Plasmaschneiden gestern und heute – und ein Blick in die Zukunft

Plasmaschneiden gestern und heute – und ein Blick in die Zukunft

Firmenpresse, Mai 2023

Das Verfahren des #Laserschnitts blickt bereits auf eine längere Geschichte zurück, der erste für die Industrie verfügbare und bezahlbare #Plasmaschneider kam aber erst 1991 auf den Markt. Nicht jeder erkannte sofort das Potenzial dieser #Technologie, doch es gab nun eine echte Alternative zum Laser. Und zwar eine, die ihre ganz eigenen Vorteile mitbringt. Einige Fachleute prophezeiten damals gar das Ende des Laserschnitts, doch bis heute haben sich beide Technologien parallel zueinander weiterentwickelt. Je nach individuellen Anforderungen setzt man zuweilen auf den Laser und in anderen Fällen auf den #Plasmaschnitt. Größere Unternehmen aus der Branche haben ganz selbstverständlich beide Verfahren im #Portfolio.

Die Entwicklung des Plasmaschneidens bis heute

Das Plasmaschneiden ist eine Entwicklung der 1980er Jahre. Zusammen mit der photooptischen Abtastung und einer #NC #Steuerung wurden sie für #Metall verarbeitende Unternehmen geradezu unverzichtbar – und auch der vergleichsweise niedrige Preis spielt eine nicht unerhebliche Rolle dabei. Im Laufe der Zeit haben sich die Plasmaschneidegeräte zu immer leistungsfähigeren und komplexeren Anlagen entwickelt, die mit einer schnellen Arbeitsgeschwindigkeit und sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten punkten. Allerdings muss man den Geräten auch ausreichend viel Platz einräumen können: Viele Geräte erreichen eine Breite von bis zu vier Metern und eine Länge von zwanzig bis vierzig Metern, in einigen Fällen sogar noch darüber hinaus. Der Clou steckt allerdings im Detail, etwa in der Fasenbearbeitung oder in den 3D Fasenschneidköpfen, die sich selbst zentrieren und kalibrieren.

Die kombinierte, spanende Verarbeitung mittels Hochleistungsspindeln samt voll automatisierten Werkzeugwechslern wirkten vor einigen Jahren noch wie Realität gewordene #Science #Fiction und wurde rasch in den üblichen Arbeitsalltag übernommen. Da der Plasmaschneider besonders robust ist und nur geringe Anforderungen an die Qualität der Oberflächen, die Außentemperaturen und die Umwelt stellt, kommt er auch heute noch oft und gerne zum Einsatz. Viele Anwender halten das Plasmaschneiden für eine komplett ausgereifte, in jeder Hinsicht durchentwickelte Technologie. Doch die Entwicklung wird nicht stehen bleiben und der Plasmaschneider der Zukunft anders ausschauen als ein heute übliches Gerät.

Was sind die Vorteile des Plasmaschneidens?

Plasmaschneiden kann wirtschaftlich sein, selbst wenn keine komplett automatische Fertigung mit Plasma vorhanden ist. Wenn die niedrigeren Genauigkeitsanforderungen der Toleranzklasse 2, gemäß ISO 9013, ausreichen, ist der Plasmaschneider die richtige Wahl. Der Plasmabrenner weist aber noch enormes Entwicklungspotenzial auf, wie sich aktuell zeigt. So kann etwa die Schnittqualität nochmals deutlich verbessert werden.

Wenn die Beschaffenheit der Schnittkante von wesentlicher Bedeutung ist, weist das Feinstrahlplasma schon aus physikalischen Erwägungen im Vergleich mit dem Faserlaser deutliche Vorteile auf: Es können weitaus glattere Kanten erzeugt werden. Derzeit wird daran gearbeitet, die Qualität der Schnitte im Hinblick auf die Rechtwinkligkeitstoleranz für eine noch längere Spanne der Verschleißlebensdauer möglichst gleichbleibend zu halten.

