Die Schneidprozesse Plasma und Autogen gehören zu der Gruppe der thermischen Schneidprozesse. Als solches ist eine Aussage in Echtzeit über die Qualität eines Schnittes bisher nicht möglich. In der Regel ist weder der Bediener noch die Maschine selber in der Lage, die Lebensdauer der Verschleißteile (Brenndüse, Elektrode etc.) exakt vorher zu sagen.

Erfahrene Bediener erkennen am Klang des Austrittsgeräusches des Gases ob eine Düse defekt ist oder nicht. Doch nicht jeder Bediener beherrscht diese Feinfühligkeit und nicht jede Aussage trifft auch 100%zu. Die Fehlerquote und die Anforderungen an das Bedienpersonal sind groß.

Die Qualität eines Plasmaschnittes wird im wesentlichen von der Geschwindigkeit, dem Strom und dem Abstand zwischen Düse und Schneidgut bestimmt. Das Fehlerbild beispielsweise einer Schnittschräge kann verschiedene Ursachen haben, in jedem Fall ist ein solcher Schnitt Schrott oder führt, wenn er nicht rechtzeitig erkannt wird, zu teuren und sehr schmerzhaften Reklamationen, nicht selten zum Verlust eines Kunden.

Eine Einzelprüfung jedes ausgeschnittenen Teiles ist aus Kostengründen in den meisten Fällen unmöglich, der Bediener überprüft Stichproben - entsprechen diese den Vorgaben, so wird die ganze Charge ausgeliefert und nicht selten befinden sich darin Außreiser, die zu einer Reklamation führen.

Man denke auch nur an die Schlacke, die mal weniger und mal häufiger auftritt, mal groß und mal gering ausfällt und während des Schneidprozesses nicht erkannt wird.

Notwendigkeit für eine Schnittkontrolle in Echtzeit:

• Reduktion der Verschleißteile-Kosten
  
  
• höhere Standzeiten bedeuten weniger Düsenwechsel = höhere Auslastung und geringere Schnittkosten
  
  
• Konstante Schnittqualität
  
  
• Höhere Genauigkeiten
  
  
• Weniger Reklamationen = zufriedene Kunden
  
  
• Weniger Gratbildung
  
  
• Weniger Nacharbeit = günstigere Teile
  
  
• Entlastung des Bedienpersonals

Diese Gründe sprechen für sich - schon die Erfüllung eines einzigen davon, hätte manchen Schneidanlagenbetreiber schon glücklich gemacht.

Doch leider ist uns bisher kein Verfahren und keine Maschine bekannt, die in der Lage ist, diese thermischen Fehler und Eigenschaften in Echtzeit, d.h. währenddes Schneidprozesses (Logischerweise: weil nachher ist es zu spät!) zu messen, zu  überwachen  und  die  Einstellparameter selbständig zu korrigieren.

Wir haben in den 90ern viel Geld in die Maschinenentwicklung von Sensorik gesteckt, die genau das leisten sollte. Doch war die Technologie damals noch nicht soweit.  Die Sensoren konnten in dem rauhen Schneidprozess nicht bestehen, 27.000 bis 30.000 Kelvin heiße Plasma-Flammen, EMV, Hitze, Staub, Ultraschall führten zur Zerstörung der Sensoren in kürzester Zeit. Wer mit Plasma schneidet, der kennt die Eigenschaften von Plasma und kämpft im Vertrieb manches mal damit, den Einkäufern seiner Kundschaft die physikalischen Randbedingungen und Eigenschaften glaubhaft zu erklären. Schräge Schnitte, nachlaufende Ecken und Kanten, Grat, Genauigkeiten die für Plasma kompliziert sind und Konturen mit zuviel Ausschnitten die zuviel thermische Verspannungen und Ausdehungen mit sich bringen und die Genauigkeiten nur so dahin schmelzen lassen. 

Autogenschneiden bietet zwar den Vorteil der Rechtwinkligkeit durch den physikalischen Prozess, jedoch auch dabei gibt es Einstellungskriterien die ebenfalls stark Bediener- und Erfahungsabhängig sind.

Ein weiterer nur schwer einzusehender Nachteil für die Kundschaft von Lohnteilen liegt in der inhomogen Qualität. Ist die Düse neu, das Material noch kalt, bzw. mit der richtigen Temperatur sehen die Schnitte ganz anders auch als nach dem 10, 100 oder 300sten Schnitt. Ganz anders als beim mechanischen Bearbeiten oder beim Lasern. Das Denken des Maschinenbauers kreist in diesen Bahnen und da ist er eine konstante und homogene Qualität gewöhnt. Die kann aber ohne eine Prozess-Kontrolle in Echtzeit ein thermischer Schneidprozess nicht gewährleisten, denn mit jeder Schneidsekunde und mit jedem Anstich wächst der nicht messbare Verschleiß der Düsen und Elektroden.

Mit jedem Schnittmeter nimmt auch die Temperatur des Schneidguts zu, so dass Bartbildung und Schnittverlauf und Rauhigkeit, Welligkeit, Schnittbild anders aussehen können.

Es wäre wünschenswert, wenn durch eine Prozess-Kontrolle die Homogenität des Plasma- und Autogenschnittes gewährleistet wäre. D.h. wenn eine Sensorik dafür sorgen könnte, dass durch Anpassung der Schnittgeschwindigkeit, des Düsenabstands und des Schneidstromes die Qualität des ersten bis zum letzten Konturteils identisch wäre. Ist der Regelbereich am Ende, wäre es wünschenswert, wenn die Sensorik den Schneidprozess stoppt und den Bediener auffordert die Verschleißteile zu wechseln.

