Mit Bandmaterial beschickte Laserschneidsysteme bieten deutlich höhere Maschinenlaufzeiten als Anlagen, die Blechtafeln verarbeiten. Hinzu kommt ein um bis zu 30 % geringerer Materialeinsatz.
Dipl.-Ing. Johannes Decker ist Verkaufsleiter Profilieren der Arku Maschinenbau GmbH in Baden-Baden
In der Blechteilefertigung die Stillstandzeiten vermindern, bedienerlos produzieren und zudem noch den Materialeinsatz um 30 % reduzieren – das klingt nicht nur nach Fertigung der Zukunft, sondern spart auch richtig Geld. Ein Weg dazu ist die hochproduktive Kombination Laser plus Coil in einer coilbeschickten Laserschneidanlage.
Coilmaterial ist um bis zu 15 % preiswerter als Tafelmaterial. Im Bereich Edelstahl macht das immerhin zwischen 2 und 50 Euro je Standard-Tafel aus. Der Laseranwender bezieht seine Blechtafeln in der Regel vom Stahl-Servicecenter. Die Tafeln werden zunächst in Längs- und Querteilschritten aus Großcoils auf das gewünschte Format zugeschnitten. Diesen Wertschöpfungsschritt zahlt der Anwender. Als Faustregel gilt: Je kleiner das Format, und je mehr Trennvorgänge pro Blechrolle erforderlich sind, desto stärker wirkt sich dies auf den Materialpreis aus.
Mit der kontinuierlichen Materialzufuhr mittels Coil lässt sich zudem beträchtlicher Verschnitt vermeiden. Feste Abmessungen von Blechtafeln schränken das Aneinanderreihen von Schneidteilen ein. Die Möglichkeiten des Verschachtelns sind – insbesondere bei unförmigen Konturen – auf das Tafelformat begrenzt. Bisweilen bleiben bis zu 30 % einer Tafel ungenutzt. Bei einer kontinuierlichen Blechbahn als Produktionsvorrat wird dieser Verschnitt durch das Aneinanderreihen von Teilen und ein verbessertes Verschachtelungsergebnis verringert.
Was sich bei großen Konturen sehr anschaulich darstellen lässt, kann auf kleine Konturen übertragen werden. Auch hier sind mit Rechnerunterstützung und speziellen Nesting-Programmen nachweisbare Erfolge möglich. Versuche mit einem repräsentativen Teilespektrum ergaben Material-Einsparungen von etwa 7 %, bei großflächigeren Teilen sogar um bis zu 30 %.
Die möglichen Materialkostenersparnisse gewinnen an Gewicht, wenn die Herstellkosten pro gefertigter Blechtafel analysiert werden. Je nach Anwendungsfall und Bearbeitungsdauer, variieren zwar die Kostenanteile einzelner Positionen, die Tendenz bleibt jedoch eindeutig: Bei kurzen Bearbeitungszeiten machen die Materialkosten gut über die Hälfte der Stückkosten aus und sind damit größter Kostenfaktor. Im Bereich Edelstahl und entsprechender Blechdicke verfünffachen sich die Materialkosten schnell. Um so wichtiger ist es, bei der Planung einer Fertigungsanlage ein Hauptaugenmerk auf die Reduktion dieser Kosten zu legen.
Der Ansatz klingt simpel: Erforderlich ist keine völlig neue Technik, sondern ein innovatives Konzept, das bewährte Komponenten verbindet. Dies bringt die entscheidenden Vorteile in der Materialausnutzung, im Fertigungsprozess und im Produktionsumfeld.
Nach dem Anlagenkonzept „Laser plus Coil“ lässt sich insbesondere möglichst gleichartiges Material wirtschaftlich bearbeiten. Bei immer kürzer werdenden Schneidzeiten spart der Anwender im Gegensatz zu herkömmlichen Wechselsystemen kostenträchtige Stillstandzeit ein. Durch die kontinuierliche Beschickung erhöhen sich infolge der Rüstzeitersparnisse und einer gesteigerten Prozesssicherheit die Maschinenlaufzeiten. Bei Bearbeitungszeiten von 5 min kann die Verfügbarkeit um rund 16 % steigen. Als Faustregel gilt: Je Prozent Verfügbarkeitssteigerung lassen sich pro Jahr rund 10 000 Euro einsparen.
