Plasmaschneiden und Laserschneiden im Vergleich: ein Leitfaden
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Wenn Sie die Anschaffung eines Plasmaschneidgeräts oder eines Faserlaserschneidgeräts in Erwägung ziehen, spielen mehrere Faktoren eine Rolle bei der Entscheidung, welche Schneidtechnik für Ihre Produktionsumgebung am besten geeignet ist. Dazu zählen die Investitionskosten, Metallstärke, Schnittqualität und Geschwindigkeit, um nur einige zu nennen. Darüber hinaus sollten auch die Oberfläche sowie die Wartungs- und Betriebskosten berücksichtigt werden. Je nach Aufgabenstellung bieten Plasmaschneiden bzw. Faserlaserschneiden unterschiedliche Vorteile.
Sehen wir uns zunächst an, was die Schneidtechniken voneinander unterscheidet.
Was ist Plasmaschneiden?
Plasmaschneidgeräte schneiden durch elektrisch leitende Materialien wie Stahl, Aluminium und andere leitende Metalle, indem sie ein ionisiertes Gas mit starker Hitze erzeugen. Dieses Gas heißt „Plasma“, und es kann das geschnittene Material schmelzen und wegblasen. Dies wird in der Regel mit einem Plasmabrenner erzielt, der den Hochgeschwindigkeits-Plasmalichtbogen auf das Werkstück richtet, wodurch das Metall präzise und effizient geschnitten wird. Plasmaschneiden ist ein Metallbearbeitungsverfahren, das wegen seiner Geschwindigkeit und Genauigkeit häufig in der Fertigungs-, Bau- und Automobilindustrie eingesetzt wird. Es kann mit Handbrennern oder auch mithilfe einer numerischen Computersteuerung (CNC) mit einem Tisch für automatisiertes Schneiden durchgeführt werden.
Arten des Plasmaschneidens
Jede Methode des Plasmaschneidens hat ihre Vorteile und wird auf der Basis der spezifischen Anforderungen der Schneidanwendung, des zu schneidenden Materials sowie der gewünschten Schnittqualität ausgewählt.
Konventionelles Plasmaschneiden
„Konventionelles Plasmaschneiden“ ist die häufigste Art des Plasmaschneidens, bei der ein Plasmalichtbogen zwischen einer negativ geladenen Elektrode und einem positiv geladenen Werkstück erzeugt wird.
Präzisions-Plasmaschneiden
Das Präzisions-Plasmaschneiden ist eine verfeinerte Version des konventionellen Plasmaschneidens. Er ermöglicht einen schmaleren und präziseren Schnitt und eignet sich daher für Anwendungen, die enge Toleranzen erfordern, wie z. B. in der Automobilindustrie und in der Luft- und Raumfahrt.
HD-Plasma
Das HD-Plasmaschneiden wird häufig für Anwendungen verwendet, die ein Höchstmaß an Präzision erfordern. Hierbei kommt eine hochmoderne Technik zum Einsatz, um hochwertige Schnitte mit schmaleren Schnittfugen und geringerer Fase zu erzeugen.
Plasmaschneiden mit Wasserinjektion
Beim Plasmaschneiden mit Wasserinjektion wird Wasser in den Plasmalichtbogen eingespritzt. Dadurch werden die Elektrode und Düse gekühlt, die Standzeit der Verschleißteile verlängert sowie Dämpfe und Lärm reduziert. Es wird häufig zum Schneiden von Materialien verwendet, die zu Verwerfung neigen oder nur minimale Wärmeeinflusszonen erfordern.
Zweigas-Plasmaschneiden
Das Zweigas-Plasmaschneiden ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten und eine bessere Qualität bei der Bearbeitung von Stahl. Dabei wird Sauerstoff als Sekundärgas verwendet, um das Schneiden von Eisenmetallen (z. B. Stahl) zu unterstützen, während das primäre Plasmagas (in der Regel Stickstoff oder Luft) den Plasmalichtbogen erzeugt.
Feinplasmaschneiden
Beim Feinplasmaschneiden werden eine kleine Düse sowie ein Plasmalichtbogen mit geringer Leistung verwendet, um präzise Schnitte auszuführen. Diese Methode wird häufig für Kunstwerke und kleinere Metallarbeiten eingesetzt.
Warum eignet sich Plasma gut zum Schneiden?
Plasmaschneiden ist ein vielseitiges und effektives Verfahren, das sich in vielen Schneidanwendungen auszeichnet. Seine Eignung wird durch Faktoren wie das zu schneidende Material, die Materialstärke, die erforderliche Präzision sowie die gewünschte Schnittgeschwindigkeit beeinflusst. Die Bewertung dieser Umstände und Anforderungen hilft bei der Entscheidung, ob Plasmaschneiden die richtige Methode für eine bestimmte Schneidaufgabe ist.
Unter folgenden Umständen ist Plasmaschneiden die bevorzugte Wahl:
Elektrisch leitfähige Materialien
Plasmaschneiden ist bei elektrisch leitfähigen Materialien wie (legiertem) Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing und anderen Metallen sehr effektiv.
Stärke der Materialien
Plasmaschneiden eignet sich zum Schneiden vieler verschiedener Materialstärken, von dünnen Blechen bis hin zu dicken Platten, und ist bei Schnittstärken über 16 mm (5/8 Zoll) dem Faserlaser überlegen.
Hohe Schnittgeschwindigkeit
In Produktionsumgebungen mit großen Stückzahlen oder wenn schnelles Schneiden erforderlich ist, ist Plasmaschneiden eine ausgezeichnete Wahl. Seine hohe Schnittgeschwindigkeit kann die Produktivität erheblich steigern.
Präzise und komplizierte Schnitte
Mit dem Plasmaschneiden lassen sich hochpräzise und komplizierte Schnitte mit minimaler Schnittfugenbreite durchführen, sodass es sich für Anwendungen eignet, die Genauigkeit und komplexe Formen erfordern.
Minimale Wärmeeinflusszone (WEZ)
Bei der Minimierung der Wärmeeinflusszone, die zu Materialverwerfung oder -verformung führen kann, ist es ein wesentlicher Vorteil, dass Plasmaschneiden eine relativ kleine WEZ erzeugen kann. Dies gilt insbesondere für das Plasmaschneiden mit Wasserinjektion.
Saubere Schnitte
Beim Plasmaschneiden entstehen scharfe Schnitte mit minimaler Bartbildung (Rückstände). Dies führt zu einer höheren Oberflächengüte, sodass umfangreiche Reinigungs- oder Nachbearbeitungsprozesse nach dem Schneiden verringert und der Materialabfall minimiert werden.
Vielseitigkeit
Mit dem Plasmaschneiden sind geradlinige Schnitte an Fasen, Löchern und Formen möglich. Durch seine Anpassungsfähigkeit an verschiedene Anwendungen und eine Vielzahl von Materialien ist es ein wertvolles und flexibles Verfahren.
Tragbarkeit
Tragbare Plasmaschneidgeräte ermöglichen Schneid- und Reparaturarbeiten vor Ort. Diese Tragbarkeit ist insbesondere im Bauwesen, im Schiffbau sowie bei Wartungs- und Reparaturarbeiten von großem Vorteil.
Automatisierung
Das Plasmaschneiden lässt sich problemlos in CNC-Systeme integrieren, um komplexe Formen und Muster automatisch und präzise zu schneiden. Dies ist ideal für Branchen, die hohe Stückzahlen oder kundenspezifische Komponenten bearbeiten.
Kostengünstig
Plasmaschneidanlagen sind im Vergleich zu anderen Schneidverfahren kostengünstig. Die Verschleißteile, wie z. B. die Elektroden und Düsen, sind oft erschwinglicher. Die hohe Schnittgeschwindigkeit und die minimale Nachbearbeitung tragen ebenfalls zur Reduzierung der Produktionskosten bei.
Sicherheit
Plasmaschneiden gilt als sicherere Methode als einige andere Verfahren, einschließlich Faserlaser, da zum Schneiden keine brennbaren Gase erforderlich sind und das Risiko einer Augenschädigung geringer ist.
Umweltbezogene Erwägungen
Beim Plasmaschneiden entstehen weniger Rauch und Dämpfe als bei anderen Schneidverfahren. Dadurch ist es im Hinblick auf Luftqualität und Sicherheit am Arbeitsplatz eine umweltfreundlichere Wahl.
Was ist Faserlaser-Schneiden?