Außerdem

• Wenn es bei dickeren Werkstücken auf die Schnittkosten ankommt, ist Plasmaschneiden die richtige Wahl.

• Plasma erlaubt das Schneiden legierter Stähle von einer Stärke bis 160 Millimetern. Plasmaschnitt muss nicht laut sein.

• Aktuelle Entwicklungen verringern die Lautstärke bei dem Verfahren um fast 50 Prozent.

• Wenn rostige, verschmutzte, ölige oder grundierte Oberflächen geschnitten werden sollen, ist der Plasmaschnitt meistens die beste Wahl.

• Einige Legierungen sind per #Laser kaum zu schneiden. Hier bietet sich der Plasmaschneider an.

• Der elektrische Wirkungsgrad bei Plasma ist mit mehr als 60 Prozent höher als bei alternativen Verfahren.

• Für viele industrielle Anwendungen ist die beim Plasmaschneiden erreichbare Qualität vollkommen ausreichend – die geringen Schnittkosten sind das maßgebliche Kriterium.

• Die Investition in einen Plasmabrenner liegt zumeist unterhalb derer, die für eine Faserlaseranlage aufzubringen ist.

• Eine #CNC gesteuerte Plasmaschneideanlage ist bereits für deutlich weniger als 200.000 Euro (netto) zu bekommen.

Der Faserlaser steht im Wettbewerb mit dem #Plasmaschneider

Das Problem beim Laserschneiden war bislang immer die Materialstärke, doch hier macht die Entwicklung deutliche Fortschritte. Industriell einsetzbar sind inzwischen Anlagen mit einer Leistung von bis zu 30 Kilowatt. Mit diesen Systemen kann unlegiertes wie legiertes Material von einer Stärke bis 50 Millimetern geschnitten werden.

Weitere Defizite des Faserlasers werden immer geringer. Beispielsweise lässt sich die Breite der Schnittfugen durch oszillierende Strahlfiguren oder durch eine Strahlaufweitung anpassen. Dies erlaubt das Schneiden von dickem Material bei einem besonders guten Schnittbild.

Im Wirkungsgrad liegt der Faserlaser zwar noch unterhalb des Plasmaschneiders, neue Geräte bringen es aber auch bereits auf mehr als 40 Prozent.Auch nicht zu unterschätzen ist die leise Arbeitsweise des Lasers: Trotz Weiterentwicklungen wird der Plasmaschneider diese Geräuscharmut wohl nie erreichen.Der größte Pluspunkt liegt allerdings in der Genauigkeit. Hier erreicht der Laser die Klasse 1 und eignet sich damit auch für kleine Löcher und komplexe Konturen. Dank seiner Homogenität ist der Laser prädestiniert für eine Automatisierung und die vernetzte Industrie 4.0.

Aufgrund seiner Homogenität eignet sich der Laser hervorragend für eine Anlagenautomatisierung und stellt damit ein adäquates Mittel für die Industrie 4.0 Vernetzungen dar.

Plasmaschneiden in der Zukunft

In vielen industriellen Bereichen werden derzeit große Umbrüche verzeichnet, so auch in der Schneidetechnik. Der Laser wird zwar besser und stößt weiter in den Bereich vor, der bislang eine Bastion des Plasmaschneiders war. Schon aufgrund der Investitionskosten und Betriebskosten ist das Plasmaschneiden aber auch ihn der Zukunft nicht obsolet. Im Gegenteil: Einige Hersteller integrieren bereits sowohl den Plasmaschneider als auch den Laserschneider auf einem gemeinsamen #CNC #Portal. So können verarbeitende Betriebe auf das für den Einzelfall bessere System zugreifen.

Auch in der Zukunft sollten Anlagen im Zuge des Qualitätsmanagements nach EN ISO 9001 zertifiziert sein. Dieser Standard erlaubt die Vergleichbarkeit der Prozesse und stärkt somit das Vertrauen von Kunden.