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Plasma vs. Laser
Inhaltsverzeichnis:
Allgemeiner Vergleich Plasmabrenner zum Laser
- Der Plasmastrahl ist zwar sehr energiereich, jedoch lässt sich seine Energie nicht auf eine so kleine Fläche fokussieren bzw. bündeln, wie dies beim Laser möglich ist. Daher ist die Energiedichte beim Plasmastrahl geringer als beim Laser.
- Dies bedeutet im praktischen Einsatz, dass sich eine breitere Schnittfuge bildet und damit auch ein größerer Materialaustrag entsteht.
- Der höhere Materialabtrag beim Plasmastrahl erfordert auch eine höhere Absaugleistung für das Filtersystem.
- Die geringe Bündelungsfähigkeit des Plasmabrenners erhöht auch den Einfluss der Hitzeeinwirkung auf das Material und seine Gefügeänderung im Randzonenbereich des Schnittes gegenüber dem Laserzuschnitt.
- Wobei die Aufhärtung der Schnittkante beim Laser häufig höher ist als beim Plasmabrenner.
- Die Schnittgenauigkeit ist beim Plasmabrenner geringer als beim Laserzuschnitt.
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Der Plasmalichtbogen zeigt eine blasenförmige Form, womit sich die Notwendigkeit ergibt, die optimale Höhe des Brenners mit Hilfe einer Z-Achsen Höhenregelung einzustellen. Stimmt der Brennpunkt für das Auftreffen des Lichtbogens nicht, so ergibt sich ein schräger Schnitt oder mehr Grat.
- Der Plasmalichtbogen ist mit Maße behaftet und unterliegt damit den Trägheitsgesetzen der Physik. Diese Eigenschaft wird besonders beim Erzeugen kleiner Ausschnitte oder beim Fahren von Ecken sichtbar. Der träge Gasstrom beim Plasma verschleift die Geometrie und erzeugt Nachlaufkonturen, die der Laserstrahl in dieser Art nicht kennt.
- Hierdurch ist der Plasmazuschnitt weniger genau als der Laserzuschnitt.
- Außerdem kann der Laser filigrane Konturen schneiden.
- Der Plasmabrenner erzeugt aufgrund seines breiteren Strahls eine hohe Qualität bei der Rauheit der Schnittflanken, die in der Regel dem Laserzuschnitt überlegen ist.
- Die Schnittleistung beispielsweise eines 260A-Präzisions-Plasmabrenners entspricht ca. der eines 6 kW CO2-Lasers, wobei seine Anschlussleistung hingegen nur ¼ beträgt, ca. 35 kVA, dies bestätigt die Auswahlhilfe der Schneidverfahren
- Zum Vergleich: CO2-Laser erreichen physikalisch bedingt einen Wirkungsgrad von 10 bis max. 15 %, d.h. ein 5 kW CO2-Laser benötigt rund 50 bis 60 kVA Anschlussleistung inkl. der erforderlichen Kühlung. Der Faserlaser, insbesondere der Halbleiter-Diodenlaser hingegen besitzt einen drei- bis viermal besseren Wirkungsgrad von bis zu 45 %, so dass seine Anschlussleitung im Verhältnis zum CO 2 -Laser geringer ausfällt.
- Der Wirkungsgrad heutiger Plasmabrenner liegt bei 80 bis 90 %, das bedeutet, dass seine elektrische Anschlussleistung bei vergleichbarer Schneidleistung erheblich geringer ausfällt als bei einem CO2-Laser.
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Zusammenfassung: Plasma versus Laser
Im direkten Vergleich Laser vs. Plasma gibt es keinen eindeutigen Sieger, beide Schneidverfahren besitzen Stärken und Schwächen. Entscheidend bei der Auswahl ist vielmehr, welche Anforderungen der Anwender besitzt und welche Leistung, und Wirtschaftlichkeit gewünscht wird.