Laserschneiden ist eine hochpräzise und vielseitige Technik, bei der ein fokussierter Lichtstrahl (oder Laserstrahl) zum Schneiden, Gravieren oder Markieren verschiedener Materialien verwendet wird. Es wird häufig in der Industrie, im Handel und sogar im Hobbybereich eingesetzt – vom Schneiden von Metall und Kunststoff bis hin zum Ätzen komplizierter Muster auf Holz oder Keramik. Der Faserlaser ist eine Verbesserung der älteren Technik des CO2-Lasers.
Arten des Faserlaser-Schneidens
Die verschiedenen Arten des Faserlaser-Schneidens basieren auf unterschiedlichen Faktoren wie der Ausgangsleistung, den Ressourcen und den spezifischen Anwendungen. Hier sind einige Beispiele für gängige Laserarten:
Hochleistungs-Faserlaser
Hochleistungs-Faserlaser-Schneidmaschinen verfügen typischerweise über Laserquellen mit einer Ausgangsleistung von 1.000 bis 15.000 Watt oder sogar noch mehr. Diese Maschinen können dicke Materialien, einschließlich Stahl und Aluminium, mit hoher Geschwindigkeit schneiden.
Faserlaser mittlerer Leistung
Faserlaser-Schneidmaschinen mit mittlerer Leistung haben eine Ausgangsleistung von 300 bis 1.000 Watt und können verschiedene Materialien und Stärken bearbeiten.
Faserlaser niedriger Leistung
Faserlaser-Schneidmaschinen mit niedriger Leistung haben eine Ausgangsleistung von weniger als 300 Watt und eignen sich gut für Anwendungen, die hohe Präzision und feine Details erfordern.
Hochgeschwindigkeits-Faserlaser
Einige Faserlaser-Schneidmaschinen sind speziell für das Schneiden dünner Bleche optimiert. Sie sind zum Schneiden von Materialien wie dünne Metalle, Kunststoffe und Folien mit hoher Geschwindigkeit und Präzision ausgelegt.
Unter welchen Umständen ist der Faserlaser eine gute Wahl für das Schneiden?
Für manche Schneidanwendungen ist das Faserlaser-Schneiden eine gute Wahl. Unter gewissen Umständen und in bestimmten Situationen kommen seine Stärken zur Geltung.
Es handelt sich dabei um:
Materialverträglichkeit
Das Faserlaserschneiden eignet sich für verschiedene Materialien, darunter Metalle (Stahl, Aluminium, Kupfer), Nichtmetalle (Kunststoffe, Verbundwerkstoffe) sowie einige reflektierende Materialien.
Präzision und Genauigkeit
Faserlaser bieten hohe Präzision und Genauigkeit und eignen sich daher ideal für Anwendungen, die feine Details, enge Toleranzen und komplizierte Schnitte erfordern.
Geschwindigkeit
Das Faserlaser-Schneiden kann bei dünnen Materialien schneller sein als andere Schneidverfahren.
Vielseitigkeit
Faserlaser können viele verschiedene Stärken verarbeiten – von dünnen Folien bis hin zu dicken Platten. Sie sind so vielseitig und können zum Schneiden, Gravieren und Markieren von Materialien verwendet werden, d. h. sie ermögliche eine Vielzahl von Anwendungen mit einer einzigen Maschine.
Minimale Wärmeeinflusszone (WEZ)
Faserlaser erzeugen eine kleine WEZ, was das Risiko von Materialverzug oder Verwerfung verringert. Dies ist besonders wichtig bei hitzeempfindlichen Materialien wie dünne Metalle oder Präzisionsbauteile.
Komplexe Formen
Faserlaser können komplexe und komplizierte Formen schneiden. Damit bringen sie einen hohen Nutzen für Branchen, die kundenspezifische Teile und Designs bearbeiten müssen.
Automatisierung
Faserlaser-Schneidanlagen können für automatisierte, wiederholbare und effiziente Schneidprozesse in CNC-Systeme integriert werden. Dies ist nicht nur vorteilhaft für die Produktion hoher Stückzahlen, sondern minimiert auch menschliche Fehler.
Weniger Materialabfall
Dank der Präzision von Faserlasern wird der Materialabfall auf ein Minimum reduziert. Sie sind daher eine kostengünstige Wahl für Unternehmen, die ihre Materialkosten und die Umweltbelastung reduzieren möchten.
