Plasmaschneiden im Wandel! Quo vadis Plasmaschneider?

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Plasmaschneiden mit dem Roboter: Fasenschneiden mit einem Plasmaschneider
Sonderfall: Einsatz des Plasmaschneiders auf einem Roboter für das Fasenschneiden, Schweißnahtvorbereitung

Ein Blick ins Geschichtsbuch des Plasmaschneiders

Wir erinnern uns, als 1991 der erste für die allgemeine Industrie verfügbare Feinstrahlplasmabrenner HD1070 mit maximalem Schneidstrom von 70A und ein wenig später die HiFocus das Licht der Schneidindustrie erblickten, wurden die gleichen Fragen in reziproker Art und Weise gestellt - damals lauteten die Pressemeldungen: 
"Es muss nicht immer Laser sein. Der Laser hat Konkurrenz bekommen." 

Grundsätzlich hat jede Zeit seine eigenen Entwicklungen und Herausforderungen. In der Geschichte scheint es nichts Neues zu geben, alles wiederholt sich. Damals nahm man an, der Laser sei am Ende durch die neue Konkurrenz des Feinstrahlplasmas, heute denken manche in die andere Richtung.

Doch die Befürchtungen der Laserhersteller trafen nicht ein, der Laser wurde damals nicht verdrängt. Über das Laserschneiden und seinen Eigenschaften, Vor- und Nachteilen haben wir umfangreiches Material für Sie in einem eigenen Kapitel erstellt.

Doch wer kann sagen, welche Bedeutung das Plasmaschneiden übermorgen besitzen wird, wenn morgen ein neues revolutionierendes Plasmaschneidsystem entwickelt werden sollte? Der Markt wendet sich immer dem Verfahren zu, von dem es sich die größten Vorteile verspricht.

Auch wir können nicht in die Zunkunft sehen und daher basieren die nun folgenden Überlegungen auf unseren Marktbeobachtungen ohne Gewähr, dass es auch so eintreffen wird.

Hat der Plasmaschneider bereits seinen Zenit überschritten?

Seit den 1970er- und 1980er-Jahren begann der großer Einzug maschineller Plasmaschneider. In Kombination mit NC-Steuerungen mit photooptischen Abtastungen waren sie aus kaum einer metallverarbeitenden Werkstatt, wegzudenken. Und preiswert und einfach zu bedienen waren sie obendrein auch noch. Mit Einzug der Automatisierungstechnik wurden die Plasmaschneidanlagen immer komplexer und leistungsfähiger. Vernetzungen mit den Überwachungssystemen der Produktion, höhere Schnittgeschwindigkeiten, weniger Nacharbeit durch bessere Schnittqualitäten sorgten für immer mehr Akzeptanz und Nutzen der Plasmaschneidanlagen. Die Anlagengrößen der Plasmaschneidmaschinen wuchsen nicht selten auf Tischgrößen von 2,5 bis 4 m Breite und Längen von 20 m, 30 m oder 40 m oder auch darüber hinaus. Fasenbearbetung durch sich selbst zentrierende und kallibrierende 3D-Fasenschneidköpfe und kombinierte spanende Verarbeitung durch Hochleistungsspindeln mit vollautomatischen Werkzeugwechselern übertrafen alle damaligen Vorstellungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der Plasmaschneidanlagen.

Die Robustheit des Plasmaschneiders und seine geringen Anforderungen an die Umwelt, die Außentemperaturen oder die Oberflächenqulität der zu schneidenden Metalle sorgen nach wie vor für seine Beliebtheit.

Warum also sollte ein so leistungsfähiges Schneidverfahren sich überhaupt irgendwelche Zukunftsgedanken machen, fragen sich viele. Wir stellen uns dieser Frage der Anwender und bevor wir den Herausforderer, den Faserlaser, näher betrachten, führen wir uns nochmals die Eigenschaften des Plasmaschneiders vor das innere Auge.

Was sind die Vorzüge und die Eigenschaften beim Plasmabrenner?

