Was ist der optimale Schneidprozess?

Tipps für die Auswahl des Schneidverfahrens

Was ist das optimale Schneidverfahren?

Darauf gibt es keine eindeutige Antwort, denn zunächst gilt es zu klären, was man unter dem Begriff des "Optimalen" versteht? Und je nach Schneidaufgabe eignet sich ein bestimmtes Verfahren am sinnvollsten. Kein Verfahren, egal ob Plasmaschneiden, Brennschneiden, Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden kann als einzig Richtiges oder Optimales bezeichnet werden, sondern alle Schneidverfahren haben ihre Berechtigungen, ihre speziellen Einsatzgebiete, Stärken und Schwächen, Vor- und Nachteile und individuelle Kostenstrukturen.

Es kommt immer auf den Einsatzfall an.

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Der richtige Schneidprozess entscheidet über die Wirtschaftlichkeit

Alte Brennschneidanlage -  ist das die preiswerteste Art zu schneiden?
Alte Brennschneidanlage - alt aber bezahlt - ist das die preiswerteste Art zu schneiden?

Alle Bemühungen um Wirtschaftlichkeit sind vergeblich, wenn das Schneidverfahren nicht zur gestellten Aufgabe passt!

Ein Zuschnitt ist nur dann wirtschaftlich, wenn er mit dem optimalen Instrument erzeugt wurde. Hierzu ein Beispiel aus der Praxis: In einem Unternehmen werkelte eine alte Brennschneidanlage mit einem Autogenkopf. Der Eigentümer versicherte uns, man könne keinesfalls preiswerter schneiden, da - und hier seine Gründe:

  1. "Die alte Brennschneidanlage abgeschrieben sei,
  2. Autogenschneiden die geringsten Betriebskosten habe,
  3. er nur sehr wenig teuren Strom benötige, im Gegensatz zu Laser-, Wasserstrahl- oder Plasmaschneidanlagen,
  4. eine teure Filteranlage brauche er auch nicht
  5. und er in der Regel sowieso nur wenig gleiche Teile zu schneiden seien, so dass Mehrbrenneranlagen sich nicht lohnen würden."

Hat er Recht mit seiner Behauptung? Die Antwort lesen Sie jetzt ...

Hersteller der Schneidbranche

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Der Anwendungsfall entscheidet über das Schneidverfahren

Stahlschlüssel
Auf das Endprodukt kommt es an! Stahlschlüssel aus 2 mm S235 mit Qualitätsplasma geschnitten.

Nein, der Unternehmer hat sich geirrt - er verschenkte 25% seiner Marge, weil er zu teuer produzierte. Dabei war die Analyse und Betrachtung seines Material- und Dickenspektrums ausschlaggebend. Der Einkauf von Zuschnitten über externe Lieferanten war nicht möglich, da die Lieferzeiten für die Zuschnitte in der Regel bis zu zwei Wochen betrugen und dies sei zu lang für ihn, so der Unternehmer.
Sein Hauptblechdickenbereich verteilte sich wie folgt:

  • Stahl von 3 bis 5 mm, ca. 25 %,
  • Stahl von 5 bis 15 mm, ca. 50 %
  • Stahl von 20 bis 40 mm, ca. 20 %
  • Stahl von 40 bis 80 mm, 5%

Der Schwerpunkt seines Blechdickenspektrums lag im Bereich von 5 bis 25 mm Materialdicke. Daraus ableitend ergab sich als wirtschaftlichste Lösung für seinen Schneidbetrieb der Einsatz einer Plasmaschneidanlage mit entsprechend passendem Brenner.

Der Spruch "Alt aber bezahlt" stimmte in diesem Fall also nicht. Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung ergab, dass er 25 % zu teuer produzierte.

