Laser contra Plasma- und Wasserstrahl

Wirtschaftlich schneiden Innovatives Laserschneiden contra Plasma- sowie Wasserstrahlschneiden - ein praxisnaher Verfahrensvergleich für das Dickblechschneiden aus Sicht eines Anwenders.

09. Oktober 2006

_ Die modernen Laserstrahlschneidanlagen beim Lohnfertiger PS Laser mit maximalen Laserausgangsleistungen oberhalb von 6.000 W sind prädestiniert für das produktionssichere Laserschneiden von Dickblech. In verschiedenen Dimensionen - bis hin zum Superformat 2.000 x 6.000 mm - können mit schnelllängsgeströmten CO2-Hochleistungslasern der TLF-Baureihe (von Trumpf) Materialdicken bis 40 mm Edelstahl oxidfrei in normgerechter Qualität geschnitten werden.

Saubere Schnittkanten

Die Prozessoptimierung führt bei Edelstahlqualitäten bis hin zu 20 mm Dicke zu feinriffeligen, rechtwinkeligen und bartarmen Schnittkanten. Die verfahrensimmanenten Vorteile des Laserschneidens wie geringer Wärmeeinflusszone, signifikante Genauigkeitssteigerungen mit nahezu rechtwinkeligen Schnittkanten eröffnen mit einer weiteren Leistungserhöhung und Prozess- und Komponentenentwicklung auch neue Einsatzfelder und perspektivische Fertigungsmöglichkeiten

Laser gegen Plasma

Nachteile beim Plasmaschneiden existieren z.?B. in der Einbringung von Bohrungen oder Ausschnitten, die kleiner 1,5 x Materialdicke respektive in einer hohen Kantenverrundung bei engeren Konturveränderungen. Eine Erhöhung der verfügbaren Laserleistung bei vergleichbarer Strahlqualität steht in direkter Korrelation zur erzielbaren Geschwindigkeitssteigerung. Als Kriterien der Kantenqualität werden bei der Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz u, der Rauhtiefe Rz sowie dem resultierenden Schmelzaustrieb bei erhöhter Strahlqualität und abgestimmten Prozessparametern ebenfalls Verbesserungen erzielt. Im Vergleich zum verwandten Plasmaschneiden als thermisches Trennverfahren sind bei den normkonformen Grenz- und Gütewerten laut DIN EN 2310 teilweise signifikante Unterschiede vorhanden. Wohingegen bei der Rautiefe in Feld 1 bis 3 nur marginale Abweichungen auftreten, ist das Laserschneiden bei der Rechtwinkeligkeits- und Neigungstoleranz, z.?B. für 40 mm Materialdicke, um den Faktor 3 bis 10 besser als das gröbere Plasmaschneiden. Eine effiziente und perspektivische Be­arbeitung im Marktsegment des Edelstahldickblechschneidens unterliegt einem eingegrenzten Parameterfeld, womit additives Verfahrens- und Prozess Know-how und auch angepasste Systemkomponenten benötigt werden. Die Anhebung der maximalen Brennweite auf 10” und eine dif­ferenzierte Abstimmung der Schneid­kopfkomponenten, wie z.?B. eine stabile Schneidgasführung mit konstantem, hohem Gasdruck oder auch die Auslegung und Form der Schneiddüse sowie einer angepasste Linsenthermik bekommen Bedeutung. Im Gegensatz dazu sind die hocheffizienten Doppelkopfanlagen ebenfalls ein probates Mittel gegen den Preiskampf im Dünnblechbereich, wo mittels laser­induziertem Plasmaschneiden sehr ho­he Schnittgeschwindigkeiten sowie beste Preis-Leistungs-Relationen realisierbar sind. Die bekannten Vorzüge des Laserschmelzschneidens von Edelstahl, wie Rechtwinkeligkeit, qualitative Schnittkantenoberfläche, hohe Geometriegenauigkeit und große Bearbeitungsgeschwindigkeiten, zeichnen sich auch im oberen Dickenbereich deutlich ab und führen zu einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit gegenüber anderen, auf den ersten Blick günstigeren Trennverfahren. Die konven­tionellen thermischen Trennverfahren (Plasma- oder Autogenbrennen) mit oxidierten, schrägen Kanten (2 bis 9°) und erheblich breiteren Trennfugen (4 bis 10 mm) benötigen in der Regel einen additiven Aufwand für die mechanische Nacharbeit mit höheren Fertigungsstückkosten.

Laser gegen Wasserstrahl

Das Wasserstrahlschneiden kann je nach gewünschter Qualitätsstufe ebenbürtige Ergebnisse wie das Laserschneiden liefern, ist aber signifikant langsamer und damit meistens teurer. Resultierend entscheidet das einzelne Bauteil mit seinen spezi­fischen Anforderungen über das beste Trennverfahren. Grob und günstig passt zum Autogen- und Plasmabrennen, langsam und fein zum abrasiven Wasserstrahlschneiden sowie präzise und flott zum Laserschneiden. _

Lutz Abram

Erschienen in Ausgabe: 09/2006