DIY Waterjet CNC - maszyna do cięcia wodą w tańszej wersji

Witajcie

Chciałbym podzielić się z Wami swoimi przemyśleniami, wątpliwościami oraz wynikami budowy taniej maszyny typu Waterjet.
Moja konstrukcja ma mieć zastosowanie do cięcia wyłącznie czystą wodą (bez ścierniwa) pianek, mikrogum, gumy, steropianu i innych delikatnych materiałów.

Poniżej opiszę dotychczasowe założenia i zrealizowane elementy. W mechanikę, elektronikę i typowo CNC aspekty nie będę się zagłębiał - chcę poruszyć typowe problemy i wątpliwości związane z budową maszyny waterjet.
Być może niektóre opisy będą zawierały oczywiste informację, ale ponieważ mnie dojście do nich zajęło czasem sporo czasu chciałbym podzielić się informacjami.

Konstrukcja XYZ:
Konstrukcja to bramowy ploter na prowadnicach liniowych z napędem paskowym, obszar roboczy 1,5x1,5m. Zakupiłem spawaną konstrukcję od człowieka, który planował robić wycinarkę plazmową, ale ostatecznie zabrakło mu chęci/wiedzy/potrzeby/zapału.
Dodatkowo, w trakcie realizacji jest oś Z do regulacji wysokości dyszy nad materiałem (grubość materiału jest zmienna).

Elektronika:
Typowe, ekonomiczne podzespoły z Chin. Większość z nich otrzymałem razem z zakupioną konstrukcją.
Silniki dla osi X i Y to Nema34 12Nm, Z Nema23 3Nm - z odpowiednimi sterownikami i zasilaczami.
Sterownie będzie przez Mach3, do tego posłuży mi kontroler USB XHC MK4-V.

Głowica do cięcia wodą:
Zakupiłem przez portal Alibaba głowicę wodną, która jest zamiennikiem głowicy do cięcia samą wodą firmy FLOW.
Koszt z VAT'em i cłem to między 2 a 2,5 tyś zł. Jakościowo nie jestem w stanie porównać z produktami oryginalnymi.
Wizualnie jakość elementów wygląda obiecująco, nie są tanie bo obróbka i wymogi ultrawysokich ciśnień nie są łatwe do realizacji.

Sterowanie głowicą wodną (ON/OFF):
Zakupiona przeze mnie głowica zawiera zawór sterowany pneumatycznie.
W związku z tym zakupiłem nieduży kompresor i odpowiednią armaturę pneumatyczną.
Sterowaniem dopływem wody do dyszy będzie więc użyty elektrozawór pneumatyczny zamontowany na osi Z.

Instalacja wodna niskiego ciśnienia:
Zestaw do filtracji wody z Castoramy czyli filtracja stałych "brudów" oraz zmiękczanie wody.

Przesył wody wysokiego ciśnienia:
Tutaj są dwie opcje - rurka stalowa lub wąż. Ponieważ u mnie ciśnienia będą około 200bar, a później maksymalnie 1200bar zakupię wąż.
Dla wyższych ciśnień wąż to byłaby zbyt droga sprawa. Na moje potrzeby znalazłem firmę Transfer Oil, która robi węże serii "Helix" - za około 100$ zakupię wąż 6m do 1200bar. Można by taniej, ale znaleźć typowy wąż z kompatybilną z głowicą do cięcia końcówką to spory problem.

Stół/wanna robocza:
Zakupiona konstrukcja posiada "wannę" ponieważ miał być to ploter plazmowy. Być może wanna okaże się zbyt płytka - obecnie jest to 20cm głębokości - być może na potrzeby moich ciśnień wystarczy. Jako ruszt najprawdopodobniej wykorzystam kratę pomostową. Problem rusztu na dziś to znaleźć producenta krat, który wykona ją z możliwie dużą precyzją, tak aby materiał leżał możliwie płasko.

TO TYLE ŁATWYCH ASPEKTÓW - poniżej temat ekonomicznie najtrudniejszy - POMPA!

Tutaj zaczynają się schody, a w zasadzie ich nie ma, jest przepaść. Pompa do maszyny typu waterjet kosztuje na prawdę sporo. Jest super wydajna, ale jej koszt przekracza moje możliwości, a poza tym to już by nie był ekonomiczny waterjet. Wydajność oferowanych pomp wielokrotnie przekracza moje potrzeby - nie ma w ofercie na prawdę małych pomp o porządnym ciśnieniu, ale małym przepływie, takim dla jednej skromnej głowiczki.

W moim przypadku chcę ciąć wyłącznie czystą wodą pianki i mikrogumy. Na te potrzeby, ponieważ otwór w dyszy dla samej wody jest bardzo mały potrzebuje również małego przepływu - nawet w okolicach 0,5l/min. Ciśnienie oczywiście największe jakie się da za małą kasę.

