Was ist das optimale Schneidverfahren?

10 Tipps für die Auswahl des Schneidverfahrens

Was ist das optimale Schneidverfahren?

Darauf gibt es keine eindeutige Antwort, denn zunächst gilt es zu klären, was man unter dem Begriff des "Optimalen" versteht? Und je nach Schneidaufgabe eignet sich ein bestimmtes Verfahren am sinnvollsten. Kein Verfahren, egal ob Plasmaschneiden, Brennschneiden, Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden kann als einzig Richtiges oder Optimales bezeichnet werden, sondern alle Schneidverfahren haben ihre Berechtigungen, ihre speziellen Einsatzgebiete, Stärken und Schwächen, Vor- und Nachteile und individuelle Kostenstrukturen.

Es kommt immer auf den Einsatzfall an.

Was sind Ihre Kriterien für einen guten Zuschnitt, für den besten Schnitt?

  • Sind es die Herstellkosten des Zuschnitts?
  • Ist es die Genauigkeit gemäß der ISO 9013 der Zuschnittteile?
  • Ist es der thermische Einfluss, die Gefügeveränderung im Material?
  • Ist es die Schweißbarkeit der Zuschnitte?
  • Ist es die Aufhärtung des Materials und damit der Tauglichkeit für die ISO 1090 Execution Classes?
  • Erfordert die Materialgüte bestimmte Behandlungsregeln?
  • Ist die Geometrieanforderung an den Zuschnitt sehr hoch?
  • Wie sieht die Nachbehandlungen des Zuschnitts aus, soll lackiert, Pulver beschichtet oder verzinkt werden? 
  • etc.

Die Vielzahl der Kriterien macht daher pauschale Aussagen sinnlos.

Was ist ein falsches Schneidverfahren?

Als "falsch" würden wir ein Schneidverfahren bezeichnen, wenn es nicht optimal zur gestellten Aufgabe passt.

Beispielsweise, wenn mit dem Wasserstrahl ein Stück Baustahl mit 150 mm Dicke getrennt werden soll. Technisch machbar ist das. Aber wirtschaftlich sinnvoll bleibt fraglich. Hier wäre der Brennschneider das erste Werkzeug der Wahl, wenn nicht andere Argumente dagegen sprechen, beispielsweise wenn ein Schnitt ohne thermischen Einfluss gewünscht wird. Dies sollte bei Baustahl jedoch die Ausnahme sein.

Oder man schneidet mit einem 6 kW Faserlaser ein 30 mm dickes Blech, was wesentlich günstiger mit einem Plasmabrenner umzusetzen wäre. Doch auch hier kann es Gründe geben, beispielsweise  wenn eine filigrane Kontur oder eine hohe Maßhaltigkeit gefordert sind, die dann tatsächlich für den Laserschnitt sprechen würden - doch auch dies bliebe die Ausnahme.

Mit einem falschen oder besser gesagt, einem ungünstigen Schneidverfahren sind die Verfahren gemeint, die man wider besseren Wissens für eine Aufgabe einsetzt, die von einem anderen System wesentlich wirtschaftlicher ausgeführt werden kann.

Erstkriterien für die Auswahl eines Schneidverfahrens

Jedes Trennverfahren besitzt bestimmte Einsatzbereiche, in denen es besonders vorteilhaft aufgestellt ist. Hier stellen wir eine Auswahlhilfe auf der Basis der Materialien und der Blechstärken vor, die quasi als KO-Kriterium fungieren:

Plasmaschneiden:

  • von 160 mm dickem Edelstahl
  • von 160 mm dickem Aluminium
  • wenn es besonders wirtschaftlich sein soll im Blechbereich von ca. 12 - 40 mm

Auogenschneiden:

  • von 500 bis 1.500 mm dicken Stahl

Wasserstrahlschneiden:

