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Mechanische Trennverfahren – Alltägliche Prozesse

Ein Verfahrenstechniker denkt beim Begriff der mechanischen Trennverfahren eher an das Aussieben unterschiedlicher Korngrößen oder andere Filterprozesse. Hier soll es allerdings um die Beschreibung von Prozessen gehen, bei denen Werkstücke in mehrere Einzelteile zerlegt werden. Wenn Du Dich immer schon gefragt hast, wo der prinzipielle Unterschied zwischen dem Schneiden mit einer Schere und einer Säge liegt und welche Prozesse noch unter die mechanischen Trennverfahren fallen, solltest Du hier weiterlesen.

 

Grundprinzipien der mechanischen Schneid- bzw. Trennverfahren

Mechanische Trennverfahren sind Prozesse, die mit physikalischer Krafteinwirkung arbeiten, um die Zerteilung herbeizuführen. Dabei ist die Natur der Krafteinwirkung durchaus unterschiedlich. Die unterschiedlichen Schneidprinzipien kommen in den verschiedenen Schneidverfahren teilweise in Kombination zum Einsatz.

  • Ziehendes oder drückendes Schneiden beschreibt die grundsätzlichen Bewegungen beim Schneiden mit Messerklingen.
  • Das Scherschneiden gehört zu den alltäglichsten mechanischen Trennverfahren. Zwei scharfe Klingen setzen auf unterschiedlichen Seiten eines zu zerteilenden, meist dünnen und flächig ausgeformten Werkstücks an. Zwischen den Schneiden der Klingen wird das Material einer Scherkraft ausgesetzt, die auf mikroskopischer Ebene dazu führt, dass die Moleküle und Atome an der Schnittkante auseinandergerissen werden.
  • Beim Brechen wirken auch Kräfte, allerdings sind es eher Zugkräfte, die innerhalb der Ebene des Materials wirken. Beim Brechen entstehen meist sehr unsaubere Kanten, sodass häufig Nacharbeiten wie Schleifen oder Vorarbeiten notwendig sind, die Sollbruchstellen erzeugen.
  • Das abrasive oder abtragende Schneiden kommt bei vielen industriell oder gewerblich eingesetzten mechanischen Trennverfahren zum Einsatz. Hier wird das Material in der Trennfuge mittels Reiben, Ritzen (Sägen), Schleifen oder Druck abgetragen.

 

Schneiden mit Scheren

Auch Du wirst als kleines Kind schon das erste Mal eine Schere in der Hand gehabt haben, um Papier oder Pappe zum Basteln zurechtzuschneiden. Auch das war ein mechanisches Trennverfahren. Mit normalen Gelenk- oder Bügelscheren lassen sich Papier, dünne Kunststoff- und Metallfolien oder auch Textilien schneiden. Stärkere Scheren kommen auch in der Gartenarbeit zum Einsatz. Es gibt Blechscheren, die dickere Materialstärken schneiden können. Tafelscheren oder Handhebelscheren arbeiten beispielsweise nur mit einer beweglichen Klinge und einem fest fixierten Gegenmesser. Auch unterschiedliche Stanzen arbeiten nach dem Scherschneidprinzip.

 

Sägen

Das Sägen gehört in die Kategorie der abrasiven Verfahren. Im Gegensatz zum Schneiden mit Scheren handelt es sich um ein spanendes mechanisches Trennverfahren. Auch bei der Ausgestaltung von Sägewerkzeugen gibt es eine große Vielfalt. So sind die Materialien dafür entscheidend, welche Werkstoffe getrennt werden können. Die Zahnung (Anzahl, Größe, Anordnung der Sägezähne) bestimmt, wie sauber die Schnitte durchgeführt werden. Mit Sägen aller Art lassen sich vielfältige Materialien wie Holz, Metall und Kunststoffe trennen. Auch Marmor oder Granit kann getrennt werden, wenn die Sägeblätter beispielsweise mit Diamant beschichtet werden.

  • Beim Hubsägen (z.B. Bügel- oder Stichsägen) ist die Bewegung nicht kontinuierlich. So wird beispielsweise bei einer Bügelsäge ein gerades Sägeblatt hin- und herbewegt. In der Vorwärtsbewegung (Arbeitshub) werden Späne abgetragen, in der Rückwärtsbewegung (Leerhub) erzeugt das Sägeblatt keine Späne, da es in der Regel leicht angehoben wird.
  • Band- oder Kreissägen ermöglichen durch die Formgestaltung der Sägeblatter und des Antriebs in einer Richtung im Gegensatz zu Hubsägen eine kontinuierliche Bewegung, bei der ununterbrochen Materiel abgetragen wird. Damit gewährleisten diese Werkzeuge ein effizienteres mechanisches Trennverfahren.

 

Mechanische Trennverfahren

Trennschleifen

Trennschleifen ist ein mechanisches Trennverfahren, welches sich stark an das Sägen anlehnt. Ein Winkel- oder Trennschleifer setzt statt einer flächig abtragenden Schleifscheibe eine dünnere Trennscheibe aus einem speziellen harten Material (sehr oft Korund) ein, um harte Werkstoffe wie Metall, Naturstein, Asphalt oder Beton zu zerteilen. Die abgetragenen Späne sind sehr fein und es gibt keine speziell ausgebildete Zahnung.

 

Ritzen und Brechen von Glas

In der Glasindustrie wird häufig noch mit Ritz- und Brechprozessen gearbeit, auch wenn sie als mechanisches Trennverfahren mittlerweile immer mehr von Laserschneidprozessen abgelöst werden. Dabei wird mit einem feinen Diamantrad eine Kerbe in die Glasscheibe getrieben, die als Sollbruchstelle für den späteren Brechprozess dient.

 

Wasserstrahlschneiden

Wasserstahlschneiden ist ein mechanisches Trennverfahren, welches abrasiver Natur ist. Mittels extrem hoher Wasserdrücke von über 4000 bar wird das Material mit sehr hoher Präzision abgetragen. Das Wasser wird durch eine sehr kleine Öffnung geschossen, sodass ein Hochgeschwindigkeits-Wasserstrahl mit genügend Kraft entsteht, um das Material abzutragen. Dabei kann mit reinem Wasser gearbeitet werden oder es wird ein Schleifmittel, üblicherweise Granat, hinzugegeben, was speziell bei härteren Materialien wie Metall und Stein zu der gewünschten Schneidwirkung führt.

 

Mechanische Trennverfahren: Vom Alltags- bis zum Hochtechnologieprozess

Messer und Schere auf der einen Seite, Wasserstrahlschneider und ausgefeilte Trennscheibenmaterialien auf der anderen Seite, von einfach bis kompliziert stellt sich die Bandbreite der mechanischen Trennverfahren dar. Nahezu jedes Material lässt sich mittlerweile mit der geeigneten Technologie sauber und präzise trennen. Und auch für den Hausgebrauch bieten sich Dir als Heimwerker viele der Prozesse an.

 


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