- Plasma ist ein robustes Verfahren, das geringere Anforderungen an die Umgebung stellt, was Betriebstemperatur, Durchzug, Feuchtigkeit, Schwingungen, etc. betrifft - im Gegensatz zum Laser
- Investitionskosten sind geringer als bei Laserschneidanlagen
- Plasma ist bei dicken Blechstärken > 30 mm bisher das preiswertere Schneidverfahren - erfahren Sie die Kosten im Vergleich von Plasma zu den anderen Schneidverfahren für 1 m Schneidlänge in unserem Schnittkostenvergleichsrechner.
- Die Materialunabhängigkeit bei Plasma ist höher, es schneidet alle elektrisch leitfähigen Metalle
- Plasma ist wesentlich toleranter was die Oberfläche und die Temperatur des zu schneidenden Metalls betrifft, Rost, Grundierung, unterschiedliche Materialeigenschaften haben weitaus weniger Einfluss, als beim Laser
- Plasma besitzt eine breitere Schnittfuge und damit auch einen größeren Materialaustrag. Erfahren Sie in welcher Genauigkeitsnorm nach DIN EN ISO 9013 das Plasmaschneiden liegt.
- Der höhere Materialabtrag beim Plasmastrahl erfordert auch eine höhere Absaugleistung für das Filtersystem.
- Die geringe Bündelungsfähigkeit des Plasmabrenners erhöht auch den Einfluss der Hitzeeinwirkung auf das Material und seine Gefügeänderung im Randzonenbereich des Schnittes gegenüber dem Laserzuschnitt.
- Die Materialaufhärtung der Schnittkante ist bei Plasma etwas geringer als beim Laserzuschnitt
- Die Schnittgenauigkeit von Plasma ist eine Klasse geringer als beim Laserschneiden bzw. Wasserstrahlschneiden, wenngleich modernste Qualitätsplasmabrenner gewisse Genauigkeitsüberschneidungen zum Laser erzielen können
- Ausschnitte, vor allem Innenkonturen und kleine Löcher sind mit dem Laser wesentlich präziser schneidbar
- Der Grat und die Schnittschräge ist bei Plasma etwas größer
- Der Laserzuschnitt ist mit den neuen Hochleistungslasern mit 20 kW, 30 kW oder mehr erheblich schneller als Plasma auch im Dickblechbereich. Die hohe Schnittgeschwindigkeit des Lasers im Dünn- und Mittelblech ist für Plasma nicht erreichbar. Spielen wirtschaftliche Faktoren die Hauptrolle kommt es auf eine konkrete Wirtschaftlichkeitsberechnung an
- Die Gefügeveränderung im Zuschnitt ist bei Plasma höher ausgeprägt, da mehr Hitze eingebracht wird als beim Laser
- Plasmaschneidanlagen lassen sich gut automatisieren, doch die Funktionsweise von Laserschneidanlagen erlaubt einen noch höheren Automatisierungsgrad bis zu bestimmten Blechdicken.
- Plasmazuschnitte sind lauter und es fällt mehr Staub an
- Das Plasmagas erzeugt Funkenflug und UV-Strahlung. Wobei parasitäre Laserstrahlung ein noch wesentlich höheres Sicherheitsrisiko darstellt, so dass der Laser eingehaust werden muss.
- Der Plasmabrenner erzeugt aufgrund seines breiteren Strahls eine hohe Qualität bei der Rauheit der Schnittflanken, die in der Regel dem Laserzuschnitt überlegen ist.
- Der Laser erfordert einen Strahlenschutzbeaufragten, was bei Plasma nicht erforderlich ist.
- Die Wartungskosten beim Laser sind höher als bei Plasma.
- Die Schachteldichte und die Anstichlängen sind beim Laser günstiger, so dass weniger Restblech anfällt
FAZIT:
Bis 25 max. 30 mm ist der Faserlaser die wirtschaftlichere Lösung, sagen Anwender, wenn der Faserlaser min. 30 kW besitzt und keine überproportionalen Wartungs- und Reparaturkosten erzeugt, sofern die anderen Argumente, die für Plasma sprechen, bei Ihnen keine Bedeutung besitzen.
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