Kompakte Wasserstrahlgeräte: Das perfekte Lehrmittel

An Berufsschulen, Universitäten und Gymnasien sind abrasive Wasserstrahlschneidemaschinen ein hervorragendes Lehrmittel. Sie sind einfach, vielseitig, benutzerfreundlich – und schonen das Budget. Industrielle abrasive Wasserstrahldüsen in voller Größe kosten weniger als herkömmliche Maschinen zur Spanherstellung. Ihr Nachteil ist ihre große Größe; Viele Schulen haben Schwierigkeiten, Platz für Wasserstrahlgeräte zu schaffen. Jetzt bieten kompakte Maschinen den Lehrern die Vorteile ihrer vollwertigen Gegenstücke in einer vollständig geschlossenen, kostengünstigen Plattform.

Diese kompakten Systeme nutzen einphasige 240-V-Stromversorgung in einem speziellen 30-A-Stromkreis, sodass sie in Bildungseinrichtungen schnell installiert werden können, auf Rollen durch eine Standardtür rollen und lediglich eine saubere kommunale Wasserquelle und einen Sammeltankabfluss benötigen . Dieses Design ermöglicht es Bildungseinrichtungen, eine Technologie hinzuzufügen, die nahezu jede Art von Material mit derselben CAD/CAM-Software schneidet, die gewerbliche Arbeitgeber verwenden.

Wie Chris Baer, ​​Senior Sales Manager, Regierung und Bildung bei OMAX Corp., Kent, Washington, betonte, möchte praktisch jeder Ingenieur- und kompetenzbasierte Lehrplan den abrasiven Wasserstrahl einbeziehen. „Kompakte Wasserstrahlsysteme wie unser ProtoMAX ermöglichen Bildungseinrichtungen einen schnelleren Zugang zur Technologie bei geringeren Investitionen“, bemerkte Baer. Viele Institutionen haben einen ProtoMAX als ihren ersten abrasiven Wasserstrahl erworben, darunter die Oregon State University, Corvallis; Pine Bush (New York) High School; und North Montco Tech Center, Montgomery, Pennsylvania.

Größe und Kosten hielten die Abteilung für Maschinenbau, Industrie und Fertigungstechnik (MIME) der Oregon State University zunächst davon ab, einen abrasiven Wasserstrahl in ihrem Machining and Product Realization Laboratory (MPRL) einzusetzen. Mit dem ProtoMAX konnte MPRL diese Technologie hinzufügen. „Unser Labor ist vollgepackt mit Geräten“, sagte Brian Jensen, Manager des MIME MPRL. „Vor ProtoMAX hatten wir außer einem System in voller Größe keine andere Wahl, also haben wir uns gegen Wasserstrahl entschieden. Außerdem verfügen Standardsysteme über offene Wassertanks, was etwas unordentlich und laut sein kann. Wir mussten Kurse an einem Ende durchführen.“ Labor, während am anderen Ende die Wasserstrahlmaschine lief. Da der ProtoMAX vollständig geschlossen, sauberer und leiser ist, war das System perfekt für uns.“

Der ProtoMAX trägt dazu bei, die Lernkurve der Schüler zu verkürzen. Laut Jensen sind die Studenten in etwa 14 bis 20 Stunden mit den herkömmlichen Werkzeugmaschinen des Labors einsatzbereit, mit dem ProtoMAX benötigen sie jedoch weniger als sechs Stunden. Und der Wasserstrahl ist einfacher zu bedienen als andere CNC-Geräte.

Am MPRL schneiden Studierende und Lehrkräfte Aluminium und Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Holzteile. Das unterrichtsorientierte Labor ermöglicht den Studierenden die Herstellung von Prototypen als eine Form des praktischen Lernens. MPRL bietet seine Dienstleistungen auch jedem an der Universität an, der das Labor für seine Schneidzeit entschädigt und mit dem Erlös aus früheren Prototypendienstleistungen die Maschine bezahlt hat.

Das Rennteam des Society of Automotive Engineers Club war der größte Nutzer des ProtoMAX des Staates Oregon. Es stellt Teile für das Formelauto und das Baja-Geländefahrzeug her, mit denen es gegen andere Schulen antritt.

Das Excelsior Engineering Program an der Pine Bush High School benötigte ein System zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden, um den Schülern aus erster Hand Erfahrungen mit der Fertigungstechnik zu vermitteln. Da die Sicherheit oberste Priorität hatte, erwarb die Schule einen ProtoMAX. Die vollständige Einhausung hilft Lehrern, ihre Schüler zu schützen und für ein sauberes, ruhiges Klassenzimmer zu sorgen.

„Praxisunterricht ist der Schlüssel zur Effektivität unserer Excelsior Engineering Program-Kurse“, sagte Kenneth Marshall, sekundärer STEAM-Coach (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik) und Direktor des Excelsior Engineering Program. „‚Zuschauen, dann handeln‘ ist die Art und Weise, wie wir unterrichten. Schüler können Fehler machen und daraus lernen.“

Diese Art des Lernens ist von entscheidender Bedeutung, da Fehler am Arbeitsplatz den Arbeitgeber Geld kosten. Praktisches Lernen fördert auch eine bessere Arbeitsmoral, da es eine Belohnung – den Teil, den die Schüler entworfen und hergestellt haben – in einem viel schnelleren Prozess als bei anderen Schneidemaschinen liefert.

Jährlich nehmen etwa 300 Schüler der Klassen neun bis zwölf am Fertigungsprogramm der Pine Bush High School teil. Der Lehrplan integriert Ingenieurwesen und Technologie durch projektbasiertes Lernen in Mathematik, Naturwissenschaften, Geschichte, Englisch, darstellende Kunst sowie Heim- und Berufskurse.

Studentenprojekte beginnen mit der Konstruktion und gehen in den Maschinenunterricht über. „Wir bringen ihnen nicht nur bei, wie man den ProtoMAX programmiert und bedient, sondern auch, wie man die Maschine bedient und wartet“, sagte Marshall. „Der ProtoMAX akzeptiert DXF-Dateien, sodass Schüler direkt aus Grafiksoftware exportieren können, die sich bei Kunstklassen und Studenten der Fertigungsindustrie als äußerst beliebt erwiesen hat.“

Marshall war zunächst skeptisch, ob die kompakte Maschine die erforderlichen Teilegrößen bewältigen könnte. „Ich hatte bisher Erfahrungen mit Wasserstrahltanks und Arbeitstischen der Größe 6 × 12‘ [1,83 × 3,66 m], daher dachte ich zunächst, dass der 12 Zoll² [77,4 cm²] große Arbeitsbereich des ProtoMAX sehr einschränkend sein würde „Der Schnitt passt problemlos in diesen Umschlag“, sagte er.

Maschinengröße, Kosten und Sicherheit machten ProtoMAX zur richtigen Wahl für Frank Torrente, einen Lehrer im Computer Integrated Machining Technology Program am North Montco Tech Center. „Ein abrasives Wasserstrahlsystem stand schon immer auf meiner Wunschliste für die Ausrüstung“, sagte Torrente, „aber wir machten uns Sorgen um die Sicherheit der Schüler bei einer großen Maschine in Industriegröße. Darüber hinaus waren wir besorgt darüber, die Maschine und den Unterrichtsbereich sauber zu halten.“ ProtoMAX zerstreute diese Bedenken und trug erheblich dazu bei, das Vertrauen der Schüler zu stärken.“

Viele Schüler seien „etwas misstrauisch“ gegenüber der Fünf-Achsen-Fräsmaschine der Schule, sagte Torrente, empfinden den ProtoMAX aber als weniger einschüchternd. „Wir lassen die Schüler aus ihren Fehlern lernen“, sagte Torrente. „Mit dem ProtoMAX erhalten sie, wenn sie ein Teil verschrotten, ein anderes Stück Material, korrigieren ihren Programmierfehler und schneiden ein neues. Außerdem führt die Herstellung des Teils tendenziell zu neuen Designverbesserungen. Die Schüler lernen aus diesem Versuch und Irrtum mehr als sie.“ tun, indem man sich bei jedem Schritt des Weges leiten lässt.

Torrente unterrichtet außerdem ein sechswöchiges außerschulisches Programm für das First Robotics-Team seiner Region, das einen Roboter entwirft und baut, um gegen andere High-School-Teams anzutreten. Der ProtoMAX des Zentrums hilft dabei, die Hälfte der Teile des Roboters in weitaus kürzerer Zeit als auf einer Fräsmaschine zu produzieren.

Die meisten Studenten des North Montco Tech Center steigen direkt in den Arbeitsmarkt ein. Die Klassen umfassen durchschnittlich 20 bis 30 Schüler der Jahrgangsstufen 9 bis 12, und viele beginnen während ihres Studiums im Rahmen eines Kooperationsprogramms zu arbeiten. Im Nachtkurs des Zentrums schließen 28 Studenten der Erwachsenenbildung ihre Ausbildung ab oder verbessern ihre CNC-Bearbeitungsfähigkeiten, um ihre Beschäftigungschancen zu verbessern. Alle diese Studenten produzieren ein Teil auf dem ProtoMAX und einer herkömmlichen CNC-Fräse. Die Schüler entwerfen in gängiger CAD/CAM-Software und programmieren und schneiden selbst auf dem ProtoMAX, wobei sie mehrere Materialien verwenden.

Kompakte abrasive Wasserstrahlsysteme wie das ProtoMAX sind ein ideales Lehrmittel. Ihre Größe, Erschwinglichkeit, Sicherheit und ihr nicht einschüchterndes Erscheinungsbild ermöglichen es Ausbildern, Schüler in eine vielseitige Schneidtechnologie einzuführen.

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