Beim automatisierten Fasen-Schneiden unterscheidet man das Schneiden mit einer Portalmaschine und das Schneiden mit einem Robotersystem.

1. Schneiden mit einem Fasenschneidkopf auf einer Portal-Schneidmaschine

Bei den Portalschneidmaschinen kommen 2 Schwenkmechaniken für das Fasen zum Einsatz:

• Endlos drehbar
• Winkelbegrenzt/Winkelkoordiniert

Bei den endlos drehbaren Aggregaten haben wir in unseren Beratungen folgende Probleme bei nicht wenigen Anwendern in der Praxis festgestellt: Dichtigkeit der Gasverteiler und den Schleifringen für die elektrische Energieübertragung beim Plasma auf.

• Endlos drehbar: Schleifkontakte unterliegen der Verschmutzung und Abnutzung
• Endlos drehbar:die gasführenden Leitungen können undicht werden

Wir konnten bereits bei einigen Anwendern abgebrannte Fasenaggregate begutachten, die sich durch Undichtigkeiten entzündet hatten und zum Maschinenausfall führten. Daher haben die Maschinenentwickler Weiterentwicklungen hervor gebracht, die eine andere Technologie einsetzen - sie überwachen den Drehwinkel elektronisch. Man geht dabei nicht mehr von einer Endlosdrehung aus, sondern limitiert den Drehwinkel zum Beispiel auf 500° bis 800°, was für die meisten technischen Anforderungen ausreicht.

Leistungsfähige CNC-Steuerungen erlauben diesen Überwachungsaufwand, da die Steuerung das Rückdrehen des Aggregats in Abhängigkeit des zu schneidenden nächsten Teils, überwachen muss. Nach jeder ausgeschnittenen Kontur dreht die CNC automatisch den Fasenbrenner in die Ausgangsposition zurück. Erfordert die Kontur einen größeren Drehbereich, so entscheidet die CNC ob sie in einer Ecke, in der der Schneidkopf neu positioniert wird, gleichzeitig zurück dreht oder nicht.

Da eine Grundforderung für ein auszuschneidendes Teil darin besteht, dass die Kontur geschlossen sein muss, liegt also auch der Schluss nahe, dass man mit 360° Drehung zuzügl. Anstich- und  Abstichkontur (je 90°), zuzügl. eventl. geometrischer Anforderungen bzw. Reserven (180°) auskommen sollte. Die Drehung darf nicht zu groß sein, sonst besteht die Gefahr, dass die Kabel und Schläuche mittelfristig durch Torsion in Störung gehen. Im Minimum sind ± 440° erforderlich, d.h. eine volle Kreisbewegung plus Anschnitt jeweils in links und in rechts Richtung, ges. also 880°. Spiralen lassen sich daher nur bedingt automatisch fasen.

Viele Hersteller konstruieren aufwendige Schlauchführungssysteme, die ein konstantes Tordieren des Schlauchpaketes erlauben sollen, ohne das Nachteile in Schnittqualität oder Lebensdauer spürbar sein sollen. Je länger dabei der einkalkulierte Schlauchweg, desto weniger Flächenbelastung wird auf den Schlauch übertragen. Beispiel: Wird der Schlauch über einen Weg von 1m tordiert, so belastet es ihn weniger, als wenn der tordierte Schlauch nur 30cm zum Verdrehen zur Verfügung hätte. Daraus ergeben sich auch die Konstruktionsformen mancher Fasenaggregate, die bei länger Schlauchführung schnell 1 bis 1,5m hoch werden und ein hohes Eigengewicht besitzen, was zu aufwendigen Maschinenbaugrößen, Lagern, Antriebssystemen etc. führen kann.

Bei Robotersystemen wird eine andere Schlauchführung gewählt, da diese Systeme aufgrund ihres hohen Freiheitsgrades an Bewegungsmustern den Schlauch ähnlich einer Handführung halten können. Dennoch muss auch hier darauf geachtet werden, dass der Schlauch nirgendwo an einem Bauteilkörper hängen bleiben kann und so beschädigt oder abreißen kann. In der Vergangenheit wurden im Autogenbereich Fasenaggregate mit 3-Brennerkopf eingesetzt. Doch diese Systeme bewährten sich nicht, denn sie enthielten einen systemischen Fehler, den man leicht übersah. 3-Brenneraggregate waren für die Bediener nicht einfach einstellbar, so dass diese oftmals nur mit 2 Brennern gleichzeitig schnitten. Doch auch dabei treten systembedingt einige Nachteile auf.

Der größte Nachteil ist der große Material-Verschnitt, den diese Systeme mit sich bringen. Aufgrund des Brennerversatzes benötigen die Mehrkopfsysteme auch eine große Fläche auf der sie wenden müssen. Sowohl Autogen als auch Plasma funktionieren nur, solange sie Material schneiden. Also muss die Drehung auch in echtem, teuren Material erfolgen. Dies bedeutet größere Schachtelabstände und somit mehr Schrott. 

Ein weiteres Problem liegt darin, dass jeder Winkel natürlich auch eine andere Schneidlänge besitzt - jede Schneidlänge hat natürlich auch eine eigene individuelle Schnittgeschwindigkeit - diese Systemeigenschaft wurde wie es scheint von vielen Anwendern oft übersehen. Den bei einem 3-Brenneraggregat kann nur gelten, welche Schnittkante darf daneben gehen? Die Maschine kann nur mit einer Vorschubgeschwindigkeit betrieben werden, doch es ist ein großer Unterschied ob man 40mm senkrecht mit beispielsweise idealen 350mm/min einstellt und der Fasenschnitt sich dann auf 56mm beläuft und eigentlich mit 240mm/Min ideal geschnitten werden müsste. Wie man es auch einstellt, eine Kante besitzt mehr Grat oder eine andere Schnittspaltkompensation und damit Maßhaltigkeit.

Apropos Schnittfugenkompensation - auch hier gilt nur ein Wert für die ganze Kontur, obwohl physikalisch jeder Winkel eine eigene Kompensation benötigt. 

Damit überhaupt kompensiert werden kann, benötigen die Winkelbrenner auch eine Lateralverstellung, die jedoch in den meisten 3-Brenneraggregaten gar nicht vorgesehen war.

Hinzu kommen bedingt durch verschiedene Winkel auch verschiedene Vorheizzeiten, wobei man diesen Nachteil dadurch umgehen kann, dass erst nach dem Lochstechen gedreht wird.

Zusammenfassung der Nachteile der 3-Brenneraggregate:

• Materialverschnitt
• falsche Geschindigkeiten für die anderen Brenner
• keine Schnittfugenkompensation für die restlichen Brenner
• meist keine Lateralverstellung
• unterschiedliche Vorheizzeiten
• erlischt ein Brenner, ist der Schnitt kaum aufnehmbar
• kaum für Bediener steuerbar, zuviel Parameter, hohe Personalanforderung

Trotz dieser Nachteile, gibt es Anwendungen die dennoch für den Einsatz eines 3-Brenneraggregates sprechen, vor allem wenn Stückzahlen und Materialdicken dies sinnvoll erscheinen lassen. Hersteller, die hier  brauchbare Lösungen entwickeln und anbieten, dürften sich über einige interessante Aufträge freuen.