Plasmaverschleißteile beeinflussen die Wirtschaftlichkeit des Plasmacutters

Plasmaverschleißteile bestimmen die Betriebskosten beim Plasmaschneiden

• Die Betriebskosten beim Plasmaschneiden variieren extrem und lassen sich daher nicht in einer einzigen Zahl generalisiert aufführen. Die Einflussgrößen für die unterschiedlichen Betriebskosten haben wir weiter unten summativ aufgeführt.
• Im wesentlichen wird der Stundensatz beim Plasmaschneiden von den Verschleißteilekosten sowie von den Energiekosten, Gase und Strom bestimmt. Maschinenbediener, Hallenmiete und Gemeinkosten betrachten wir nicht weiter, da diese betriebsintern von Unternehmen zu Unternehmen variieren und jedes Unternehmen seine eigenen Kosten kennt.
• Ein Plasmaschneidkopf besteht aus einer Vielzahl an Verschleißteilen mit unterschiedlichen Lebensdauern. Je nach Modell, Kühlungsart und Gasauslegung besitzt ein moderner Plasmaschneidkopf eine innere und eine äußere Schraubkappe, ein Shild (Spritzer- und Funkenschutz), einen Wirbelring, ein Wasserrohr, die Plasmadüse und die Plasmaelektrode, die bei manchen Herstellern auch Kathode genannt wird.
• Der Hauptkostentreiber der Verschleißteile ist beim Plasmaschneiden in der Regel Düse, Elektrode (Kathode) und das Shild. Die anderen Bauteile halten in der Regel wesentlich länger.
• Beispielsweise kann ein Wirbelring bis zu einem Monat lang betrieben werden und die Plasmaschraubkappen können bis zu einem Jahr ihre Funktion aufrecht erhalten, abhängig vom Modell und von der Anwendung. Des weiteren kommen je nach Brenner noch Dichtungen, Schmierstoffe und Kühlmittel hinzu.
• Die Lebensdauer der Plasmateile, siehe Bild 1: Düsen, Elektroden, Shield, innere und äußere Schraubkappe, Wirbelring und Brennerkörper etc. hängen von den Einstechzahlen und der Schneiddauer ab. Die Plasmaverschleißteile Düsen, Elektroden, Shield halten unter Umständen nur wenige Stunden. Während Wirbelringe, Schraubkappen und die Brennerkörper wesentlich längere Austauschzyklen besitzen, da reden wir von Tagen oder Wochen.
  Je nach Brennertyp variieren sowohl die Standzeiten als auch die Kosten der Verschleißteile erheblich.
• Einfache Single-Gas Druckluftbrenner benötigen als Hauptverschleißteile nur eine Düse und Elektrode, die je nach Modell ca. 5,- bis 10 Euro kosten.
• Moderne leistungsfähige Dual-Gas-Systeme für Maschinenanwendungen (siehe Bild 1) besitzen häufig aufwendige Strahleinschnürungen und Wasserkühlung: Hier kann ein Satz Plasmadüse und Plasmaelektrode auch von 40,- bis zu 100 Euro kosten. Die Bandbreite der unterschiedlichen Plasmaschneidanlagen ist zu groß, als dass man einen einzigen Wert angeben könnte. Bei manchen Modellen hält so ein Verschleißteilesatz nur 1 bis 2 Stunden, bei anderen hingegen 3 bis 4 Stunden oder länger.
• Der Maschinenstundensatz setzt sich neben den Betriebskosten zusätzlich aus der Arbeitsvorbereitung, der CNC-Code-Erstellung und Verschachtelung sowie der Finanzierung, Abschreibung, der Hallenmiete der Gesamtkostenumlage zusammen. Die Intralogistik beeinflusst die Rüst- und Nebenzeiten, die Maschinenbestückung, die Teilentnahme und die Teilereinigung. Auch diese Posten sind unternehmensspezifisch, je nach Struktur des Betriebs verschieden und erhöhen die Betriebskosten.
• Die Auslastungen der Plasmaschneidmaschinen sind in der Regel von Betrieb zu Betrieb verschieden. Die Auslastung einer Plasmaschneidanlage ist unternehmensspezifisch und trägt zur Höhe des Maschinenstundensatzes ebenso bei.

Bedeutung der Lebensdauer von Verschleißteilen

Der Fallbericht zu Beginn des Beitrags macht deutlich, wie sehr die Lebensdauer der Plasmaverschleißteile über Erfolg oder Misserfolg entscheiden. Da die Kosten der Plasmaverschleißteile auch Hundert Euro betragen können, wird deutlich warum sich eine Optimierung der Lebensdauer der Verschleißteile lohnt. Es macht den entscheidenden Unterschied im Wettbewerb, ob Ihre Plasmaverschleißteile sich beispielsweise auf 4 Schneidstunden verteilen oder ob Sie jede halbe Stunde diesen Betrag einsetzen müssen.

Wie im wahren Leben ist alles eine Frage der Relation. Man kann den Maschinenstundensatz mitsamt Personal, Halle, Abschreibung, Gemeinkosten und Betriebskosten erfassen. Liegt der Maschinenstundensatz dann beispielsweise bei 200,- sehen die Verschleißteilekosten darin prozentual betrachtet, gering aus und man relativiert diesen Wert. Daher lohnt es sich, die Betriebskosten als Maßstab bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu erheben und nur die echten Verbrauchskosten zu betrachten. Denn die anderen Kostenblöcke werden in der Regel nicht von der Plasmastromquelle bestimmt, sondern vom Unternehmen.

