Brennschneidmaschinen: Auswahl und Konfiguration von Brennschneidanlagen

Brennschneidanlagen trifft man vor allem in Stahlservice-Centern und bei Lohnschneidern an, die Grobblech beispielsweise ab 30 mm verarbeiten. Bevor man mit einer autogenen Brennschneidmaschine wirtschaftlich arbeiten kann, steht die richtige Konfiguration und Auswahl an, damit man nicht zu schnell an die Grenzen des Verfahrens stößt. Es existieren spezielle Brennschneidmaschinen für spezielle Aufgaben:

• Sonderanlagen für das Besäumen großer Bleche,
• Schneidanlagen mit besonders schmalen Brennerwagen für das Schneiden von gleichzeitig vielen Streifen,
• Spezialschneidanlagen für Konturschnitte und Fasenschnitte sowie
• universell einsetzbare Brennschneidmaschinen, die als Kompromiss ein weites Gebiet aller Spezialfälle abdecken können.

Vornehmlich kommt dabei die Portal-Bauform zum Einsatz. Moderne Brennschneidmaschinen unterscheiden sich kaum von modernen Plasmaschneidanlagen. Beide Systeme nutzen das gleiche synchron arbeitende Antriebssystem, beide Seiten des Schneidportals werden jeweils mit eigenem Motor angetrieben.

Die CNC-Steuerungen von Brennschneidanlagen sind ebenso komplex, wie die von anderen CNC-gesteuerten Schneidmaschinen. In bestimmten Fällen kommen jedoch einfachere Antriebe zum Einsatz, wenn es sich um reine Autogenschneidanlagen handelt, da Autogenbrenner weniger Dynamik und mit einer geringeren Beschleunigung etwas anspruchsloser sind.

Oben im Foto sieht man zwei baugleiche Schneidportale auf einer gemeinsamen langen Antriebsschiene adaptiert. Die Portale sind bauähnlich, das rechte ist nur mit Plasmabrennern bestückt, das linke Schneidportal hingegen mit Plasma- und Autogenbrennern.

Damit die beim Brennschneiden anfallende parasitäre thermische Energie keinen Schaden anrichten kann, sind aufwendige Hitzeschutzmaßnahmen erforderlich. Brennschneidanlagen für den schweren Betrieb besitzen meistens ein Hitzeschutzschild unterhalb der Portalbrücke. Darüber hinaus werden die Trägerprofile der Portalbrücken mit Ventilatoren gekühlt, falls dies von Seiten der Anwendung erforderlich sein sollte. Energieketten, Kabel und Schläuche erhalten oftmals einen zusätzlichen Hitzeschutz. Je nach Hersteller sind auch andere Schutzmaßnahmen möglich. Fragen Sie bei Ihren Hersteller speziell danach. Hersteller für Brennschneidmaschinen können Sie in unserem Marktplatz auswählen und anfragen.

Die Qualität der Schneidportale für den schweren Dauerbetrieb ist normalerweise als besonders hochwertig zu bezeichnen, so dass der Anschaffungspreis sich nicht wesentlich von Plasmaschneidmaschinen unterscheidet, mit Ausnahme der Schneidtechnologie.

Was kostet eine Brennschneidmaschine?

Je nach Ausstattung und Ausführung schwanken die Preise von unter 50.000,- Euro bis 500.000 ,- Euro und darüber hinaus. Wir haben bereits Brennschneidanlagen mit einem Wert über 1 Mio. Euro konfiguriert, die für spezielle Bauteile und spezielle Anwendungen eingesetzt wurden, bei denen die Tische automatisch verfahren wurden oder auf denen nicht nur autogengeschnitten wurde, sondern auch gesandstrahlt und markiert wurde.

Preiskriterien für Brennschneidanlage:

• Ausführung der autogenen Brennschneidanlage: Portal oder Ausleger
• Größe der Brennschneidanlage: 1.000 x 2.000 mm oder eine Großanlage von 8.000 mm x 50.000 mm oder größer unterscheiden sich erheblich
• Mit oder ohne Brennschneidtisch: Sie finden hierzu ein eigenes Kapitel über die Bedeutung der Brennschneidtische mit viel praxisbezogenem Detailwissen
• Mit oder ohne Automatisierungstechnik: Der Brennschneidtisch kann eine automatisierte Förderanlage für herabfallende Teile und Schlacke besitzen, die den Preis je nach Tischgröße um einige Zehntausend Euro anhebt.
• Automatisierungstechnik der Brenner: Hierzu haben wir ein eigenes Kapitel im Bereich der Automatisierungstechnik verfasst, in dem wir eine Auswahl an Möglichkeiten vorstellen, wir das Brennschneiden wirtschaftlicher gestaltet werden kann.
• Anzahl der Brenner
• Brennerarten: Mit Zündung, Höhensteuerung, proportionalen Ventilen etc.
• Mit 3D Schweißnahtvorbereitung
• CNC-Steuerung und Vernetzung
• Digitalisierung
• CAD/CAM-System, Anzahl von Arbeitsplätzen die einzurichten sind
• Blechdickenbereich: Es ist ein Unterschied ob bis 200 mm Dicke oder bis 1.200 mm Dicke geschnitten werden soll
• Digitalisierung, sowohl der Autogenbrenner als auch der gesamten Brennschneidanlage
• Anzahl der Schichten, für die der Einsatz geplant ist
• Mehrfachportalachsen auf einem Brenntisch
• Absaug- und Filtertechnik, die heute mehr denn je eine besondere Bedeutung hat. Auch hierzu finden Sie ein gesondertes Kapitel über Filtertechnik.
• Besondere bauliche oder Umweltvorschriften
• Aufstellungsvorgaben
• Die Kosten für die Fundamente dürfen nicht vernachlässigt werden, die können je nach Größe der Anlage 30.000,- Euro oder mehr betragen
• Die Kosten für die Energieanschlüsse, besonders eine vernünftig ausgelegte Gasversorgung ist von hoher Bedeutung, wenn es später um einen störungsfreien Betrieb gehen soll. Auch diese Kosten können schnell 15.000,- Euro und mehr betragen.
• Die Kosten für Intralogistik, Krananlagen, Stellfläche, Lager etc. müssen mit erfasst werden  
• Schulungskosten des Personals
• u. s. w.

Vorteile der Brennschneidmaschinen mit Portal-Schneidbrücke:

• Stabil, trägt auch viele Schneidköpfe und Brennerwagen
• Schwingungsarm
• Synchronisierter Gleichlauf: Die Schnittergebnisse sind auf allein Seiten der Maschine gleich gut
• Kleinere Konturen erzeugbar
• Automatisierbarkeit ist möglich, z.B. Brennerdistanzverstellungen
• Kombination mit anderen Werkzeugen möglich

Nachteile der Portal-Brennschneidbrücke:

• Kosten
• Anspruchsvolle Antriebstechnik und Synchronisierung
• Fremdwartung i. d. R. erforderlich  

Ausleger-Brennschneidanlagen

Eigenschaften der Auslegerbauform von Brennschneidmaschinen:

Wir treffen noch immer eine Fülle an Ausleger-Brennschneidmaschinen in deutschen Betrieben an. In der Startzeit der NC-Steuerungen in den 1970ern, war es kaum möglich zwei Antriebssysteme 100% zu synchronisieren, zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand. So entwickelte man das Konzept des Auslegers, bei dem nur ein Motor für den Längsantrieb benötigt wird.

Die Steuerungen sind einfach gehalten und viele besitzen keinen oder nur einen sehr kleinen Programmspeicher. Um Daten reproduzierbar ausschneiden zu können, entwickelte man ein optisches Lesegerät, dass man idealerweise auf der anderen Seite des Auslegerarms montierte.
Unter die Lese-Abtastoptik legte man eine geeignete Zeichnung, positionierte den Lesekopf darüber und startete die Autogenbrenner. Zuvor legte man natürlich das gewünschte Material auf den Brenntisch. Leider besaßen und besitzen die alten Anlage oftmals keine Absaugvorrichtungen oder Filtersysteme. Der PC war noch nicht geboren, so dass auch niemand eine serielle oder gar Ethernet-Schnittstelle vermisste. Der Lesekopf tastet nun die gezeichnete Kontur ab und übertrug die Geometriedaten an die NC-Steuerung, die ihrerseits die Antriebe entsprechend steuerte. Der Bediener stellte nur die benötigte Schneidgeschwindigkeit ein und legte los. Die Höhe optimierte er durch Sichtkontrolle und mit Hilfe seiner Erfahrungen.
Das System ist nach wie vor einfach zu bedienen und stellte an die Bediener keine besonders hohen Anforderungen.

