Auswahl eines Schneidverfahrens

	× Plasma	× Autogenes Brennschneiden	× Laser	× Wasserstrahl	× Weitere mechanische Werkzeuge
	Am besten geeignet zum Schneiden von Metall mit einer Stärke zwischen 6 und 80 mm	Am besten geeignet zum Schneiden von dickem unlegiertem Stahl	Am besten geeignet für dünne Materialien oder Teile, die sehr enge Toleranzen erfordern	Am besten geeignet zum Schneiden von Material unterschiedlicher Stärken oder einer Vielzahl von Materialien, eine präzise Schnittqualität erfordern oder keine Wärmeeinflusszone haben dürfen
Allgemeine Eigenschaften
Kategorie des industriellen Schneidens	Thermisches Schneiden	Thermisches Schneiden Vergleich mit Plasma	Thermisches Schneiden Vergleich mit Plasma	Abtragendes Schneiden	Mechanisches Schneiden
Materialarten	Die meisten Metalle	Unlegierter Stahl	Materialbandbreite	Nahezu alles	Metall, Holz, Kunststoff
Materialstärke	Bis zu 80 mm	50 mm und mehr mit dem größten Stärkebereich	In der Regel 6 mm und weniger, in einigen Fällen jedoch bis zu 30 mm	Bis zu 305 mm und stärker mit Änderungen bei Zusatzmaterialien	In der Regel bis zu 25 mm
Schnittqualität	Sehr gut	Sehr gut	Ausgezeichnet	Außergewöhnlich	Gut
Geschwindigkeit beim Schneiden der empfohlenen Dicke	Schnell	Schnell (erfordert jedoch eine Vorwärmzeit)	Schnell	Langsam	Langsam
Betriebskosten	$–$$	$$	$$ (Höher bei CO2-Lasern)	$$$	$$$$
Investitionsgüterkosten	$–$$$	$	$$$$	$$$	$–$$$$
Tragbarkeit	X (nur Luftplasma)	X	–	–	X
Wärmeeinflusszone	Größer	Größer	Kleiner	Keiner	Vielleicht
Sicherheitsgehäuse erforderlich	Nein	Nein	Ja	Nein	Nein
Fähigkeit zum Schneiden von rostigem oder lackiertem Material	Ja	Ja	Mit Einschränkungen	Ja	Ja
	Erfahren Sie mehr über Plasmaschneiden	Erfahren Sie mehr über autogenes Brennschneiden	Erfahren Sie mehr über Laserschneiden	Erfahren Sie mehr über Wasserstrahlschneiden

Materialien

Typ

Bestimmte Prozesse schneiden lediglich bestimmte Materialarten. So kann man mit dem autogenen Brennschneiden beispielsweise nur unlegierten Stahl und mit Plasma nur elektrisch leitfähige Metalle schneiden; Wasserstrahl- und Lasertechnologien eignen sich zum Schneiden verschiedener Materialien.

Stärke

Bestimmte Prozesse sind zum Schneiden verschiedener Materialstärken besonders geeignet. Im Allgemeinen wird Lasertechnologie am häufigsten zum Schneiden von dünnerem Material, Plasma zum Schneiden von Material ab einer mittleren Stärke und autogenes Brennschneiden für unlegierten Stahl im hohen Stärkenbereich eingesetzt. Mit dem Wasserstrahlverfahren lässt sich im gesamten Stärkenbereich schneiden.

Schnittqualität

Unterschiedliche Schneidanwendungen erfordern unterschiedliche Schnittqualitätsgrade. Das kann unter Umständen wichtig sein, da der Käufer des fertigen Teils oder Produkts die Schnittkante sehen wird. In anderen Fällen ist die Schnittqualität wegen Ihrer Auswirkungen auf nachgelagerte Prozesse wie das Schweißen oder Lackieren von Bedeutung; dank schweißfertiger Schnitte ist eine Schweißvorbereitung nicht mehr erforderlich, die Produktion wird optimiert und die Arbeitskosten werden gesenkt. Es gibt auch Fälle, in denen die Schnittqualität nicht an erster Stelle steht, und der Bediener sich eventuell dafür entscheidet, zugunsten eines höheren Durchsatzes bei der Qualität Abstriche zu machen.

Die Schnittqualität wird durch mehrere Faktoren bestimmt, darunter:

• Bewegung der Schneidanlage

• Angemessenheit des Leistungsniveaus der Anlage für die Stärke des geschnittenen Materials

• Verwendete Gase (oder Schleifmittel bei Wasserstrahlanlagen)

• Angemessenheit der Anlageneinstellungen für die Verschleißteile des Schneidwerkzeugs

Bei einigen Verfahren, insbesondere beim autogenen Brennschneiden, ist die Fertigkeit des Bedieners vermutlich die wichtigste Variable für die Schnittqualität. Andere Verfahren sind nicht annähernd so stark von der Fertigkeit der Bediener abhängig, und wenn Prozesswissen in die Schneidsoftware integriert werden kann, wie z. B. mit der SureCut™ Technologie von Hypertherm,dann sinken die Anforderungen an den Bediener noch weiter.

Die Qualität eines Schnitts wird anhand der folgenden Eigenschaften bewertet:

• Ausprägung des Winkels – ein Schnitt mit wenig ausgeprägtem oder ohne Winkel ist das beste Ergebnis

• Schnittfuge oder Breite – eine kleinere Schnittfugenbreite ermöglicht feinere und präziser geschnittene Teile

• Toleranz – engere Toleranzwerte bedeuten präzisere, konsequentere Schnitte

• Größe der Wärmeeinflusszone – eine kleinere Wärmeeinflusszone bietet einen besseren Schutz der Integrität des Metalls und beeinflusst die Eignung anderer Verfahren wie des Schweißens und Gewindebohrens

• Bartbildung – im Allgemeinen gilt, je weniger Bartbildung, desto besser (Bart ist Metall, das beim Schneiden schmilzt und an den Schnittkanten haften

• Kantenqualität – Glätte der fertigen Oberfläche

• Leistung der Brennerhöhensteuerung (THC)

Produktivität

Produktivität wird häufig fälschlicherweise mit Schnittgeschwindigkeit gleichgesetzt. Zwar ist diese wichtig, doch auch andere Faktoren müssen berücksichtigt werden. Zum Beispiel:

• Erforderliche Programmierzeit

• Erforderliche Zeit für die Auftragskonfiguration an der Schneidanlage

• Erforderliche Zeit für die Vorbereitung (oder das Vorheizen) der Anlage für den Schneidvorgang

• Anzahl der Schneidköpfe, die die Anlage unterstützt

• Effizienz der Verschachtelungssoftware und deren Leistung bei der Maximierung der Schneidzeit und Reduzierung unnötiger Schneidkopfbewegungen

• Sicherheit beim Abladen der Teile während des Schneidvorgangs

• Unterstützung von mehreren Prozessen an einer Anlage, beispielsweise Konturschneiden, Schneiden von Innenprofil-Nuten und -Löchern und Fasenschneiden

• Systemintegration, um parallele Aufgaben auszuführen wie z. B. der Vorströmung während der Querbewegung oder Anfangshöhenabtastung, was die Prozesszeit verbessern kann

• Erforderliche Zeit für Nachbesserungen wie das Schleifen; diese kann verringert oder vollständig vermieden werden, indem die Teilequalität nach dem Schneidvorgang verbessert wird

Betriebskosten

Die Gesamtbetriebskosten für eine Schneidanlage können durch viele Faktoren beeinflusst werden: Verschleißteile, Strom, Gas, Wartung usw.

Arbeitskosten sind in den meisten Teilen der Welt ebenfalls ein wichtiger Faktor, der die Betriebskosten beeinflusst; steigende Arbeitskosten und der Mangel an qualifizierten Fachkräften führen nach wie vor zu einer steigenden Nachfrage nach automatisierten Schneidlösungen. Um die Betriebskosten stärker zu optimieren, ziehen Sie eine Automationslösung in Betracht, die die folgenden Punkte reduziert oder abschafft:

• Programmierung und Konfiguration der CNC

• Nachbesserungen wie das Schleifen zur Vorbereitung für das Schweißen

• Einsatz von mehreren Anlagen, um verschiedene Arbeiten durchführen, z. B. schneiden, markieren und fasenschneiden

Die Materialnutzung ist ein weiterer Faktor, der sich in den Betriebskosten niederschlägt. Obwohl man in einigen Fällen einen Teil der Kosten durch den Verkauf von Materialresten oder Restbeständen wieder wettmachen kann, ist es wesentlich besser, die Materialnutzung zu optimieren, damit erst gar nicht so viel Abfallmaterial anfällt. Die Materialnutzung wird durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst, vor allem durch die CAD/CAM-Software die die Verschachtelung der Teile festlegt und die Schneidbewegung vorgibt.