Wobei hierbei mit der Anzahl der Zuschnitte gerechnet wurde. Noch genauer wird die Analyse, wenn die tatsächlichen Schnittmeter, Innen- und Außenkonturen in Abhängigkeit der Tonnagen zugrunde gelegt werden. Die Kalkulation ergab, dass er seine Fertigungskosten um im Minimum 25 % senken könnte, wenn er eine kombinierte Plasma-, Autogenschneidanlage einsetzen würde, da sein Hauptanwendungsgebiet im klassischen Plasmabereich lag. 

In dem Fall bestand sein Fehler darin, dass der ausgesuchte Prozess Autogenschneiden zwar preiswert zu sein schien, keine Investition erforderlich war, aber keinesfalls eine befriedigende Lösung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit erreichte.

Plasmaschneiden, so konnten wir belegen, ist bei diesem Anwender wesentlich wirtschaftlicher im unteren Blechdickenbereich von 3 bis ca. 35 mm im Bezug auf das Autogenschneiden. 
Der Wert bis 35 mm Materialdicke ist nicht einzementiert, er unterliegt natürlich den Randbedingungen: Gegen wieviel Autogenbrenner soll ein Plasmaschneidkopf antreten? Welches Heizgas setzt der Autogenbrenner ein? Wie ist der Gleichzeitigkeitsfaktor etc. In manchen Fällen ist der Plasmabrenner nur bis 30 mm wirtschaftlicher, in anderen jedoch sogar bis 40 mm wirtschaftlicher als Autogenschneiden.

Was ist das beste Schneidverfahren für unsere Fertigung?

Plasma, Autogen, Wasserstrahl, Laser oder Kombinationen mehrere Verfahren oder gar eine Multifunktions-Schneidanlage? Dies ist die elementare Frage, wenn man die optimale Wirtschaftlichkeit im Schneidbetrieb verfolgt. Die Antwort findet man in der qualitativen und quantitativen Beurteilung des Istzustands.

Der hier vorgestellte Fragenkatalog hilft bei der Klärung.

Zuallererst ist es sinnvoll, sich einen umfassenden Überblick über die Schneidtechniken zu verschaffen, deren Vor- und Nachteile und Einsatzfelder zu kennen. Gebündelte Informationen dazu findet man im Wissensportal des Schneidforums. Danach beginnt die eigentliche Arbeit: die Analyse des Istzustands.

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Kriterien für einen guten Zuschnitt, für den besten Schnitt?

  • Sind es die Herstellkosten des Zuschnitts?
  • Ist es die Genauigkeit gemäß der ISO 9013 der Zuschnittteile?
  • Ist es der thermische Einfluss, die Gefügeveränderung im Material?
  • Ist es die Schweißbarkeit der Zuschnitte?
  • Ist es die Aufhärtung des Materials und damit der Tauglichkeit für die ISO 1090 Execution Classes?
  • Erfordert die Materialgüte bestimmte Behandlungsregeln?
  • Ist die Geometrieanforderung an den Zuschnitt sehr hoch?
  • Wie sieht die Nachbehandlungen des Zuschnitts aus, soll lackiert, Pulver beschichtet oder verzinkt werden? 
  • etc.

Die Vielzahl der Kriterien macht daher pauschale Aussagen sinnlos.

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Was ist ein "falscher" Schneidprozess?

Als "falsch" würden wir einen Schneidprozess bezeichnen, wenn er nicht optimal zur gestellten Aufgabe passt.

Beispielsweise, wenn mit dem Wasserstrahl ein Stück Baustahl mit 150 mm Dicke getrennt werden soll. Technisch machbar ist das. Aber wirtschaftlich sinnvoll bleibt fraglich. Hier wäre der Brennschneider das Werkzeug der ersten Wahl, wenn nicht andere Argumente dagegen sprechen, beispielsweise wenn ein Schnitt ohne thermischen Einfluss gewünscht wird. Dies sollte bei Baustahl jedoch die Ausnahme sein.