Weitere Vorteile der Coilnutzung ergeben sich in Bereichen, die nur schwer quantifizierbar sind und daher oft nur zurückhaltend in Entscheidungsprozesse einfließen, deren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Produktionsbereichs jedoch unbestritten ist. Dazu gehören beispielsweise der Lagerbereich sowie weitere logistische Größen im Betrieb. So erübrigt sich etwa ein teures und aufwendiges Hochregallager. Die Anschaffungskosten für einfache Lagersysteme für Blechtafeln erreichen leicht sechsstellige Summen, und deren Wartung und Pflege sind laufende Aufwendungen.
Dank ihrer platzsparenden Geometrie sind Coils kompakt zu lagern, benötigen also deutlich weniger Lagerplatz und setzen bei Bodenlagerung keine oder nur geringe zusätzliche Investitionskosten voraus. Diese Vorteile werden von Praxisanwendern, die beide Materialformen in ihren Betrieben handhaben, bestätigt. Vorbehalte gegenüber Coils bestehen dort, wo der Umgang mit den „Blechrollen“ nicht üblich ist. Doch beim Handhaben mit Kran oder Stapler zeigt sich schnell, dass diese nicht angebracht sind. Im Gegenteil: Durch die kompakten Abmessungen lassen sich Transportgassen schmal und der Lagerplatz vor der Maschine klein halten.
Zwar generieren Produkte neue Maschinenkonzepte, doch setzen andererseits neue Maschinenkonzepte auch Ideen für neue Produkte frei. So sind durch eine coilbeschickte Laseranlage überdimensionale Formate denkbar, deren Fertigung auf einem begrenzten Maschinentisch nicht möglich ist. Durch flexible Vorschubsysteme lassen sich überlange Produkte fertigen, die zum Coil gewickelt auch als Halbzeug weiterverwendet werden können. Die Verknüpfung von Kontinuität und Flexibilität ist in vielen Bereichen gefragt, beispielsweise im Bereich der Rotor-/Statorfertigung von Elektromotoren, beim Vorschneiden von Konturen oder beim Zuschnitt von Ronden.
Die coilbeschickte Laserschneidanlage wird kaum in Bereiche vordringen, die durch ständig wechselnde Materialvielfalt und lange Schneidzeiten gekennzeichnet sind. Für diese Einsatzfelder sind die flexibler einsetzbaren Blechtafeln besser geeignet. Die optimalen Einsatzfelder der coilbeschickten Laseranlage zeigen sich bei kurzen Bearbeitungszeiten und einer gleichbleibenden Materialkontinuität, also bei mittleren Losgrößenbereichen. Ein weiteres Einsatzfeld ist die Ergänzung vorhandener Pressenanwendungen: Indem fehlende Stückzahlen durch die coilbeschickte Laseranlage abgefangen werden, lassen sich Lieferrisiken vermeiden – ohne die kostenintensive Konstruktion eines zusätzlichen Werkzeugs.
Sicherlich noch Zukunftsmusik, aber aus Sicht der Wirtschaftlichkeit interessant: Die coilbeschickte Laseranlage erlaubt den Betrieben, sich auf Produktgruppen zu konzentrieren, die aus dem gleichen Material hergestellt werden. Dadurch lassen sich Losgrößeneffekte erzielen, die an die Kunden weiter gegeben werden können.
Bei allen Vorteilen des Lasers, der geräuscharm, sauber und ohne aufwendige Installation funktioniert, bleibt ein Nachteil, der das Bild ein wenig trübt: Umformungen mit dem Laser werden wohl noch einige Zeit auf sich warten lassen. Als Vorstufe zur Umformung zeigen sich jedoch erneut die Vorteile der Lasertechnik. Um Verschnitt zu sparen oder um auch während der Produktion flexibel zu bleiben, sind Konturschnitte im Voraus in hoher Ausbringung möglich. Änderungen an der Kontur sind innerhalb von Sekunden umgesetzt. Vorserien können direkt aus der CAD-Konstruktion gestartet werden. Ist das Produkt reif für die Serienfertigung, geht der Hersteller über zur Presse, startet mit der Fertigung anderer Teile oder produziert in der personalarmen oder durch Lärmschutzauflagen eingeschränkten Nachtschicht.
Möglichst gleichartiges Material lässt sich wirtschaftlich bearbeiten
Kostspielige Konstruktion eines zusätzlichen Werkzeugs erübrigt sich
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