Bei der Berechnung der Betriebskosten ist es wichtig, nicht nur die Kosten pro Stunde zu ermitteln, sondern besonders die Stückkosten oder Kosten pro Fuß zu berücksichtigen. Warum? Eine Anlage, deren Betrieb etwa 17,96 EUR pro Stunde kostet, die jedoch lediglich zwei Teile pro Stunde produziert, ist nicht annähernd so effizient wie eine Anlage, die  17,96 EUR pro Stunde kostet, aber 100 Teile produziert.

Eine noch detailliertere Bewertung der Betriebskosten erfordert eine gute Kenntnis der Gesamtkosten, die zur Produktion eines fertigen Teils anfallen. Das schließt nachgelagerte Prozesse zur Vorbereitung fürs Schweißen oder Lackieren bzw. sonstige Oberflächenbehandlungen für eine schöne Optik ein. Wenn nachgelagerte Prozesse – einschließlich der erforderlichen Anlagenzeit und Arbeitskosten – durch Verbesserungen am Schneidprozess reduziert werden können, können auch die Gesamtkosten pro Fertigteil gesenkt werden.

Ein Bereich der Schneidanlage, der häufig übersehen wird, ist die Leistung der Brennerhöhensteuerung (torch height control, THC).  Eine hochleistungsfähige Brennerhöhensteuerung unterstützt die automatische Prozesskonfiguration durch die CNC oder das Teileprogramm, um:

• häufige Konfigurationsfehler zu reduzieren oder abzuschaffen

• die Elektrodenabnutzung auszugleichen und die Standzeit der Verschleißteile zu maximieren

• die korrekte Höhe für einen optimalen Schnittwinkel sicherzustellen

• dank der Brennerkollisionserkennung den Brenner vor Schäden zu schützen

Investitionsgüterkosten

Die Gesamtkosten beinhalten die Kosten für die Stromquelle und den Brenner (oder Schneidkopf im Falle des Wasserstrahl- und Laserschneidens) sowie die Kosten für den Schneidtisch oder Roboter, die rechnergestützte Werkzeuganlagensteuerung (CNC), Programmiersoftware und weitere Produkte, z. B. zur Rauchkontrolle, Wasserbehandlung, Schleifmittelentfernung und zum Recycling usw. Autogene Brennschneidanlagen haben im Allgemeinen die niedrigsten Investitionskosten, gefolgt von Plasma- und Wasserstrahlschneidanlagen, und zuletzt Laseranlagen, für die gewöhnlich die höchsten Investitionskosten anfallen.

Die Gesamtkosten für Anlagen können innerhalb der gleichen Schneidanlagenkategorie stark voneinander abweichen. So können die Kosten für zwei X-Y-Schneidtische je nach Hersteller sehr unterschiedlich ausfallen, auch wenn beide Anlagen die gleichen Produkte von Hypertherm (Plasma-Stromquelle, Brenner, Brennerhöhensteuerung, CNC und Programmiersoftware) verwenden. Es ist in diesen Fällen wichtig, die Gründe für diese Unterschiede zu kennen. Bietet einer der Tische eine wesentlich bessere Bewegungssteuerung? Ist eine der Anlagen langlebiger oder zuverlässiger? Bietet einer der Hersteller bessere Schulungsangebote, besseren Service und Support für die Zeit nach dem Kauf?

Umweltbezogene Erwägungen

Unternehmen auf der ganzen Welt legen zunehmend Ziele fest, um die nachteiligen Auswirkungen auf die Umwelt – und Kosten – ihrer Aktivitäten zu reduzieren. Viele sehen in der Senkung des Energieverbrauchs und Reduktion der Materialabfälle eine Möglichkeit, die nachteiligen Auswirkungen auf die Umwelt und die Betriebskosten zu senken. Moderne, hocheffiziente Schneidanlagen und fortgeschrittene CAD/CAM-Software können große Vorteile bieten. Der Einsatz von Feedback-Systemen zum Recyceln von Wasser und Schleifmittel beim Wasserstrahlschneiden kann ebenfalls die Kosten für die Umwelt und die Betriebskosten senken. Außerdem kann Ausrüstung, die leicht aktualisiert, verkauft oder recycelt werden kann, dazu beitragen, die Gesamtkosten für den Produktlebenszyklus zu reduzieren.

Wir bei Hypertherm reduzieren die Verschmutzung der Umwelt durch Abfälle, indem wir uns unternehmensübergreifend um die Reduzierung von Abfällen und die Vermeidung von Kosten durch die Umsetzung der Lean-Six-Sigma-Prozesse und -Instrumente bemühen.