Berührungsloses Schneiden
Beim Faserlaserschneiden gibt es keinen physischen Kontakt mit dem Material, was den Verschleiß der Schneidwerkzeuge verringert und einen Werkzeugwechsel überflüssig macht.
Wann ist Plasmaschneiden dem Laserschneiden vorzuziehen?
Die Entscheidung zwischen Plasmaschneiden und Laserschneiden hängt von mehreren Faktoren ab, und es ist wichtig, dass Sie die spezifischen Anforderungen Ihres Projekts, die Materialien, mit denen Sie arbeiten, sowie Ihr Budget berücksichtigen.
Hier sind die wichtigsten Faktoren, wann Plasmaschneiden der Vorzug vor Faserlaser zu geben ist:
Metallstärke
Bei Stärken über 16 mm (5/8 Zoll) ist Plasma dem Faserlaser überlegen.
Schnittgeschwindigkeit
Insbesondere beim Schneiden von Metallen über einer Stärke von 16 mm (5/8 Zoll) schneidet Plasma schneller als Faserlaser. Dies führt zu höherer Produktivität, weniger Engpässen, besserer Termintreue und somit zu einem höherem Cashflow und mehr Potenzial für den Ausbau des Geschäfts.
Schnittfläche
Plasma liefert bei Stärken über 16 mm (5/8 Zoll) eine Oberfläche, die im Allgemeinen glatter ist als bei Faserlaser und über die gesamte Standzeit eines Verschleißteilsatzes eine gleichbleibende Kantenqualität aufweist.
Schnittqualität
Mit Plasma kann eine Schnittqualität erzielt werden, die bei unlegiertem Stahl, legiertem Stahl und Aluminium durchaus mit Laser mithalten kann.
Wartung
Die wichtigsten Eigenschaften von Plasma sind seine Einfachheit, Robustheit und Zuverlässigkeit. Die Wartung ist unkompliziert, und in der Regel können die internen Wartungsabteilungen alle Vorgänge bis auf die komplexesten problemlos bewältigen. Beim Kauf eines hochwertigen Plasmaschneiders können Sie von einer langen Lebensdauer der Maschine ausgehen. Faserlaser sind dank weniger Stromquellenkomponenten zuverlässiger als ältere Lasertechniken. Dennoch ist die Wartung dieser Maschinen von entscheidender Bedeutung und erfordert eine regelmäßige Inspektion, Einstellung und Wartung des Systems durch spezialisierte Techniker.
Kapitalanlage
Die Anfangsinvestition in eine Plasmaschneidmaschine ist in der Regel zwei- bis fünfmal geringer als bei einer Faserlaser-Schneidanlage. Das mag zwar wie eine einmalige Ausgabe erscheinen, doch die Abschreibungskosten in der Gewinn- und Verlustrechnung Ihres Unternehmens werden die Gesamtbetriebskosten (TCO) Ihres Faserlasersystems in den nachfolgenden Jahren erheblich erhöhen.
Verschleißteile und Betriebskosten
Betrachtet man die direkten Betriebskosten eines Schneidvorgangs, so kostet Plasma bei dickeren Materialien aufgrund verfeinerter Prozesse und eines geringeren Gasverbrauchs normalerweise weniger pro Meter. Auch wenn die direkten Betriebskosten des Faserlasers z. B. bei dünnen Metallen niedriger sind, ist der Strom- und Gasverbrauch der Faserlaseranlage höher als bei Plasmaschneidanlagen.
So verändert X-Definition-Plasma die Gleichung
Die Produktreihe Hypertherm-XPR®-Plasma stellt den bislang größten Fortschritt bei der mechanisierten Plasmaschneidtechnik dar.Die X-Definition®-Technik steigert die Leistungsfähigkeit von Hypertherm-Plasma erheblich. Sie sorgt für eine deutliche Verbesserung der Schnittqualität bei unlegiertem Stahl und erweitert die Schneidergebnisse bei vielen verschiedenen Anwendungen im Bereich legierter Stahl und Aluminium.
Vorteile der XPR-Plasmaschneidanlagen
- Branchenführende Schnittqualität mit X-Definition
- Optimierte Produktivität und niedrigere Betriebskosten
- Technische Systemoptimierungen