  • von 200 - 300 mm Legierungen, Alu etc.
  • wenn der Schnitt verzugsfrei, nachbearbeitungsfrei und ohne Aufhärtung erfolgen soll 
  • wenn keine Gefügeveränderungen erlaubt sind
  • wenn die Genauigkeit gefordert wird
  • wenn es sich um Microbearbeitung kleinster Teile im µ-Meter Bereich handelt
  • von Verbundstoffen, Kunstoffen, Glas, Stein, Granit, Lebensmittel etc. (sofern der CO2-Laser hierzu ausscheiden sollte)

Laserschneiden

  • von Dünnblech, wenn es extrem schnell und nachbearbeitungsarm sein soll oder besonders genau
  • von Mittelblechformaten, wenn es besonders genau sein soll
  • mit dem Faserlaser von Stahl, Edelstahl bis 50 mm
  • von Teilen ohne Oberflächenbeschädigung, kratzerfreie Sichtflächen
  • wenn Mikroanwendungen im µ-Meter Bereich erforderlich sind
  • wenn die Genauigkeit es erfordert

Erodiermaschinen, Drahterodieranlagen

  • Fairerweise sind im Werkzeugbau Erodiermaschinen das Werkzeug der Wahl, wenn es darum geht, beispielsweise einen Stahlklotz aus hochwertigem Werkzeugstahl mit einer Dicke von 200 mm mikrometergenau für ein Pressverwerkzeug anzufertigen. Das Drahterodieren ist bei diesen Aufgaben in der Werkzeugbranche das häufig bevorzugte Schneidsystem. Doch ob dies in der Zukunft so bleibt oder die Mikroschneidanlagen diesen Part in Zukunft übernehmen werden, wird der Markt entscheiden.

Sägeanlagen

  • Klassische Sägeanlagen für alle Arten des Ablängens von Profilen, Stangen, Rohren, Coils etc. wobei die Anforderungen an derartige Schnitte in der Regel anders sind, als dies bei Portalschneidmaschinen der Fall ist, denn freie Konturen und beliebige Geometrien lassen sich nach unserem gegenwertigem Kenntnisstand mit diesem Schneidverfahren nicht in adäquater Art und Weise zu denselben Bedingungen und Kosten herstellen. Daher hat das Sägeverfahren nach wie vor seine Berechtigung dort, wo es seine Stärken gegenüber den anderen Schneidverfahren ausspielen kann.

 

Fallbeispiel: Vor einigen Jahren haben wir in einem speziellen Fall ein Unternehmen beraten, für das bisher ausschließlich die Trennung von Rohren mit einer Säge das Nonplusultra darstellte. Es sollte geprüft werden, ob ein anderes Schneidverfahren die Taktzeit und die Schneidkosten erheblich senken kann. In diesem speziellen Fall wurde eine Anlage konfiguriert, mit der sich mit zwei gleichzeitig arbeitenden Plasmabrennern mit je 200 A Schneidstrom und einer speziellen Vorrichtung die Schneidzeiten und vor allem die Schneidkosten erheblich senken ließen.
Daraus ableitend können wir festhalten, der Status quo ist manchmal änderbar, neue Prozesse dürfen angedacht, ausprobiert und diskutiert werden.

 

Fazit: Es gibt keinen eindeutigen Sieger in der Frage, wer das beste, das wirtschaftlichste Schneidverfahren darstellt. Zu verschieden sind die Anforderungen. Der Vorteil für den Anwender liegt in der hohen Auswahl der Verfahren und der exakten Anpassung an seine Schneidaufgabe. Zu Bedenken bleibt, dass ein falsch gewähltes Verfahren dazu führen kann, dass man zu teuer schneidet. Beispiel: Ein Zuschnitt von 10 mm dickem Normalstahl wäre mit Autogen geschnitten und bei gleichzeitigem Betrieb von bis zu drei Schneidbrennern noch immer mindestens 25 % teurer in der Fertigung gegenüber einem Plasmazuschnitt!

Der richtige Schneidprozess entscheidet!

Alte Brennschneidanlage -  ist das die preiswerteste Art zu schneiden?
Alte Brennschneidanlage - alt aber bezahlt - ist das die preiswerteste Art zu schneiden?

Alle Bemühungen um Wirtschaftlichkeit sind vergeblich, wenn das Schneidverfahren nicht zur gestellten Aufgabe passt!

Ein Zuschnitt ist nur dann wirtschaftlich, wenn er mit dem optimalen Instrument erzeugt wurde. Hierzu ein Beispiel aus der Praxis: In einem Unternehmen werkelte eine alte Brennschneidanlage mit einem Autogenkopf. Der Eigentümer versicherte uns, man könne keinesfalls preiswerter schneiden, da - und hier seine Gründe:

  1. Die alte Brennschneidanlage abgeschrieben sei,
  2. Autogenschneiden die geringsten Betriebskosten habe,
  3. er nur sehr wenig teuren Strom benötige, im Gegensatz zu Laser-, Wasserstrahl- oder Plasmaschneidanlagen,
  4. eine teure Filteranlage brauche er auch nicht
  5. und er in der Regel sowieso nur wenig gleiche Teile zu schneiden seien, so dass Mehrbrenneranlagen sich nicht lohnen würden.

Hat er Recht mit seiner Behauptung? Die Antwort lesen Sie jetzt ...

Der Anwendungsfall entscheidet über das Schneidverfahren

Stahlschlüssel
Auf das Endprodukt kommt es an! Stahlschlüssel aus 2 mm S235 mit Qualitätsplasma geschnitten.

Nein, der Unternehmer hat sich geirrt - er verschenkte 25% seiner Marge, weil er zu teuer produzierte. Dabei war die Analyse und Betrachtung seines Material- und Dickenspektrums ausschlaggebend. Der Einkauf von Zuschnitten über externe Lieferanten war nicht möglich, da die Lieferzeiten für die Zuschnitte in der Regel bis zu zwei Wochen betrugen und dies sei zu lang für ihn, so der Unternehmer.


Sein Hauptblechdickenbereich verteilte sich wie folgt: 


  • Stahl von 3 bis 5 mm, ca. 25 %,
  • Stahl von 5 bis 15 mm, ca. 50 %
  • Stahl von 20 bis 40 mm, ca. 20 %

  • Stahl von 40 bis 80 mm, 5%

Der Schwerpunkt seines Blechdickenspektrums lag im Bereich von 5 bis 25 mm Materialdicke. Daraus ableitend ergab sich als wirtschaftlichste Lösung für seinen Schneidbetrieb der Einsatz einer Plasmaschneidanlage mit entsprechend passendem Brenner.

Der Spruch "Alt aber bezahlt" stimmte in diesem Fall also nicht. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung ergab, dass er 25 % zu teuer produzierte.


Wobei hierbei mit der Anzahl der Zuschnitte gerechnet wurde. Noch genauer wird die Analyse, wenn die tatsächlichen Schnittmeter, Innen- und Außenkonturen in Abhängigkeit der Tonnagen zugrunde gelegt werden. 
Die Kalkulation ergab, dass er seine Fertigungskosten um im Minimum 25 % senken könnte, wenn er eine kombinierte Plasma-, Autogenschneidanlage einsetzen würde, da sein Hauptanwendungsgebiet im klassischen Plasmabereich lag. 

In dem Fall bestand sein Fehler darin, dass der ausgesuchte Prozess Autogenschneiden zwar preiswert zu sein schien, keine Investition erforderlich war, aber keinesfalls eine befriedigende Lösung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit erreichte.

Plasmaschneiden, so konnten wir belegen, ist wesentlich wirtschaftlicher im unteren Blechdickenbereich von 3 bis ca. 35 mm im Bezug auf das Autogenschneiden. 

Was ist das beste Schneidverfahren für unsere Fertigung?

Plasma, Autogen, Wasserstrahl, Laser oder Kombinationen mehrere Verfahren oder gar eine Multifunktions-Schneidanlage? Dies ist die elementare Frage, wenn man die optimale Wirtschaftlichkeit im Schneidbetrieb verfolgt. Die Antwort findet man in der qualitativen und quantitativen Beurteilung des Istzustands.

Der hier vorgestellte Fragenkatalog hilft bei der Klärung.

