Schleifmittel weiterhin das Material abtragen müssen.
  • Das Laserschneiden eignet sich besonders gut für dünne Bleche.
  • Das Wasserstrahlschneiden ist besonders vorteilhaft bei dicken Platten.
  • Hier finden Sie eine Übersicht über unsere minimalen und maximalen Materialgrößen.
  • Materialart
  • Die Auswahl des Materials ist ebenfalls entscheidend für die Schnittgeschwindigkeit und die Kosten. Stellen Sie sich vor, Sie schneiden ein gefrorenes Stück Fleisch im Vergleich zu einem aufgetauten: Das gefrorene Fleisch ist deutlich härter und entsprechend schwerer zu schneiden. Ähnlich braucht gehärteter Stahl wie AR500 länger als ein weiches Stück 6061-Aluminium. Diese Beziehung zwischen Härte/Haltbarkeit und Bearbeitungsdauer gilt sowohl für das Laser- als auch für das Wasserstrahlschneiden: Je härter das Material, desto länger dauert der Schnitt.
  • Sehen Sie sich unseren Materialauswahl-Leitfaden an.
  • Designkomplexität
  • Betrachten Sie die beiden Beispiele unten: Eines hat ein filigranes Innenmuster, das andere ist ein einfacher Umriss mit Bohrlöchern. Wie bei jedem Fertigungsprozess gilt: Je mehr Details geschnitten werden müssen, desto länger dauert die Herstellung. Ein wichtiger Kostenfaktor ist also die Schnittdauer – einfachere Designs sind günstiger, aufwendige entsprechend teurer.
  • Hier finden Sie einen Leitfaden zum Verständnis kleiner Geometrien beim Laserschneiden.
Präzision und Geschwindigkeit beim Wasserstrahl- und Laserschneiden

Schauen wir uns an, wie diese Faktoren die Fertigung Ihrer Laser- oder Wasserstrahlteile beeinflussen.

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Geschwindigkeit

Genaue Geschwindigkeitsschätzungen hängen stark von der Komplexität Ihres Designs ab: Je aufwendiger das Design, desto höher die Kosten. Wenn Sie beispielsweise einfach eine Stahlplatte von 12,7 mm Dicke mit je einem Loch in jeder Ecke schneiden möchten, ist das Wasserstrahlschneiden eine präzise und wirtschaftliche Methode. Möchten Sie hingegen ein Kunstwerk wie einen Libellenflügel produzieren, steigen die Kosten mit der Detailtiefe des Designs.

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Geschwindigkeit

Laserschneiden ist ein äußerst schnelles Fertigungsverfahren. Moderne Hochleistungslaser (>4 kW) können dünne Materialien bis zu 80–100-mal schneller schneiden als Wasserstrahlanlagen. Dank der hohen Schnittgeschwindigkeit profitieren Laserschneider zudem von einer besseren Maschinenauslastung, was die Teilekosten zusätzlich senkt.

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Präzision und Schnittfuge

Das Wasserstrahlschneiden ist ein präziser Prozess, aber Sie müssen mit gewissen Toleranzen rechnen. Toleranz bezeichnet die Differenz zwischen den gewünschten und den tatsächlichen Abmessungen eines Teils. Wenn Sie beispielsweise ein Teil mit einer Länge von 254 mm wünschen und die Schnitttoleranz +/- 0,2 mm beträgt, ist alles zwischen 253,8 mm und 254,2 mm akzeptabel. Auch wenn das sehr geringe Abweichungen sind, berücksichtigen wir diese selbstverständlich beim Schneiden Ihrer Teile.

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Präzision und Schnittfuge

Beim Laserschneiden liegt die Schnitttoleranz meist bei +/- 0,13 mm oder besser. Der Durchmesser eines typischen Laserstrahls beträgt etwa 0,18 mm – das entspricht ungefähr dem Durchmesser eines einzelnen Haares. Aufgrund des kleinen Strahldurchmessers wird die Schnittfuge (Kerf) erheblich reduziert und die Präzision beim Laserschneiden steigt. Wenn wir das Beispiel des Libellenflügels aufgreifen, gibt es bei passender Geometrie laut unseren Laserschneidrichtlinien praktisch keine Probleme mit Details oder Feinheiten. Allerdings wird mit zunehmender Materialstärke mehr Hitze eingebracht, was zu übermäßigem Grat (Schlacke) oder Verzug führen kann.

*Die Schnittfuge (Kerf) ist die Materialmenge, die beim Schneiden zusätzlich zum Strahldurchmesser entfernt wird. Wir berücksichtigen dies in allen Prozessen, um enge Toleranzen einzuhalten.

Die Schnittfuge des Wasserstrahls inklusive Schleifmittel beträgt in der Regel 0,5 bis 1 mm, abhängig vom jeweiligen Material. Beim oben erwähnten Libellenflügel müsste man bei sehr kleinen Löchern und engen Radien aufpassen: Aufgrund der vergleichsweise großen Schnittfuge im Vergleich zum Laser können feine Muster oder kleine Innenradien beim Wasserstrahlschneiden verloren gehen. Da beim Wasserstrahlschneiden jedoch keine Hitze eingebracht wird, treten bei dicken Teilen keine Probleme mit Schlacke oder Hitzeschäden auf.

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Präzision und Schnittfuge

Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Materialien

Da Wasserstrahl- und Laserschneiden grundverschiedene Verfahren sind, unterscheiden sich auch die geeigneten Materialien deutlich. Das ist einer der wichtigsten Gründe, warum der parallele Einsatz beider Technologien in einer Werkstatt so wertvoll ist.

Wasserstrahlschneiden eignet sich besonders für dickere Materialien. Die meisten Stähle lassen sich gut mit dem Wasserstrahl schneiden, bei Materialstärken über 25 mm ist das Wasserstrahlschneiden die beste Wahl, da Laser ab etwa 19 mm an ihre Leistungsgrenzen stoßen. Generell ist das Wasserstrahlen für viele dicke Materialien die bessere Option, allerdings auf Kosten der Geschwindigkeit. Die übliche Materialdicke beim Wasserstrahlschneiden liegt zwischen 1 und 100 mm, am häufigsten werden Materialien unter 100 mm geschnitten.

Weitere Materialien, die sich für das Wasserstrahlschneiden eignen:

  • Dicke Metalle (über 12 mm) – Messing, Baustahl, Werkzeugstahl, Aluminium, Kupfer, Titan und mehr
  • Naturmaterialien – Leder, Stein, Marmor, Granit und andere
  • Verbundwerkstoffe – Glasfaser, Kevlar, Carbon und mehr
  • Kunststoffe und Gummi – Schaumstoffe, Polycarbonat und andere

Während das Wasserstrahlschneiden bei dicken Materialien punktet, ist das Laserschneiden die perfekte Ergänzung für präzise Schnitte bei dünneren Materialien. Beispielsweise ist Laserschneiden nicht für Materialien wie Granit geeignet, da dieser spröde ist und beim Kontakt mit dem Laserstrahl zerspringen kann. Bei Materialien unter 12 mm Dicke, die mit dem Wasserstrahl nicht so schnell oder effizient bearbeitet werden können, ist das Laserschneiden dagegen ideal, etwa für:

  • Metalle unter 12 mm Dicke – Messing, Baustahl, Werkzeugstahl, Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Stahllegierungen, Titan und mehr
  • Naturmaterialien – Holz, Papier, Pappe, Kork und andere
  • Kunststoffe und Gummi – Acrylglas, PET, Delrin und mehr
Wasserstrahl- vs. Laserschneiden: Materialien

Insgesamt ermöglicht der parallele Einsatz von Wasserstrahl- und Laserschneider, alle Teile – unabhängig von Dicke und Material – äußerst präzise und kostengünstig zu fertigen.

Allgemeine Kosten für Laser- und Wasserstrahlschneiddienstleistungen

Unabhängig vom angewandten Schneidverfahren werden die Kosten im Wesentlichen von folgenden Faktoren beeinflusst:

  • Maschinenzeit: Komplexere Designs und dickere Materialien erhöhen die Bearbeitungszeit und damit die Kosten.
  • Materialkosten (einschließlich Rohmaterial): Teure Metalle wie Kupfer oder Titan kosten mehr als beispielsweise Aluminium, und die Preise können Schwankungen unterliegen.
  • Bestellmenge: Je mehr Teile Sie bestellen, desto niedriger ist der Stückpreis – größere Bestellungen lohnen sich also.
  • Automatisierung senkt die Fertigungskosten, da weniger Personal in den Prozess eingebunden ist.

Das perfekte Duo der Fertigungstechnik

Wasserstrahl- und Laserschneiden ergänzen sich ideal. Sie spielen jeweils ihre Stärken aus und bieten einzigartige Vorteile – das macht sie in Kombination zum Traum jedes Maschinenbauers.

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