Plasmaschneiden im Wandel?

Quo vadis Plasmaschneiden?

Plasmaschneiden mit dem Roboter: Fasen brennen
Plasmaschneiden mit dem Roboter: Fasen brennen

Fragen, die Anwender stellen:

  • Wohin geht die Reise für das Plasmaschneiden?
  • Wie ist der Trend?
  • Hat Plasma nicht bereits seinen Zenit überschritten?

Ein Blick ins Geschichtsbuch:

Wir erinnern uns, als 1991 der erste Feinstrahlplasmabrenner das Licht der Schneidindustrie erblickte, 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, heute denken manche in die andere Richtung.

Doch wer weiß, welche Bedeutung der Laser heute hätte, wenn nicht der Faserlaser zu seinen revolutionierenden Feldzug ab ca. 2010 angetreten wäre? Der Faserlaser zählt zu der Gruppe der Festkörperlaser. Schneidanlagen mit Festkörperlasern gab es zwar bereits seit den 1980er Jahren, doch waren die Laserleistungen noch gering (50 - 100 Watt) und spielten daher in weiten Bereichen der Industrie nur eine untergeordnete Rolle. Erst mit der preiswerten Produktion des Faserlasers und einer relevanten Leistung von 2kW begann der enorme Aufstieg dieses Schneidverfahrens, dessen Vorteil unter anderem in der einfachen und preiswerten Übertragung des Laserstrahls über eine Glasfaserleitung möglich ist. 2009 hatte das Schneidforum an einem Deutschen Brennschneidtag® hierzu das Fraunhofer Institut Dresden eingeladen und über die Potentiale des Faserlasers diskutiert.     

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.

 

Hat Plasma bereits seinen Zenit überschritten?

Wir stellen uns dieser Frage der User und betrachten zunächst den Herausforderer - den 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 heute (Stand 2019) auf dem Markt erhältlich und in den Entwicklungslaboren werden bereits Strahlquellen mit 20 kW erprobt.
  • 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). Der Markt signalisiert bereits Schnittdicken bis 50 mm, doch muss in diesem Dickenbereich besonders auf die Wirtschaftlichkeit geachtet werden, denn der Gasverbrauch im Dickbereich kann doch einiges an Kosten verursachen. Doch wenn besondere Gründe den Einsatz des Faserlasers in dieser Dickenregion rechtfertigen, dann wird der Laser auch in diesem Bereich seine Anwender finden. Es ist davon auszugehen, dass die Schneidkosten auch im Dickblechschneiden mit dem Faserlaser sich in Zukunft weiter positiv nach unten entwickeln werden. 
  • 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 abrobates Mittel für die Industrie 4.0 Vernetzungen dar.
  • Der Faserlaser lässt sich ähnlich wie Plasma auch bei Großanlagen relativ unproblematisch einsetzen.

 

Was sind die Vorzüge des Plasmaschneidens?

  • Plasmaschneiden erfordert wesentlich geringere Investitionssummen, CNC-gesteuerte Komplettschneidanlagen sind bereits für weit unter 200.000,- Euro erhältlich. 
  • Plasmaschneidanlagen können wirtschaftlich betrieben werden, auch wenn keine Vollauslastung gegeben ist.
  • Plasmaschneiden kann wirtschaftlich betrieben werden, auch wenn eine vollautomatisierte Fertigung mit Plasma nicht vorhanden 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 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.

 

Unsere Meinung: 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.  

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