Die Schnittgeschwindigkeiten beim Autogenschneiden sind standesgemäß langsam, üblicherweise je nach Materialdicke bewegen wir uns im Bereich von 80mm/min bis 800mm/min. Die Beschleunigungskräfte derartiger Auslegerschneidanlagen sind sehr gering, so dass in der Regel die Lager und Führungen wenig belastet wurden. Anlagen dieser Art werden nicht selten 20 bis 30 Jahre alt und man findet noch heute viele intakte Maschinen. Um auf Nummer Sicher zu gehen, verschleifen die NC-Steuerungen die Ecken auch noch, d.h. der Zuschnitt einer scharfen 90° Ecke oder gar einer 30° Spitze waren mit solchen Anlagen kaum möglich, ohne bestimmte Tricks einzusetzen. Die Ecken wurden generell mit einem einstellbaren Radius geschnitten – dies hatte weder die Anwender noch Endkunden sonderlich gestört – es war eben „state of the art“. Aufgrund des Alters sind derartige Auslegerschneidanlagen jedoch von der Ersatzteilversorgung stark gefährdet, viele elektronische Platinen sind nicht mehr erhältlich oder nur zu extremen Preisen. Geschickte Tüftler helfen so manchem Schneidbetrieb aus der Misere indem sie die Platinen, die seinerzeit mit diskreter Elektronik hergestellt wurden, manuell reparieren - die dazu erforderlichen Leistungstransistoren und Dioden sind zum Teil noch heute im Elektrofachhandel erhältlich.

In einigen Fällen kann sich jedoch eine Modernisierung der Anlage mit moderner CNC-Steuerung und neuen Antrieben lohnen! Hier empfehlen wir das Kapitel über Retrofitting zu lesen.

Ist die bewährte Auslegerbauform ausgestorben?

Nein, die Auslegerbauform ist nicht tot. Einige Maschinenhersteller bieten sogar wieder Ausleger-Systeme an, jedoch mit modernster CNC-Technik und mit hochwertigen Antrieben ausgestattet, natürlich dann ohne optischen Auslegerarm, da die Optik im Zeitalter des PCs in der Regel nicht mehr benötigt wird. Trotzdem kann auch eine moderne CNC-gesteuerte Schneidanlage optional über eine CCD-Kamera verfügen, die Zeichnungen oder Bauteile vektorisieren kann und die Daten unmittelbar in CNC-Code umwandelt.

Übrigens: Obwohl Internet, PC und CAD-Systeme überall Einzug gehalten haben, so gibt es dennoch konkrete Anwendungen, bei denen optische Leseköpfe sinnvoll sind, z.B. im Reparaturdienst von Baufahrzeugen, wenn Baggerschaufeln schnell repariert werden müssen, jedoch aufgrund des Alters keine CAD-Zeichnungen vorliegen. In diesem Fall kommen moderne Abtastsysteme mit CCD-Kameras bestückt zum Einsatz. Oftmals sind die Systeme derart leistungsfähig, dass sie ohne Zeichnungen auskommen, man legt einfach das Musterteil unter die Kamera – diese tastet die Kontur ab und speichert die so erzeugten Geometriedaten in einem CNC-Code ab, der dann rückwärts auf den PC geladen werden kann und so für weitere Serien zur Verfügung steht, quasi wie ein Scanner.
Dies ist natürlich von Hersteller zu Hersteller verschieden, daher prüfen Sie vorher das Angebot Ihres Lieferanten.

Vorteile des Auslegers:

• Robust und einfach
• Häufig einfache Reparaturen und Wartungen selber durchführbar bei alten Systemen
• Klarer Aufbau und Funktion
• Preiswertere Lösung als ein Portal
• Einfache Bedienung
• Flexibel
• Durch Auslegerarm eine hohe Zugänglichkeit zum Brenntisch
• Schnelle manuelle Verschiebbarkeit des Auslegerarms, wenn das Getriebe entkuppelt werden kann
• Aus Platz- und Beschickungsgründen werden noch heute Ausleger für Plasma- und Wasserstrahlanwendungen gebaut, die bei entsprechender Statik und Robustheit durchaus die dynamischen Anforderungen erfüllen 

Nachteile des Auslegers:

• Mit alter Abtastoptik: Zeichnungen altern, vergilben, verändern durch Luftfeuchtigkeit ihre Abmessungen
• Bei Altanlagen: Hohe Ungenauigkeiten durch "wacklige", schwingungsanfällige Konstruktion. Hohe Geschwindigkeiten, die für Plasma oder Laser erforderlich sind, nur bedingt bis gar nicht möglich.
• Bei Altanlagen: Geringe Wirtschaftlichkeit, auch wenn schon lange steuerlich abgeschrieben wurde. Dadurch bei heutigen Lohnkosten: eingeschränkte Eignung für Serienproduktion
• Durch den optischen Ausleger-Lesearm bei Altanlagen wurde zusätzliche Stellfläche benötigt.