Gotowe konstrukcje z małymi pompami:
WAZER - mały waterjet na którego zebrano sporo kasy przez Kickstarter, posiada pompę 1,5kW i rzecz jasna jest to super tajne jakie oferuje ciśnienia i jaka tam jest pompa.
TINYJET - mały waterjet o ciśnieniu 1200bar, producent zawarł w specyfikacji, że zastosowaną w nim typową pompę typu "triplex plunger". Wnioskuję z tego, że jest to coś na wzór pompy do myjki wysokociśnieniowej z małym przepływem, a o wysokim ciśnieniu.

Od powyższych konstrukcji zaczęła się konkretna rozkmina - jak to oni zrobili!? No bo ogólnie problem z pompami dostępnymi na rynku jest taki - duże ciśnienie (1-4tyś. bar) równa się wielka pompa i cholernie duży przepływ, który jest mi niepotrzebny.

Większość oferowanych pomp zasilanych napędem o mocy 1,5-3kW to pompy do 220bar, ale o przepływie np. 3-8l/min.
Tak jak wspomniałem ja potrzebuję 0,5l/min, ale za to chociaż 1000bar i więcej.
I tutaj rozpoczyna się dyskusja i prośba do Was - jak to zrobić!?
Zwiększyć ciśnienie kosztem przepływu!?

Znalazłem jeszcze inną opcję na pompę:
Można użyć pompy napędzanej powietrzem (air driven water pump) co da do 1500bar, ale wymaga też kompresora o dużej wydajności.
Prawdopodobnie jest do mało sprawne wyjście, poza tym koszt takiej pompy to 5 tyś. zł, a do tego kompresor powietrza, który da 650l/godzinę.

Opcje mityczne, sfera marzeń:
Najbardziej dopasowane przepływem i ciśnieniami wydają się pompy do hydrauliki siłowej. Jest tylko jeden poważny problem - te pompy są do oleju, nie do wody. Pomijając potencjalną korozję to woda nie da smarowania jak olej, a to chyba konieczne.

DIY Waterjet na Youtube:
Jest facet, który zainspirował mnie do podjęcia tego tematu. Kupił głowicę, myjkę ciśnieniową i zaczął kombinować.
Polecam obejrzeć jego filmiki, może i Wam zrobi się ochota na taką maszynkę.

Jak potrzebna Ci czysta woda to nie ma sensu nic innego niż dobra myjka/karcher. Możesz kupić używaną lub z np uszkodzonym podgrzewaczem itp.

Co do rusztu, po co go wykonywać nie wiadomo jak precyzyjnie. Daj pierwszą lepszą kratkę na szlifierkę do płaszczyzn i załatwione. Ewentualnie sam przeszlifuj jak ma być jedynie w miarę precyzyjnie.

Nie chce mi się już wczytywać w całość tekstu. Ale wspominałeś o wężu na 1200bar. Wąż to jedno a końcówka to drugie. Znajomy robi węże hydrauliczne i końcówkę zaciska takim specjalnym narzędziem hydraulicznym ze szczekami. Jak raz mu pracownik wsadził te końcówki krzywo, to siła docisku aż złamała hartowane szczęki zaciskarki

strikexp pisze: ↑

20 kwie 2018, 03:15

Co do rusztu, po co go wykonywać nie wiadomo jak precyzyjnie. Daj pierwszą lepszą kratkę na szlifierkę do płaszczyzn i załatwione. Ewentualnie sam przeszlifuj jak ma być jedynie w miarę precyzyjnie.

O tym nie pomyślałem - dzięki!!

strikexp pisze: ↑

20 kwie 2018, 03:15

Nie chce mi się już wczytywać w całość tekstu. Ale wspominałeś o wężu na 1200bar. Wąż to jedno a końcówka to drugie. Znajomy robi węże hydrauliczne i końcówkę zaciska takim specjalnym narzędziem hydraulicznym ze szczekami. Jak raz mu pracownik wsadził te końcówki krzywo, to siła docisku aż złamała hartowane szczęki zaciskarki

Wąż do wysokich ciśnień to faktycznie nie problem. Przeszukałem internet i masę dużych i małych dystrybutorów węży. Problem nie w zaciśnięciu, ale właśnie końcówce, poszukam jeszcze, ale jeżeli taniej się nie da, to nie ma wyjścia.

strikexp pisze: ↑

20 kwie 2018, 03:15

Jak potrzebna Ci czysta woda to nie ma sensu nic innego niż dobra myjka/karcher. Możesz kupić używaną lub z np uszkodzonym podgrzewaczem itp.

To czy ma być woda czysta czy ze ścierniwem nie ma znaczenia - mieszanie ze ścierniwem jest dopiero w głowicy. Choć gdybym chciał ciąć z piaskiem to niższe ciśnienie mniej by mi przeszkadzało - woda z piaskiem jest "silniejsza" niż czysta.

To jest pomysł, ale to i tak do 200 bar w większości przypadków. Być może właśnie na takim rozwiązaniu się skończy. Używana pompa jakieś dobrej firmy (Interpump) + silnik i gotowe.

Kusi mnie jednak, żeby przy takiej samej energochłonności urządzenia uzyskać parametry, których potrzebuję.
Skoro inni mogli z 1,5kW zrobić ponad 1000bar to jest to możliwe. Jeżeli skorzystam z typowego Karchera to wydam tyle samo prądu, a nadmiar przepływu pójdzie tylko w przesadne zmęczenie pompy.

