Autogenes Brennschneiden digitalisieren

Bisher galt die Digitalisierung beim Brennschneiden für viele als unmöglich, zu teuer, zu kompliziert, zu empfindlich. Eines der Probleme ist die enorme Hitze, die beim Brennschneiden typischerweise auftritt. Ein anderes Problem liegt in der Wertschöpfung, denn Digitalisierung kostet Geld. Liegen die Kosten allein für die Digitalisierung in der Größenordnung der gesamten Maschine, dann stellt sich schnell die Frage nach dem Sinn und Nutzen. Daher verspricht eine Digitalisierung nur dann erfolgreich zu sein, wenn sie robust genug ist, zum Prozess passt und wenn sie in der Investition beherrschbar ist.  

Thermische Materialausdehnung, optimale Teilabstände, Lead-In- und Lead-Out-Strategie bei Dickblech sind eine Wissenschaft für sich. Korrekt prognostizierte Schlackehaufen, die man an den Stellen entstehen lässt, an denen sie am geringsten stören, so dass der Schneidbrenner nicht darüber fahren muss, ist nur eine von vielen Prozess-Störgrößen. Schneidgeschwindigkeit und Brennerabstand können auch von der Charge das Materials abhängig sein und sind dann nur über geeignete Messsysteme zu erfassen, die aber schnell den Preis einer Brennschneidanlage verdoppeln können.

In einer Industrie-4.0-Umgebung erwarten wir, dass die Steuerung und die CAD/CAM Software diese Prozessparameter übernimmt.

Doch aus eigener Programmiererfahrung behaupten wir, dass dies nur mit KI Künstlicher Intelligenz gelingen wird. Normale Rechenprogramme sind dazu nicht in der Lage, empirisch ermitteltes Expertenwissen in Code umzusetzen. Es ist für eine Software ohne KI sehr kompliziert, wenige Teile auf einem Blech prozessgerecht zu positionieren, wenn es darum geht, allen verfahrensbedingten Kriterien zu entsprechen.

Die Softwareanforderungen, das Verschachteln und Restblechminimieren, die Ein- und Ausstiche (engl. Leadin, Leadout) unterscheiden sich für die Schneidprozesse. Während beim Laser- und Wasserstrahlschneiden thermische Einflüsse eine weniger bedeutende Rolle spielen, sind diese jedoch für das Autogenschneiden ausschlaggebend. Je dicker das Material wird, desto mehr Probleme treten in der Praxis auf und wir reden hier von Materialstärken oberhalb von 80 mm, nicht selten wird auch bis zu 500 mm Materialdicke und darüber hinaus geschnitten.

Zu beachten sei indes, dass es nicht allein darum geht, ein einfaches Loch in ein 500 mm Blech zu schneiden, sondern der Auftraggeber wünscht unabhängig vom Material auch die Einhaltung der Maßhaltigkeit sowie eine einwandfreie Schnittkantenqualität und -oberflächengüte, geringen thermischen Verzug und geringe Materialaufhärtung. Um derartige Vorgaben einzuhalten, erfordert es eine Menge Spezialwissen. Da eine derartige totale Prozessautomatisierung aus heutiger Sicht noch nicht verfügbar ist, beschränken wir die Digitalisierung des Schneidprozesses auf zur Zeit vorhandene Tools und  Softwaremöglichkeiten.

Autogenes Brennschneiden stellt aus unserer Sicht im Dickblechbereich, aufgrund der erforderlichen Erfahrungswerte die Königsdisziplin der Schneidverfahren dar.

5 Automatisierungstools für das autogene Brennschneiden

Im Gegensatz zum Plasmaschneiden ist beim Autogenschneiden bzw. Brennschneiden in der Regel die Anwesenheit eines Bedieners erforderlich. Es gibt jedoch mittlerweile eine Reihe von Möglichkeiten durch moderne Elektronik und Automatisierungstechniken Bearbeitungszeit einzusparen. Hier bieten verschiedene Hersteller unterschiedliche Tools an, die wir hier nur auszugsweise betrachten. Im Premiumwissen werden weitaus mehr Einzelheiten erörtert. 

Möglichkeiten für eine Automatisierung beim autogenen Brennschneiden:

1. Auto. Verstellung der Brennerköpfe in ihrer Distanz zueinander in Abhängigkeit des Schachtelprogamms, (Automatische Brennerdistanzverstellung). Ist hilfreich, wenn die Abstände häufig zu wechseln sind.
2. Gegenläufiges Positionieren zweier Schneidköpfe, so dass eine Kontur von beiden Seiten gleichzeitig geschnitten werden kann mit dem Ergebnis minimalen thermischen Verzugs des Schneidteils.
3. Abtastsysteme, die schneller und besser den Abstand zwischen Düse und Material regeln können, als der Bediener es vermag. Mittlerweile gibt es Brenner, die sich auch von Schlackehaufen nicht mehr sonderlich irritieren lassen. 
4. Automatisierte Flammüberwachungen, die kontrollieren ob die Flamme an oder aus ist und im Störfall die Anlage und die Gasversorgung ausschalten. Somit muss der Maschinenbediener nicht konstant an der Maschine stehen bleiben.
5. NEU - Digitalisierung der Autogenausrüstung: Die z-Höhenregelung, die Gasversorgung mitsamt den Proportionalventilen, die Gasdrücke, die CNC-Geschwindigkeitsdaten etc. wurden digitalisiert und alle Werte über Ethernet, WLAN an die App eines Tablets gesendet und visualisiert. Der Bediener erhält so die volle Kontrolle über seine Brenner, an fast jedem Ort der Erde. Die hinterlegte Prozessdatenbank erlaubt automatisch die richtige Einstellung aller Prozessparameter, der Bediener wählt nur noch das Material und die Dicke und automatisch werden die Gasdrücke, Lochstechzeiten, Höhen etc. eingestellt und geregelt. Der Bediener greift nur noch dann ein, wenn die Parameter fein zu justieren sind und überträgt seine Korrekturdaten per Mausklick als neuen Datensatz in die Datenbank. Eine CCD-Kamera übermittelt das Prozessbild direkt an die App des Bedieners. 

Alle diese Vorschläge haben das Autogenschneiden in Deutschland wirtschaftlicher werden lassen. Die Systeme wurden leistungsfähiger, Bediener unabhängiger und wirtschaftlicher. Der wirtschaftliche Nutzen dieser Verbesserungen im Zeitalter der Globalisierung ist unbestritten ein großer Vorteil und Motor für Neuinvestitionen und Modernisierungen.