Erwägen Sie, eine neue Maschine in Ihr Werk einzuführen, um die Schneidprozesse der Metallteile zu optimieren? Wenn die Antwort ja ist, haben Sie sicherlich mehrere verschiedene Technologien in Betracht gezogen, um die Vorzüge und Mängel jeder dieser Technologien angesichts der spezifischen Anforderungen Ihrer Produktion zu erfassen.
Es gibt viele Lösungen für das Metallschneiden, und wenn Sie einen vollständigen Überblick wollen, können Sie den Artikel „3D-Metallschneiden: Wie wählen Sie die richtige Technologie für Ihre Produktionsanlage aus?“ lesen.
In diesem Artikel werden wir uns auf das 3D-Laserschneiden konzentrieren, das zweifelsohne eine der modernsten und technologisch am fortgeschrittensten Lösungen darstellt.
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| Beispiel des 3D-Laserschneidesystems |
Ist es immer die beste Wahl?
Das kommt drauf an. Sie müssen verstehen, ob es sich lohnt, denn ein solches System erfordert eine große Investition und Sie müssen genau überlegen, ob es mittel- und langfristig erhebliche Vorteile bringen wird.
In der folgenden Tabelle können wir einige Ergebnisse der Go-To-Market-Analyse sehen: Increasing effectiveness in value proposition, die im April/Mai 2017 an einem Gesamtmuster von 397 Mustereinheiten durchgeführt wurde (Laserkunden BLM Group / Laserkunden der Konkurrenzmarken / Nichtlaserbenutzer). Wie Sie leicht erkennen können, sind die Faktoren, die die Einführung von Lasern erschweren, vielfältig und sollten nicht unterschätzt werden.
Wir werden eine Reihe von Fällen analysieren, in denen die Investition in das 3D-Laserschneiden wirklich den Unterschied machen kann:
Wie Lasertechnologie drastisch die Stückkosten reduziert
Wenn mehrere Spanabtragende-Technologien ersetzt werden, wird geschätzt, dass die Laserschneidetechnologie der Metalle eine Reduzierung der Stückkosten von 50 bis 90% erzeugen kann.
Eine erhebliche Ersparnis, die hauptsächlich auf die Vorzüge dieser Technologie zurückzuführen ist:
- Komplexe Geometrien können mit vernachlässigbarem Anstieg der Kosten hergestellt werden.
- Hohe Produktivität und Flexibilität
- Herstellung von Verbindungen, mit anderen Komponenten die eine alternative zum Schweißen darstellen.
- Herstellung von Prototypen und Vorserien zu denselben Kosten von großen Serien
- Begrenzter Einsatz von Personal: Die Laserbearbeitung erfordert durchschnittlich fünf Personen weniger als traditionelle Technologien
- Reduzierter Platzbedarf der Maschinen: 20 % bis 30 % weniger Platz als für traditionelle Prozesse
- Fertigungsgenauigkeit nah am hundertstel Millimeter, wodurch Ausschüsse und weitere Nachbearbeitungen vermieden werden
Flexibilität: Die drei Elemente di zu berücksichtigenden sind
Der Laser ist eine Technologie, die durch Flexibilität geprägt ist, weil keinerlei Werkzeugwechsel nötig ist und unterschiedliche Materialien geschnitten werden können. Um konkrete und reale Vorteile zu erhalten, müssen hochkarätige Maschinen gewählt werden, die mit einfachen und vielseitigen Programmierungssoftwares ausgestattet sind.
Hier einige Elemente, um ein flexibles 5-achsiges Laserschneidesystem zu erkennen:
- Programmierungssoftware
Um schnell eine neue Bearbeitung zu programmieren, muss eine Software zu Folgendem fähig sein:
- Offline ein neues Herstellungslos programmieren, während die Maschine am vorhergehenden Herstellungslos arbeitet, um somit sofort die Produktion zu starten
- 3D-Dateien der CAD-Software Dritter importieren
- Schnell die Schneidwege erkennen
- Die möglichen kritischen Punkte finden und lösen und den Arbeitszyklus einfach und intuitiv verbessern
- Den Arbeitszyklus simulieren und in aller Sicherheit mit der Produktion starten
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| Beispiel der Programmierungssoftware für ein 3D-Laserschneidesystem |
- Automatische Optimierung der Schnittparameter
Ein flexibles Laserschneidesystem optimiert automatisch die Schnittparameter aufgrund mehrerer Faktoren, darunter: Schneidgeschwindigkeit, Stärke und Typ des zu schneidenden Materials, Neigung des Kopfes
- Halterungen, Handlingsgreifer oder Auflagesysteme: Sie ermöglichen es, sowohl die Verwendung teurer Auflagemasken als auch teure Lade- und Entladeverfahren zu vermeiden.
Qualität, Freiheit und Schnelligkeit des Schneidens: Wo der Laser den Unterschied macht
Ein 5-achsiges Laserschneidesystem besteht aus einem Laserschneidkopf, der auf einem CNC-System mit 5 interpolierten Achsen montiert ist.
Die Lösung mit 5 Achsen, die extrem wirksam in der spanabtragenden Fertigung zum Einsatz kommt, wird in der Integration mit dem Laser eine Technologie, die fähig ist, neue Produktivitäts- und Flexibilität-Standards zu setzen.
- Schneidgeschwindigkeit
Der Laser ermöglicht einen extrem schnellen und genauen Schnitt ohne Verformungen oder Brüche.
- Bewegungsfreiheit des Kopfes
Die Bewegung des Kopfes mit 5 Achsen ermöglicht das Schneiden von komplexen Geometrien an dreidimensionalen Profilen wie gebogene und hydrogeformte Rohre und gepresste oder tiefgezogene Bleche. Der Laser ermöglicht die Neigung des Schneidkopfes, um auch Punkte der Oberfläche zu erreichen, die für eine Fräsmaschine besonders schwierig oder gar unmöglich wären.
- Materialvielfalt
Der Faserlaser ermöglicht das Schneiden einer Vielzahl an Materialen: Edelstahl, Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium, Titanlegierungen. Im Gegensatz zu einer Fräsmaschine oder zu anderen Schneidsystemen ist kein Werkzeugwechsel aufgrund des zu schneidenden Materials erforderlich: Der Laserstrahl ist das einzig notwendige „Werkzeug“. Entdecken Sie mehr
- Mehrere Arbeitsschritte in einem
Bohren, Fräsen, Entgraten: Dank des Laserschneidens ist es möglich, eine Vielzahl von spanabtragenden Fertigungen durch einen einzigen schnellen und wiederholbaren Arbeitsschritt zu ersetzen. Entdecken Sie mehr
- Dünne Wandstärken
Der Laser wird bei extrem dünnen Wandstärken, die schwer mit materialabtragenden Verfahren o. a. wie Plasma und Brennschneiden zu verwalten sind, noch vorteilhafter. Dank des Laserschneidens werden alle Mängel aufgrund der Überhitzung der angrenzenden Bereiche auf dem Schneidweg und alle mechanischen Verformungen, die für die mechanischen Schneidetechnologien wie Scheren und Stanzen typisch sind, beseitigt.
- Automatische Optimierung der Schnittparameter
Dank einer fortlaufenden Investition in Forschung und Entwicklung existieren auf dem Markt Systeme, die fähig sind, automatisch und optimal die Brennpunktposition, den Druck der Zusatzgase und sehr viele andere Parameter zu verwalten, um immer die maximale Schneidqualität und Einfachheit der Anwendung zu garantieren.
Der Laser: Eine Ausgezeichnete Lösung in vielen Branchen
Es gibt einige Branchen, die sich besonders schnell in Richtung dieser Technologie bewegen.
Automotive
Das 3D-Laserschneiden ist ein ausgezeichneter Verbündeter bei der Herstellung verschiedenster Teile:
- Hydrogeformte Teile (Querlenker, Federungen, mechanische Halterungen)
- Gepresste Bleche (Interne Bauteile des Wagenaufbaus, Kofferraum, Türen)
- Gebogene Rohre (Auspuffanlage, Rahmen, Stützstangen)
In dieser Branche ermöglicht die Verwendung des Lasers:
- Sehr schnelles Zuschneiden einer großen Vielzahl von Teilen auch mit extrem dünnen Stärken, ohne die Form oder den Zustand der Oberflächen zu verändern
- Ausführung von sehr genauen Schnitten unter Beibehaltung der Qualität der Schneidprofile
- Schneiden von sehr komplexen dreidimensionalen Formen
Aerospace
Diese Branche zeichnet sich seit jeher durch sehr hohe Qualitätsstandards hinsichtlich Genauigkeit und Qualität aus, sowie durch die Verwendung von leichten und widerstandsfähigen Materialien wie Titan- oder Aluminiumlegierungen.
Bei der Bearbeitung von dünnen Teilen mit besonderen Geometrien ermöglicht die Verwendung des Lasers:
- Spannungen oder Vibrationen nicht an das Werkstück weiterzugeben (die typisch für spanabtragende Verfahren sind), wodurch Verformungen oder Mikrobrüche vermieden werden
- Ausführung eines genauen und schnellen Schnitts, der nicht zu Verbrennungen oder Überhitzungsphänomenen der Oberfläche führt
- Beseitigung von Schneidflüssigkeiten und Spänen, die typisch für Werkzeugmaschinen sind
- Vereinigung von mehreren Arbeitsschritten in einem, wodurch die Handhabungen von Halbfabrikaten reduziert wird
- Vereinfachung des Schneidens von Titan und Aluminiumlegierungen.
Einrichtung und Design
Der Laser ermöglicht die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Anzahl der notwendigen Bearbeitungen für den Erhalt von Teilen mit anspruchsvoller 3D-Geometrie und ausgezeichneter Oberflächenbeschaffenheit, indem er dem Designer die Möglichkeit gibt, eine gewünschte Form kompromisslos zu erhalten.
Die Verwendung des Lasers ist wie die Arbeit mit einem gut gespitzten Stift: Dies gibt den Designern und brillanten Projektingenieuren die Freiheit, ihre Kreativität voll auszudrücken.