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Viel Power für dicke Brocken

Laserschneiden: Lohnfertiger setzt auf 6-kW-Anlagen
Viel Power für dicke Brocken

Der Lohnfertiger PS Laser hat eine starke Affinität zu hohen Laserleistungen für das oxidfreie Dickblechschneiden von Edelstahl. Zwei 6-kW-Anlagen von Trumpf fertigen bis zu 40 mm dicke Teile mit hoher Qualität.

Höhere Laserleistungen und verbesserte Strahlqualität sind wesentliche Entwicklungsschritte, die beim Edelstahl-Schmelzschneiden zu gesteigerten Schneidgeschwindigkeiten und optimierten Schnittkantenqualitäten führen. Während handelsübliche Standard-Laserschneidanlagen mit Ausgangsleistungen zwischen 4000 und 5000 W für Materialdicken bis 20 mm bei Edelstahl ausgelegt sind, darf es bei der Thedinghausener PS Laser GmbH & Co. KG gern auch etwas mehr sein.

Bereits 1993 betrieb das Unternehmen eine Anlage mit einer 6-kW-CO2-Strahlquelle für Edelstahl bis 20 mm Dicke, die 1998 durch eine Großformat-Flachbettanlage mit einem amerikanischen 6-kW-Laser mit verbesserter Strahlqualität ersetzt wurde. „Hausinterne Entwicklungsarbeit und permanente Modernisierungen führten zu einer signifikanten Geschwindigkeitssteigerung und einem Dickensprung auf bis zu 35 Millimeter bei Edelstahl – zusätzlich konnten Prozesssicherheit und Schnittkantenqualität deutlich verbessert werden“, berichtet Lutz Abram, Geschäftsführer Vertrieb & Marketing.
Weitere Verbesserungen brachten zwei Anlagen der Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, Ditzingen, die über 6-kW-Laser mit einer Strahlqualität von K = 0,55 verfügen: Im Januar 2004 wurde eine Trumatic 4050 installiert und im Mai eine Trumatic 6050, die im Rahmen der Felderprobung des schwäbischen Herstellers letzte Schwachstellen offenbaren sollten. Nach mehreren tausend Betriebsstunden im regelmäßigen Dreischicht-Betrieb hatten die Hochleistungs-Strahlquellen samt modifizierter Anlagentechnik ihre Zuverlässigkeit beim qualitativ hochwertigen Schneiden von Edelstahl bis 40 mm Dicke bewiesen.
„Die Erhöhung der verfügbaren Laserleistung bei konstanter Strahlqualität steht in direkter Korrelation zur möglichen Geschwindigkeitssteigerung“, erklärt Lutz Abram. Demnach führe ein Leistungsanstieg von 5 auf 6 kW beim Edelstahl-Dickblechschneiden zu einer äquivalenten Zunahme der maximalen Vorschubgeschwindigkeiten: Sind mit 5 kW bei 20 mm dickem Standard-Edelstahl 1.4301 und großen Konturen Vorschubgeschwindigkeiten von 400 mm/min möglich, können mit 20 % mehr Leistung die Geschwindigkeiten bei gleicher Kantenqualität auf etwa 500 mm/min gesteigert werden.
Bei erhöhter Strahlqualität und abgestimmten Prozessparametern ergeben sich auch Verbesserungen hinsichtlich der Rechtwinkligkeits- und Neigungstoleranz u sowie der Rautiefe Rz als Kriterien der Kantenqualität sowie dem resultierenden Schmelzeaustrieb. Beim Vergleich zwischen den thermischen Trennverfahren Laserschneiden und Plasmaschneiden bestehen bei den normkonformen Grenz- und Gütewerten teilweise signifikante Unterschiede. Zwar sind die Abweichungen hinsichtlich der Rautiefe nur marginal, in Bezug auf die Rechtwinkeligkeits- und Neigungstoleranz jedoch beträchtlich: Bei 35 mm Materialdicke, beispielsweise, sind die Werte beim Laserschneiden um den Faktor 3 bis 10 günstiger.
Für qualitativ hochwertige Resultate beim Laserschneiden mit 6 kW spielen, nach Angaben des PS-Laser-Geschäftsführers, die Anhebung der maximalen Brennweite auf 10″ und eine differenzierte Abstimmung der Schneidkopfkomponenten eine wichtige Rolle. Dazu gehören eine stabile Schneidgasführung mit konstantem, hohem Gasdruck, eine angepasste Linsenthermik sowie die Auslegung und Form der Schneiddüse.
Im Blechdickenbereich über 20 mm setzt PS Laser bei 6 kW Laserleistung transmissive Linsenoptiken für das oxidfreie Schmelzschneiden ein. Abhängig von den Einpulsraten bei aufwendigeren Schnittgeometrien, liegt die mittlere Lebensdauer der verwendeten 1,5″-ZnSe-Hochdrucklinsen bei 500 bis 700 Schneidstunden. „Dies ergibt bei guter Handhabung auch zufriedenstellende Betriebskostenanteile der Verschleiß- und Betriebsmittel für die Gesamtkalkulation“, erläutert Lutz Abram. Die modernen Schnellwechselsysteme des kompletten Schneidkopfes mit einer voreingestellten Linse sollen die Nebenzeiten beim Optikwechsel deutlich reduzieren und die Anlagenlaufzeit positiv unterstützen.
Die verfahrensbedingten Vorteile des Laserschneidens wie geringe Wärmeeinflusszonen und hohe Präzision eröffnen zusammen mit einer weiteren Leistungserhöhung sowie Prozess- und Komponentenentwicklung neue Einsatzfelder und Perspektiven. Durch den Dicken- und Qualitätssprung beim Laser-Dickblechschneiden erhalten Trennverfahren wie Plasma-, Autogen- und Wasserstrahlschneiden eine zusätzliche Konkurrenz, die sich unter anderem beim Schwermaschinen-, Schiff- und Anlagenbau neue Marktpotenziale erschließen kann. re
Schnellwechselsysteme reduzieren Nebenzeiten beim Optikwechsel
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