Bedeutung der Lebensdauer von Plasmaverschleißteilen

• Die Betriebskosten 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.

Zusammenfassung in Kurzform:

Die Lebensdauer der Verschleißteile hängt vom Brennertyp, dem Schneidstrom, dem Abstand vom Brenner zum Schneidmaterial und der Kühlung ab. Generelle Aussagen sind daher nicht möglich. Die Lebensdauer von Düse, Elektrode spiegelt sich im Betriebsstundensatz wider.

Eckwerte zur Orientierung:

• Eine Düse kann zwei bis vier Stunden halten. Bei Handbrennern auch darüber hinaus. Beim Schneiden von dicken Materialien kann auch jede Stunde eine Düse fällig werden. Uns sind Fälle bekannt, in denen die Düse 8 Stunden stand hielt.

• Faustregel: Eine Elektrode kann bis zu zwei Düsenwechsel aushalten. Abhängig von der Anzahl der Anstiche und des Stromes.

• Neben Düsen und Elektroden sind auch Wirbelringe, Shield-Kappen, Schraubkappen, der Brennerkörper und das Brennerschlauchpaket Verschleißteile, die eine wesentlich längere Lebensdauer besitzen.

Typischerweise können bei Normalbetrieb je nach Brennertyp und Leistung die Verschleißteile von 10,- bis 50,- pro Stunde betragen, in besonderen Fällen auch darüber hinaus.

• Wie können die Betriebskosten beim Plasma gesenkt werden?
• Welche Kriterien beeinflussen die Verschleißteilekosten und die Lebensdauer des Schneidkopfes?
• Wie lange halten die Düsen und Elektroden, die wesentlichen Plasmaverschleißteile des Plasmacutters?
• Wie viele Starts kann man mit den Plasmaverschleißteilen erzielen?

Diese exemplarischen Fragestellungen stehen stellvertretend für eine Reihe von Unsicherheiten im täglichen Geschäft eines Lohnschneiders oder einer Schneidabteilung. Pauschale Antworten gibt es hierbei nicht, wie wir gleich zeigen werden. Sie erfahren in diesem Abschnitt, welche Parameter die Schneidkosten und damit die Wirtschaftlichkeit eines Plasmacutters beeinflussen und wie man diese optimieren kann.

Die Lebensdauer von Plasmaverschleißteilen 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 Verschleißteile und was sind Ersatzteile? Zu diesem Thema haben wir hier im Schneidforum für Sie eine ausführliche Diskussion 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 sind möglich.

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 wird, 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.

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, wenn alles optimal läuft und man auch den passenden Brenner einsetzt. 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. 

Lebensdauer von Plasmaverschleißteilen verlängern und optimieren

Der Maschinenbediener entscheidet durch Sichtkontrolle und Prozessbeobachtung, wann ein Plasma-Verschleißteil zu wechseln ist. Plasma-Hersteller können diesen Wert nicht fix angeben, da die Lebensdauer von vielen Parametern abhängig ist, die meistens gar nicht mehr in der Hand des Herstellers liegen. Häufig werden Düse und Elektrode gemeinsam gewechselt.

Die Verschleißteilekosten können bei hoher Auslastung pro Schicht im Jahr 5.000 bis 10.000 Euro betragen. Wird überwiegend dickes Material geschnitten, können diese Kosten auch schnell auf 15.000 bis 20.000 € pro Jahr anwachsen.

Im Dreischichtbetrieb ist diese Summe mit Faktor drei zu multiplizieren, so dass eine stattliche Summe pro Jahr zusammen kommt, bei dem die Frage nach einer Kosteneinsparung berechtigt ist.

Erfahren Sie 6 Tipps, wie Sie Ihre Verschleißteilekosten senken können.