Zuallererst ist es sinnvoll, sich einen umfassenden Überblick über die Schneidtechniken zu verschaffen, deren Vor- und Nachteile und Einsatzfelder zu kennen. Gebündelte Informationen dazu findet man im Wissensportal des Schneidforums. Danach beginnt die eigentliche Arbeit: die Analyse des Istzustands.

10 Fragen, die Sie vor dem Kauf einer Schneidmaschine beantworten sollten

  1. Welcher Schneidprozess ist der richtige für meine Aufgabe? Plasmaschneiden, Autogenschneiden, Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden oder Kombinationen daraus? Wo liegen die sinnvollen Grenzen jedes Schneidprozesses (Informationen dazu, finden Sie in den jeweiligen Fachthemenbereichen, siehe Links zuvor) und genügt es unseren Ansprüchen?
  2. Was genau ist alles zu schneiden? Blechtafeln, Rohre oder Böden, 2D oder 3D auch mit Schweißfasen?
  3. Was sind die geforderten Genauigkeiten? Auch bei Fasen! Welche Normen sind zu erfüllen? ISO 9013, ISO 1090 etc.
  4. Und wie hoch werden die Verschleißteilekosten, die Betriebskosten sein?
    Was kostet ein Meter Schnitt uns am Ende wirklich?
  5. Wie sieht die Logistik aus? Welcher Rüstaufwand ist erforderlich? Besitzen wir die optimale Logistik oder müssen wir auch dort investieren?
  6. Welche Umweltmaßnahmen sind notwendig, welche sinnvoll? Wie sieht die Absaugung aus? Welcher Personenschutz ist erforderlich?
  7. Durch welche Automatisierungen können wir die Schnittleistung erhöhen bzw. die Schnittkosten senken?
  8. Wie steht der Lieferant zum Einsatz eines Lastenhefts? Können wir ein echtes Lastenheft selber erstellen oder benötigen wir externe Fremdhilfe?
  9. Was ist alles bei der Anlagen-Aufstellung zu beachten? Folgekosten? Energien, Fundamente, Logistik, Lernkurve, Programmierung, Datenfluss, Personal, Umwelt, ...
  10. Neukauf, Gebrauchtanlage oder Modernisierung (Retrofitting) - was ist für uns die richtige Wahl?

Dies sind nur einige der wichtigen Fragen und bei weitem nicht alle, die es zu überdenken gilt, wenn ein neues Schneidsystem implementiert werden soll.

Wer eine Schneidmaschine für 250.000 Euro, 1 Mio. Euro oder mehr plant, der tut gut daran, sich vor dem Kauf professionelle und neutrale Hilfe zu holen.
Gerne unterstützen wir Sie mit unserem Schneid- und Consulting-Knowhow und Sie können uns als neutralen Ansprechpartner zu Rate ziehen.

Wir sind nur einen Kontakt weit entfernt ...

Dies ist eine Auswahl von Fragestellungen, die sinnvollerweise vor der Investition geklärt sein sollten oder aber im Verlauf einer Kostensenkungsmaßnahme in der Fertigung zu beantworten sind. Eine pauschale Antwort für nur ein einziges Schneidsystem gibt es nicht, denn jeder Schneidprozess hat seine Berechtigung und seine einzigartigen Eigenschaften. Da jedes Unternehmen andere Strukturen, andere Produkte, andere Kunden, andere Logistik, andere Abläufe etc. besitzt, erfordert dies immer eine individuelle Betrachtungsweise.

Als Hilfe bei der Planung sollte möglichst frühzeitig eine Kostenübersicht für das neue Produkt hinzugezogen werden.
Return-On-Investment-Berechnungen sind anders gar nicht denkbar. Will man im zukünftigen Markt wettbewerbsfähig bleiben, sollte man dafür sorgen, seine Schneidaufgaben optimal zu planen.

Die Kosten für die Schneidtechnik werden zum Teil von der Investition bestimmt, seinen Betriebskosten und darüber hinaus von weiteren Umfeldfaktoren.

Die erarbeiteten Antworten gehören ebenfalls mit in das Lastenheft.


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