Oder man schneidet mit einem 6 kW Faserlaser ein 30 mm dickes Blech, was wesentlich günstiger mit einem Plasmabrenner umzusetzen wäre. Doch auch hier kann es Gründe geben, beispielsweise  wenn eine filigrane Kontur oder eine hohe Maßhaltigkeit gefordert sind, die dann tatsächlich für den Laserschnitt sprechen würden - doch auch dies bliebe die Ausnahme.

Mit einem falschen oder besser gesagt, einem ungünstigen Schneidverfahren sind die Verfahren gemeint, die man wider besseren Wissens für eine Aufgabe einsetzt, die von einem anderen System wesentlich wirtschaftlicher ausgeführt werden kann.

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Unsere Unternehmen stellen vor:

Neuigkeiten aus der Schneidbranche

Darüber spricht die Branche.

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Der IT-Experte für die Blechfertigung nimmt an Branchentreffen in Europa, Nordamerika und Asien teil – und erstmals an der FABTECH Canada nach seiner Expansion in Nordamerika.

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Das Projekt GALAXIA soll die Abhängigkeit von externen Technologieplattformen verringern und Kontrolle über kritische Daten und Prozesse zurückgeben.

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Was ist schneller: Sägen oder Plasmaschneiden?

Ein Unternehmen aus der Rohrindustrie führte die Trennung von Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 800 mm und einer Wandstärke von bis zu 25 mm bisher mit einer vollautomatischen Sägevorrichtung aus. Diese Fertigung galt als non plus ultra.  

Problem: Die Kosten der großen Kreissägeblätter waren der Unternehmensleitung zu hoch und die Standzeiten zu gering.

Aufgabenstellung: Es sollte geprüft werden, ob ein anderes Schneidverfahren die Taktzeit und die Schneidkosten gegenüber der Säge erheblich senken kann.

Ziel: Überprüfung ob ein kostensenkender Zuschnitt von Rohren durch Plasma bei gleichzeitiger Erhöhung der Taktzeit möglich ist.

Lösung:

In diesem speziellen Fall wurde eine Anlage mit Tangens-Rohrdrehachse und zwei gleichzeitig arbeitenden Plasmabrennern mit je 200 A Schneidstrom und einer speziellen Vorrichtung so konfiguriert, dass das neue Schneidsystem sowohl die Schneidzeiten als auch die Schneidkosten erheblich senken konnte. Daraus ableitend können wir festhalten, der Status quo ist manchmal änderbar, neue Prozesse dürfen angedacht, ausprobiert und diskutiert werden. Nicht immer ist das vorhandene Konzept, nach dem Motto "das haben wir schon immer so gemacht", die beste Lösung.

Fazit: Es gibt keinen eindeutigen Sieger in der Frage, wer das beste, das wirtschaftlichste Schneidverfahren darstellt. Zu verschieden sind die Anforderungen. Der Vorteil für den Anwender liegt in der hohen Auswahl der Verfahren und der exakten Anpassung an seine Schneidaufgabe. Zu Bedenken bleibt, dass ein falsch gewähltes Verfahren dazu führen kann, dass man zu teuer schneidet und damit auch die wirtschaftliche Gesundheit eines Unternehmens gefährdet.

Welches Schneidverfahren eignet sich für welche Aufgabe?

Jedes Trennverfahren besitzt bestimmte Einsatzbereiche, in denen es besonders vorteilhaft aufgestellt ist. Hier stellen wir eine Auswahlhilfe auf der Basis der Materialien und der Blechstärken vor, die quasi als KO-Kriterium fungieren:

Plasmaschneiden:

  • Max. von 160 mm dickem Edelstahl
  • Max. von 160 mm dickem Aluminium
  • Wenn es besonders wirtschaftlich sein soll im Blechbereich von ca. 20 / 25 mm bis 50 mm

Autogenschneiden:

  • Max. von 5 mm bis 1.500 mm dickem Stahl
  • Wenn es besonders wirtschaftlich sein soll ab 40 / 50 mm

