如果有金屬板材想切割,除了常見的銑床、雷射切割、線切割等方式,還有一種用「水」加工的方式,稱作「水刀切割」(Water jet cutting)。
相較於雷射切割在厚度上限制較高,且使用融化/熔化的加工方式,也容易因高溫造成邊緣燒焦和熱變形,水刀是利用高壓水流混合石榴石砂來達到切割的目的,最大的好處就是在「溫度」的控制,因為是沒有熱應力的純物理冷切割,被切割物邊緣相對平整、能切割的厚度也較高,只要你能想到的材質,水刀幾乎都可以切割。
過去由於機器的高成本和過大的機型,水刀切割機對於個人或小型企業來說是遙不可及的,因此 2016 年,全球首創桌上型水刀機 Wazer 一在集資網站上亮相,不僅快速達標、也引起大量的關注。現在,以各式雷雕機等創作工具知名的 FLUX,也將它獨家代理至台灣啦!
基本外觀
Wazer 桌上型水刀切割機尺寸只有 850 mm x 650 mm x 550 mm,也提供落地型機種,兩者差別只在於立架的高度,除了主機之外,還需搭配一個水泵箱(幫浦)。這次受邀體驗的是落地型機種,多加了立架,不僅高度合宜下方也還多了收納的空間。
打開外罩,內部就跟雷射切割機也蠻類似,有擺放工件的切割墊及水刀噴嘴。因為是用水切割,所以機台其實是一個大水箱,才能緩衝高壓的水柱,切割墊整個浸泡在其中,加工的範圍尺寸可達 305 mm x 460 mm。
Wazer 水刀需要在水中混入細沙作為「磨料」輔助切割,每分鐘的切割會消耗 140g 左右的砂,儲砂槽巧妙地隱藏在機台側邊,可以向抽屜一樣的拉出,可容納 13.5 公斤的砂。
這些磨料是一次性的,用完就會被收集到加工後平台的前方的回收桶中,需要定期清理,廢砂也可回收或是作為建材使用。
機台右方的控制面板簡單小巧,只有一個小型 LCD 螢幕、些許控制按鍵、緊急停止按鈕,側邊則是 SD 卡插槽,用來傳輸切割的檔案。整體來說設計簡約、使用上都算滿直覺的。
上機實測
要切割之前,當然要放上想切的板材,然後確認有足夠的磨料,並設定好噴嘴高度,基本上這些步驟在要開始切之前螢幕上都會有提示,相當友善。
WAZER 備有網頁版設計軟體 WAM,實際使用起來比想像中更容易些,只要會用 CAD 或 Illustrator 等繪圖軟體繪製向量圖形,轉出 SVG 或 DXF 檔案,就能夠匯入 Wazer 專用的線上轉檔軟體 WAM,無須安裝、只要有瀏覽器就能使用,無論 Windows 還是 Mac 使用都沒問題!
輸入檔案,設定好尺寸、材料、擺放位置、切割品質等等參數,軟體就會生成 Job 檔,把這個檔案放入SD 卡就能接入機台了。也可以一次匯入多個圖檔分次切割,軟體也會預估切割的時間。
開始切割!
決定水刀的加工能力的關鍵之一就是幫浦的輸出壓力了,工業級水刀的的輸出壓力一般是 45000 PSI 以上,而體積大幅縮小的 Wazer,輸出壓力只有 4600 PSI,但已經足以切割 12mm 以上的 6061 鋁和大理石,不過速度就比較慢些每分鐘 16 mm,是小小的缺憾。
這次試切的是 1.2mm 6061 鋁,圖中的這樣的工件大約花費 24 分鐘。
切割下來的邊緣還算平整,不過會有些許的毛邊,只要稍微刮除或用銼刀過一下即可,這些修邊工具只要購買機器都會附送喔!
產品應用
為了這次的試用,我們特別為了水刀切割做了幾款只需要少量加工就能馬上使用的設計。把上圖的工件在切線處彎折以後,加上 EVA 之類的軟材料,就完成了一個筆電增高架!
利用鋁容易彎折的特性,其實可以做到許多實用產品,在產品開發的時候驗證也相當方便啊。
複雜的造型切割也都能實現,這台機器讓金屬板切割變得更簡單了。
玻璃、陶瓷、石材、橡膠,甚至複合材,幾乎什麼都能切。在官網上也有材料各種厚度的切割速度資訊可供參考。
複合材料像是一顆「硬碟」也是可以切的,直接來個斷面秀也沒問題,連中心液態軸承用的高硬度軸承鋼也切得過去啊。
整體來說
Wazer 把工業機台縮小到一般工作室可接受的尺寸,讓金屬等較硬的材料的切割門檻大幅降低,Maker 或工藝師如果配合一些焊接、鍛造等金工技術應該沒什麼做不出來了。對於常在開發金屬等文創產品,尤其折板類型的產品開發者,在打樣上肯定是會有幫助。
另外水刀是物理切割,過程不會有任何的異味,且Wazer 本身有濾水功能,可把磨料集中,廢水可以符合一般家用廢水標準,可直接排放,放在辦公、居家環境也沒有太大的問題。
唯一要注意的就是速度相對起來不快,如果可以接受的話,水刀作動的噪音(74db),磨料是消耗品需要時常補充,應該都不會構成問題。售價近 40 萬也許在桌上機種中價格算高,但比起工業機台要價上百萬比起來似乎也不算什麼,已經是目前市面上最親民的水刀機種。
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