Die Verschleißteilekosten für manche Plasmabrenner die im Lohn hoch ausgelastet nonstop schneiden, können schnell 50.000€ pro Jahr und mehr pro Brenner betragen. Man stelle sich nur einmal vor, die Einstellung der Maschine ließe sich so verändern, dass die Lebensdauer der Verschleißteile sich erhöhen liesse -  Einsparungen könnten hier schnell einige 10.000€ pro Jahr ausmachen -  gerade in wirtschaftlich schweren Zeiten ein klarer Wettbewerbsvorteil.

Doch muss eine derartige Einstellung in Echtzeit während des Schneidprozesses erfolgen, sonst kommt die Verbesserung zu spät. Eine abgebrannte Düse lässt sich nicht wieder in Stand setzen und Teile die verschnitten wurden, können in der Regel nicht mehr korrigiert werden.
(Nacharbeit kostet viel Geld, dass der Endkunde nicht bereit ist zu bezahlen)

Die Schnittgeschwindigkeit ist leider nicht immer dieselbe, selbst wenn das Material die gleiche Güte hat, so sind Chargenunterschiede beim Schneiden durchaus bemerkbar. Die Schnitteinstellungen hängen von der Qualität und der Güte des Materials ab, auch wenn dieser Einfluss nur eine Schwankung von in der Regel nicht mehr als ± 5 bis ± 10% ausmacht, so wäre es dennoch wünschenswert, wenn eine Anlage dies automatisch erkennen würde und sich selber optimal einstellen könnte.

Beim thermischen Schneiden trägt der heiße Schneidstrahl soviel Material in der Schnittfuge ab, dass eine Schnittfugenkompensation erforderlich ist. Diese sorgt für das Erreichen einer möglichst guten Masshaltigkeit des Konturteils. Besonders problematisch beim Plasmaschneiden ist die kurze Lebensdauer der Verschleißteile, weil sich hier bereits nach jedem Schnittmeter und jedem weiteren Einstich der Schnittspalt durch die Abnutzung der Düse verändert. Leider kann kein Mensch dies in Echtzeit während des Schneidens erfassen. Der Schneidprozess selber kann auch nicht beliebig oft angehalten werden, um Stichproben vorzunehmen um gegenbenfalls die Schnittfuge zu korrigieren. 

Hier wäre es wünschenswert, ein Vermessungssystem zu implementieren, dass die Teile automatisch beim Schneiden vermisst und Abweichungen erkennt und die Schnittfugenkorrektur in Echtzeit anpasst. Voraussetzung: Die CNC-Steuerung der Maschine spielt da mit. Denn bei vielen CNCs ist eine einmal eingegebene Schnittfugenkompensation für den ganzen Schneidauftrag gültig und läßt sich nicht von Teil zu Teil korrigieren. Es sei denn man stoppt den ganzen Schneidauftrag und macht dann mit der neuen Schnittfuge weiter - dies ist aber viel zu aufwendig. Daher muss hier eine Abstimmung zwischen Sensor-Hersteller und CNC-Hersteller erfolgen, damit diese Funktionen auch möglich sind.

Das Schneidforum hat Gespräche mit diversen Sensor-Herstellern für das automatische Vermessen von Konturteilen geführt: Bisher konnte dabei keine brauchbare Lösung gefunden werden: Die Vision-Systeme erfordern zu hohen Aufwand, da die meisten Systeme für die mechanischen Bearbeitungen "Fräsen" und "Drehen" entwickelt wurden. Die Systeme arbeiten dabei im Mikrometer-Bereich - ist für Plasma und Autogen überbestimmt und sie kommen mit den Umwelteinflüssen des thermischen Schneidens nicht zurecht, d.h. die Hitze ist für diese Art der Sensoren nicht akzeptabel und auch nicht die Schwingungen. Die Messsysteme arbeiten nicht auf den staubigen Maschinen und den schwingenden Brenntischen. Oftmals wird verlangt die Teile vom Brenntisch zu nehmen und auf einen speziellen Messtisch zu legen - dies ist aus Verfahrens- und Zeitgründen jedoch für Lohnschneider unmöglich. 

So dass wir nach wie vor feststellen müssen, alle unsere Wünsche lassen sich derzeit noch nicht befriedigen, jedoch gibt es Systemanbieter auf dem Markt, die von sich glauben, einige der wünschenswerten Forderungen zu erfüllen.

Es bleibt der Wunsch nach:

• Erkennung, ob ein Schneidprozess sich gerade im Gut- oder Schlecht-Bereich befindet
  
  
• Erkennung, ob die Einstellparameter (Höhe und Schnittgeschwindigkeit)in Ordnung sind
  
  
• Erkennung, ob die Verschleißteile noch OK sind
  
  
• Regelung der Führungsgrößen mit Kommunikation über die CNC inEchtzeit
  
  
• Hinweise für den Bediener

Wer bereits eine Schneidanlage mit einem derartigen System ausgestattet hat, kann, wenn alles optimal läuft, Schnitte mit gleichbleibender Qualität und hoher Genauigkeit mit geringen Herstellkosten liefern.

Das Unternehmen spart bei den Herstell- und Nachbearbeitungskosten ein und reduziert Kundenunzufriedenheit. Eventl. ist so ein Betrieb sogar in der Lage kritische Aufträge abzuwickeln, die der Wettbewerb gar nicht annehmen kann.