Kolejny przykład to nowość od firmy OMAX - Protomax Waterjet.
https://www.protomax.com/
Jest to mała maszyna waterjet, która ma silnik 3,5kW i generuje 30000psi.
Mały przepływ i duże ciśnienie - o to chodzi.
OMAX podzielił się informacjami bardziej od innych, dali tam pompę typu direct-drive czyli taką jak od myjek ciśnieniowych, ale mocniejszą konstrukcyjnie ze stalowymi, nie mosiężnymi elementami. Za tą samą moc ciśnie wodę mocniej, ale mniej objętościowo.
Póki co nie mam odpowiedzi od tej firmy czy sprzedadzą mi samą pompę - pewnie nie, albo drogo.

Tak czy inaczej taka pompa, gdyby kosztowała kilka tysięcy, nawet do 10 tyś. to ciekawa opcja - nie każdy potrzebuje ciąć kilkucentymetrowy tytan i wydać na takie urządzenie ponad sto, dwieście tysięcy.

Porozgladaj się w specjalistycznej hydraulice siłowej, niektóre urządzenia są oparte na wodzie, np. tam gdzie jest zagrożenie wybuchem.

ProtoMAX to koszt 20 tyś. dolarów, sama pompa pewnie połowę tej ceny. Profesjonalne karchery to koszt 10-20k złotych, niestety raczej pompy od omaxa za kilka tysięcy nie kupisz. Napisz jak ofertę dostaniesz, ciekawy jestem.
https://www.protomax.com/order/

Też szukałem pompy bo raczej są używane do krojenia ciast ,i w ogóle w przemyśle spożywczym.
Poniżej link
http://www.o-a-t.com/ouest-agro-technol ... -tournant/

Pompa Omax'a:
Wciąż czekam na ofertę od zagranicznego OMAX'a. Polski dystrybutor nie handluje częściami, zaoferował mi wyłącznie całego Protomaxa.
Tak jak mówicie pompa od OMAX'a może kosztować kupę kasy, ale nie zaszkodzi zapytać.

Motyw myjki:
Profesjonalny Karcher kosztuje swoje i to jest rozwiązanie, ale tak jak też wspomniałem - pompy wysokociśnieniowe o wydajności profesjonalnych myjek ciśnieniowych (a nawet te ekstremalne po 1000bar) są powszechnie dostępne i bardziej ekonomiczne będzie zakupienie samej pompy i silnika - bez armatury i marketingu odn. mycia i czyszczenia powierzchni. Poza tym podłączenie pompy jak do gaszenia pożaru do tak małej dyszy wydaje się być nieco ryzykowne (nie mówiąc już o mocy jaką trzeba to zasilić).
Rozmawiałem z facetem z OLX, który robi myjki ciśnieniowe na zamówienia z podzespołów Interpump - koszt nowej pompy 220 bar z napędem to około 2,7tyś.

Tinyjet i jego pompa:
Cały czas zastanawiam się nad pompą jaką wykorzystał producent Tinyjet - z materiałów dostępnych na ich stronie (http://www.tinijet.com/) wynika, że zastosowali dostępną w sprzedaży pompę ("Direct drive plunger triple pump"). Nie opracowali nowej pompy - sami pochwalili się wykorzystaniem gotowca od "znanego europejskiego producenta" (tak piszą). Przemieliłem internet i nic, wszędzie wielkie pompy na ogromne moce i o ogromnym przepływie. Wygląda na to, że te wszystkie mini waterjety mają podobne pompy, gdzie je kupić nie wiem.

Dodane 1 minuta 54 sekundy:

tad1 pisze: ↑

20 kwie 2018, 13:30

Też szukałem pompy bo raczej są używane do krojenia ciast ,i w ogóle w przemyśle spożywczym.
Poniżej link
http://www.o-a-t.com/ouest-agro-technol ... -tournant/

Coś czuję, że jak nie mają nawet strony po angielsku, to na zapytanie w tym języku zapewne nie odpiszą .

Dodane 2 godziny 8 minuty 45 sekundy:
Kolejna aktualizacja:
Znalazłem odpowiadającą wymogami serię pomp wysokociśnieniowych od firmy KMT (tak, tej samej, która produkuje waterjety CNC).
Pompa przeznaczona jest z tego co zrozumiałem do ciśnieniowego czyszczenia wodą.

Jest dużo wersji do wyboru, są mniejsze i odpowiednio mniej wydajne, ale obawiam się jednego - to może być tak samo drogie jak pompa do waterjet. Wyślę zapytanie, ale nie ma co robić sobie nadziei dużej. Nie rozumiem tylko do końca, czy jest tak dużo opcji do wyboru, czy po prostu kilka modeli pomp pod które można podpiąć różne silniki (i stąd podane wydajności).

bpetera pisze:Głowica do cięcia wodą:

Mógłbyś podrzucić link do głowicy.
Tadek

https://www.alibaba.com/product-detail/ ... 6opY06&s=p

https://flowparts.com/products/cutting- ... -60-ksi-na