  • Plasmaschneiden kann wirtschaftlich betrieben werden, auch wenn eine vollautomatisierte Fertigung mit Plasma nicht vorhanden ist.
  • Plasmaschneidanlagen können wirtschaftlich betrieben werden, auch wenn keine Vollauslastung gegeben ist.
  • Plasma hat seine Berechtigung, wenn die geringeren Genauigkeitsanforderungen der Toleranzklasse 2, gemäß ISO 9013 genügen. Neuste Entwicklungen auf dem Gebiet der Plasmabrenner zeigen, dass im Plasmazuschnitt noch enormes Entwicklungspotential schlummert und die Schnittqualität auf ein neues Niveau gehoben werden kann. 
  • Plasma hat seine Vorzüge, wenn die Rauheit der Schnittkante eine große Rolle spielt, da Feinstrahlplasma hier physikalisch bedingt gegenüber dem Faserlaser im Vorteil ist und wesentlich glattere Kanten erzeugen kann.
  • Neuste Plasmaentwicklungen zielen darauf, die Schnittqualität hinsichtlich der Rechtwinkligkeitstoleranz über einen längeren Zeitraum der Verschleißteilelebensdauer konstant zu halten.
  • Plasma hat die Nase vorn, wenn die Schnittkosten bei dickerem Material eine Rolle spielen.
  • Mit Plasma lassen sich legierte Stähle bis 160 mm Dicke schneiden.
  • Plasma kann auch leise schneiden! Neuste Entwicklungen auf diesem Gebiet zeigen, dass die Lautstärke nahezu halbiert werden kann.
  • An Plasma führt kaum ein Weg vorbei, wenn die Umgebungsbedingungen einen Laserbetrieb nicht erlauben.
  • Plasma ist relativ unempfindlich bei verschmutzten, rostigen, öligen oder grundierten Materialoberflächen.
  • Plasma hat seinen Vorzug, bei bestimmten Legierungen, die für den Laser nur schwer zu schneiden sind. 
  • Neuste Plasmaentwicklungen erreichen eine höhere Rechtwinkligkeitstoleranz beim Schneiden von legiertem Material und Aluminium als dies noch vor einigen Jahren der Fall war.  
  • Plasma besitzt noch immer einen wesentlich höheren elektrischen Wirkungsgrad, der weit oberhalb von 60% liegt.
  • Mit Plasma lassen sich relativ unkompliziert nahezu beliebige Großformatschneidanlagen bauen.
  • In vielen Branchen der Industrie ist die Genauigkeit des Plasmaschneidverfahrens mehr als ausreichend und die geringen Schnittkosten bei dickeren Blechen hingegen das wichtigste Entscheidungskriterium, das für den Plasmaschneidprozess spricht.
  • Plasmabrenner erforderen in der Regel geringere Investitionssummen als Faserlaseranlagen. CNC-gesteuerte Komplettschneidanlagen sind bereits für weit unter 200.000,- Euro, Nettopreis erhältlich, manche Einsteigersysteme mit konventionellem Luft-Plasmabrenner liegen unter 50.000 €, netto.

 

Konkurrenz zum Plasmaschneider: Der Faserlaser

Was sind die Fakten beim Faserlaser? Fakt ist:

  • Der Faserlaser dringt in immer größere Dickenbereiche vor, die einst dem Plasmaschneidverfahren und bei unlegiertem Stahl dem Autogenbrenner vorbehalten blieben. 
  • Leistungen von 8 kW bis 15 kW sind, Stand 2019, auf dem Markt erhältlich und in den Entwicklungslaboren werden bereits Strahlquellen mit 20 kW erprobt, Stand 2020.
  • Stand 2022: 30kW Faserlaser sind bereits am Markt erhältlich und industriell einsetzbar.
  • Legiertes und unlegiertes Material und Aluminium bis 25 mm Dicke gehören zum Repertoire der leistungsfähigen Faserlaser (während dieser Text verfaßt wird, ist der Wert wahrscheinlich schon überholt). Mit dem 30 kW-Faserlaser können bereits Schnittdicken bis 50 mm erreicht werden. Die dabei zugrunde liegenden Schnittgeschwindigkeiten übersteigen die Werte beim Plasmaschneiden erheblich. Dickblechzuschnitte mit dem Faserlaser sind jedoch aufgrund der Schnittkosten doch nicht so weit in der Industrie verbreitet.
  • Die Schwachstellen des Faserlasers werden kontinuierlich weiter geschlossen. Die Schnittfugenbreite kann durch Strahlaufweitung oder oszillierende Strahlfiguren angepasst werden. Dickes Material kann somit geschnitten werden und die Schnittbildqualität, die Rauheit des Schnittbildes wird verbessert.
  • Der Wirkungsgrad von Faserlasern der neusten Bauart erreicht bereits Werte über 40%. 
  • Der Laser schneidet leiser als es ein Plasmabrenner zu leisten vermag.
  • Der Laser erreicht die Genauigkeitsklasse 1 und ist für komplexe Konturen und kleine Löcher sehr gut geeignet.
  • Aufgrund seiner Homogenität eignet sich der Laser hervorragend für eine Anlagenautomatisierung und stellt damit ein adäquates Mittel für die Industrie 4.0 Vernetzungen dar.
  • Der Faserlaser lässt sich ähnlich wie Plasma auch bei Großanlagen relativ unproblematisch auf großen Maschinenbetten einsetzen.

 

Wohin geht die Reise für das Plasmaschneiden? Trends

Unsere Meinung und Vermutung (ohne Gewähr!): Wenn gleich der Faserlaser immer mehr in den Plasmabereich vorstößt, so gibt es gute Gründe, die weiterhin für den erfolgreichen Einsatz des Feinstrahlplasmabrenners sprechen. Plasmaschneiden hat ein bedeutendes Wort im Schneidalltag mit zu reden, stellt in bestimmten Anwendungsfällen sogar die bessere Option dar, z.B. wenn Investition und Auslastung einen Laser nicht rechtfertigen. Wie sich dies jedoch in Zukunft auswirken wird, das wird der Markt entscheiden. Neue Entwicklungen auf beiden Gebieten, dem Faserlaser wie dem Feinstrahlplasmaschneiden, lassen die Zukunft offen und spannend erscheinen. Für viele Anwender stellt sich diese Frage nach der Plasmaberechtigung nicht, wenn die Einsatzkriterien eindeutig für die Verwendung des Plasmaschneidverfahrens sprechen. Auch die Tatsache, dass erste Hersteller Plasma und Faserlaser auf einem CNC-Portal integrieren, könnte ein Indiz dafür sein, dass sich die Systeme in manchen Bereichen sogar ergänzen.  

Marktplatz für Plasmaschneidanlagen, Verschleißteile und Plasmazuschnitte

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