Stellen die Betriebskosten jedoch unsere Bezugsgröße mit 100% dar, wird die Aussagekraft über die Wirtschaftlichkeit einer Plasmschneidanlage deutlicher. Jetzt kommt es ans Licht, wie gut die Plasmaverschleißteile wirklich sind.

Es macht eben doch einen Unterschied, ob die Plasmaverschleißteile, die beispielsweise 80,- kosten (Düse und Elektrode) jede Stunde oder alle 8 Stunden ausgetauscht werden müssen. In dem einen Fall liegt der Verschleißteilepreis bei 80,- die Stunde und im anderen Fall bei 10,- pro Stunde. Gas und Strom kommen noch hinzu, sowie die anderen Verschleißteile, die jedoch längere Standzeiten besitzen. In diesem Beispiel wird mit dem ersten Plasmabrenner, dessen Verschleißteile nur kurz halten, deutlich weniger Geld verdient.

Wie lange halten Plasmaverschleißteile?

Die Lebensdauer von Plasma-Verschleißteilen ist nicht determiniert, sondern nimmt kontinuierlich mit zunehmender Betriebsdauer und Zündungsanzahl der Starts ab. Der Verschleiß eines Bauteils drückt sich in zunehmend schlechterer Schnittqualität, größerem Schnittspalt oder Zündproblemen des Plasmalichtbogens aus. 

Üblicherweise liegen die Verschleißteilekosten pro Brenner im Einschichtbetrieb bei einem vierstelligen bis fünfstelligen Wert pro Jahr. 

Damit wird deutlich, warum es besonders wichtig ist, den Verbrauch und die Leistungsfähigkeit der Plasmaverschleißteile zu überwachen und zu optimieren. Dabei stellt sich als erstes die Frage, was sind denn überhaupt Verschleiß- und was sind Ersatzteile. Eine ausführliche Diskussion zu diesem Thema haben wir hier im Schneidforum für Sie ausgearbeitet.

Die meisten Hersteller geben die Lebensdauer der Verschleißteile in einer e-Funktion-ähnlichen Grafik für jeden seiner Brennertypen gesondert an. Diese Grafik ist sehr aussagekräftig, wenn man sie richtig anwendet. Denn in der Grafik wird der Zusammenhang zwischen der Schneiddauer und der maximalen Anzahl von Starts bezogen auf den  Schneidstrom deutlich.

Die typische Grafik besagt, dass je länger ein Schnitt dauert, desto weniger Plasmastarts möglich sind.

Des weiteren sagt die Grafik, dass je höher der Schneidstrom ist und damit verbunden die Schneiddicke, desto weniger Starts sind möglich.

Die Genauigkeit einer solchen Kennlinie läßt keine absolute Aussage zu, die auf ± 10 Starts genau bestimmt werden kann. So kann niemand exakt vorher sagen, wie viele Starts eine Düse wirklich ausführen kann, sondern man gibt einen Bereich an, der eher in ± einigen Hunderten Starts liegt und nur bei optimalen Bedingungen und dem Einsatz der Originalverschleißteile des Herstellers gilt.

Beispiel: Mit einem Brenner xy gibt ein Hersteller in seiner Kennlinie für die Lebensdauer seiner Plasmaverschleißteile einen Wert von ungefähr 2.500 bis 3.000 Starts je Düse/Elektrode bei einer erwartenden Schneiddauer von 4 Sekunden an. Schneidet man mit dem gleichen Plasmabrenner Zuschnitte mit einer Dauer von beispielsweise 60 Sekunden je Teil, so sinkt die Anzahl der möglichen Starts auf 350 - 400 Starts. Wird der Strom erhöht, also das Material dicker, gilt eine andere e-Funktions-Kennlinie mit entsprechend weniger Starts.

Setzt der Bediener einen höheren Anspruch an die Schnittqualität so ist es denkbar, dass er bereits die Plasmaverschleißteile schon bei 50% oder 75% der maximal möglichen Lochstechzahlen austauscht.

Wie liest und deutet man die e-Funktionskennlinen für Düsen und Elektroden?

Mit Plasma kann man sehr schnell schneiden. In 4 Sekunden kann z.B. ein 30 mm Loch in 10 mm dickem Stahl geschnitten werden und davon dann 2.500 - 3.000 Stück mit nur einem Satz Plasmaverschleißteile. Oder man schneidet, um bei unserem Beispiel zu bleiben, 350 - 400 große Blechteile aus, die eine Kantenlänge von gesamt 2.000 mm besitzen - das sind bereits ganz ansehnliche Teile mit hohem Stückgewicht. Diese würden eventuell bereits einen LKW befüllen - und diese Leistung kann mit nur einem Satz Verschleißteile, wie in diesem Beispiel erreicht werden. Damit wird deutlich, wie leistungsfähig und preiswert mit Plasma geschnitten werden kann. Die maximal erreichbare Anzahl an Starts ist nur eine Kenngröße, die andere mitunter nicht weniger interessante, ist die Schneiddauer, denn über sie wird die Größe des ausgeschnittenen Bauteils definiert. 

Verwendet man Nachbau-Verschleißteile gelten die Schnitttabellen des Geräteherstellers nicht mehr automatisch. Aussagen über die Standzeit, Schnittdauer und Anzahl der Starts treffen somit nicht mehr zu. 

Das Zählen der Starts hat darüber hinaus auch eine kontrollierende, überwachende Funktion. Es kann trotz aller Qualitätskontrollen vorkommen, dass eine Charge unglücklich mit kurzen Standzeiten negativ auffällt. In so einem Fall sollte der Hersteller schnellstens informiert werden, damit er die Charge überprüfen und gegebenenfalls aus dem Verkehr ziehen kann.