Wasserstrahlschneiden:

  • Von bis zu 200 / 300 mm Legierungen, Alu etc.
  • Wenn der Schnitt verzugsfrei, nachbearbeitungsfrei und ohne Aufhärtung erfolgen soll 
  • Wenn keine Gefügeveränderungen erlaubt sind
  • Wenn die Genauigkeit gefordert wird
  • Wenn es sich um Microbearbeitung kleinster Teile im µ-Meter Bereich handelt
  • Wenn Verbundstoffe, Kunstoffe, Glas, Stein, Granit, Lebensmittel etc. geschnitten werden sollen (sofern der CO2-Laser hierzu ausscheiden sollte)

Laserschneiden

  • Von Dünnblech, wenn es extrem schnell und nachbearbeitungsarm sein soll oder besonders genau
  • Von Mittelblechformaten, wenn es besonders genau sein soll
  • Mit dem Faserlaser von Stahl, Edelstahl bis 50 mm, wirtschaftlich eher bis 25 / 30 mm
  • Von Teilen ohne Oberflächenbeschädigung, kratzerfreie Sichtflächen
  • Wenn Mikroanwendungen im µ-Meter Bereich erforderlich sind
  • Wenn die Genauigkeit es erfordert

Erodiermaschinen, Drahterodieranlagen

  • Fairerweise sind im Werkzeugbau Erodiermaschinen das Werkzeug der Wahl, wenn es darum geht, beispielsweise einen Stahlklotz aus hochwertigem Werkzeugstahl mit einer Dicke von 200 mm mykrometergenau für ein Pressverwerkzeug anzufertigen. Das Drahterodieren ist bei diesen Aufgaben in der Werkzeugbranche das häufig bevorzugte Schneidsystem. Doch ob dies in der Zukunft so bleibt oder die Mikroschneidanlagen diesen Part in Zukunft übernehmen werden, wird der Markt entscheiden.

Sägeanlagen

  • Klassische Sägeanlagen für alle Arten des Ablängens von Profilen, Stangen, Rohren, Coils etc. wobei die Anforderungen an derartige Schnitte in der Regel anders sind, als dies bei Portalschneidmaschinen der Fall ist, denn freie Konturen und beliebige Geometrien lassen sich nach unserem gegenwertigem Kenntnisstand mit diesem Schneidverfahren nicht in adäquater Art und Weise zu denselben Bedingungen und Kosten herstellen. Daher hat das Sägeverfahren nach wie vor seine Berechtigung dort, wo es seine Stärken gegenüber den anderen Schneidverfahren ausspielen kann.

Zusammenfassung, Tipp: Niemals Anlagenkauf ohne Lastenheft!

Eine pauschale Antwort für nur ein einziges Schneidsystem gibt es nicht, denn jeder Schneidprozess hat seine Berechtigung und seine einzigartigen Eigenschaften. Da jedes Unternehmen andere Strukturen, andere Produkte, andere Kunden, andere Logistik, andere Abläufe etc. besitzt, erfordert dies immer eine individuelle Betrachtungsweise.

Als Hilfe bei der Planung sollte möglichst frühzeitig eine Kostenübersicht für das neue Produkt hinzugezogen werden. ROI Return-On-Investment-Berechnungen sind anders gar nicht denkbar. Will man im zukünftigen Markt wettbewerbsfähig bleiben, sollte man dafür sorgen, seine Schneidaufgaben optimal zu planen.

Die Kosten für die Schneidtechnik werden nur zu einem geringen Teil von der Investitionshöhe bestimmt, die Betriebskosten sowie weitere Umfeldfaktoren beeinflussen die Schneidkosten im größeren Umfang.

Entscheidende Kriterien und Berechnungen sollten in das Lastenheft mit übernommen werden.

Unternehmen der Schneidbranche stellen sich vor: