3D-Metallschneiden: Wie wählen Sie die richtige Technologie für Ihre Produktionsanlage aus?

Wenn Sie den Kauf eines Metallschneidesystems erwägen, betrifft eine der wichtigsten Entscheidungen die Technologie, welche Sie einsetzen wollen.

Es gibt nicht die perfekte Lösung, sondern nur die Lösung, die am besten zu Ihren Anforderungen passt. Diese hängt immer vom Typ der Bearbeitungen ab, sowie den Anforderungen die Sie an Ihre Produktion stellen wollen: Flexibilität, Produktivität oder Qualität der gefertigten Teile.

Metallschneiden mit einem Bearbeitungszentrum mit 5 Achsen

Wie funktioniert es?

Das Bearbeitungszentrum mit 5 Achsen ermöglicht die spanende Fertigung von komplexen Geometrien, indem von den Rohteilen auf mechanischen Weg überschüssiges Material abgetragen wird. Hierbei kommen die Verfahren Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen zum Einsatz.

Es handelt sich also um ein sehr flexibles Fertigungsystem, welches hauptsächlich für die Bearbeitung von Stangenmaterial geeignet ist, aber auch für andere dreidimensionale Geometrien eingesetzt werden kann.

Das Für und Wider

• Flexibilität: Die CAD/CAM-Software ermöglicht es den Arbeitszyklus offline zu programmieren, ihn zu simulieren und die Produktion zu starten.
  
  
• Produktivität: Die Zykluszeiten sind länger als bei anderen Technologien, denn die Bearbeitungen für das Zerspanen sind hauptsächlich für mittelgroße bis kleine Fertigungslose oder für Prototypen geeignet.
  
  
• Die Schneidkanten können, wie die gesamte durch Abtragung gefertigte Oberfläche, Rauheitsgrade wie beim Schleifen erreichen, aber die Ausführung dieser Art von Bearbeitungen erfordert Zeit und eine Station mit spezifischen Werkzeugen.
  
  
• Das Zerspanen ist nicht die geeignete Technologie, wenn sich die Materialstärke auf wenige Millimeter reduziert: Aus diesem Grund finden die Arbeitszentren mit 5 Achsen eine begrenzte Anwendung für die Bearbeitung von dreidimensionalen Profilen wie gebogene und hydrogeformte Rohre sowie geformte und tiefgezogene Bleche.
  
  

Die Gründe sind unterschiedlich:

• Werkzeugverschleiß, vor allem bei harten Materialien wie Stahl mit hoher Beständigkeit oder heißgedruckte Teile.
  
  
• Möglicher Bruch des Werkzeuges, denn:
  
  
  • Es ist gezwungen, auf „unnatürliche“ Art zu arbeiten: Der Verschleiß konzentriert sich nur auf einen Teil der Schneide.
    
    
  • Es unterliegt Vibrationen oder fressendem Verschleiß, die seine Absplitterung oder seinen vollständigen Bruch verursachen.
    
    
  • Vibrationen und Verformungen des Teils oder der Schneidkante, verursacht durch die Belastungen des Werkzeuges am Bauteil.
    
    
  • Schwierigkeit bei der Fixierung des Teils, um die vom Werkzeug ausgeübten Kräfte auszugleichen: Eine besonders schwere Herausforderung, wenn es sich um ein dünnes Profil handelt.

Schneiden und Stanzen

Wie funktioniert es?

Es handelt sich um mechanische Schneidbearbeitungen des Profils, die die kombinierte Wirkung eines Stempels und einer Matrize verwenden, um auf das Material eine solche Kraft auszuüben, dass sie den mechanischen Widerstand überschreitet.

Beispiel einer Lochstanzmaschine

Das Für und Wider

• Flexibilität: Der Bedarf von Stempeln, Matrizen und Sägeblättern der entsprechenden Form für die Bohrung oder die Geometrie, die ausgeführt werden soll, macht diese Technologie wenig flexibel, speziell wenn das Werkstück besonders kompliziert ist.
  
  
• Produktivität: Bei der Bearbeitung von großen Herstellungslosen ermöglicht diese Technologie, hohe Produktivitätsstandards zu garantieren, da sie den Schnitt des Teils auf einen Schlag ausführt. Sie ist nicht für kleine Fertigungslose oder Prototypen geeignet, wo sich die Herstellung entsprechender Werkzeuge nicht mehr lohnt.
  
  
• Die durch Schneiden ausgeführte Schneidkante weist verschiedene Fehler auf: Verformung aufgrund des Werkzeugeintritts, Anwesenheit von Graten auf der entgegengesetzten Kante, Neigung der Schneidkante, die nicht parallel zur Wirkung des Werkzeuges ist. Alle diese Fehler nehmen im Laufe der Zeit zusammen mit dem Verschleiß des Werkzeuges zu.
  
  
• Um einen ausreichenden Widerstand des Werkzeuges zu garantieren, muss bei Sägeblättern in vielen Fällen eine Mindeststärke eingehalten werden, was einen maßgeblichen Einfluss auf die Schnittbreite hat. Dies verhindert in vielen Fällen die Ausführung von dünnen Schnitten und erhöht die Materialverschwendung.

Plasmaschneiden

Wie funktioniert es?

Das Plasmaschneiden wird durch ein unter Druck stehendes Gas ausgeführt, welches durch einen elektrischen Plasmabogen umgeformt und auf die zu schneidende Oberfläche projiziert wird.

Das Für und Wider

• Flexibilität: Das Plasma kann nur leitende Materialien schneiden und wird hauptsächlich für das Schneiden von Blechen mit großer Stärke verwendet.
  
  
• Produktivität: Das Plasmaschneiden bietet eine gute Produktivität für Bleche und Profile mit sehr großer Stärke. Dieser Vorteil reduziert sich jedoch schnell mit der Reduzierung der Materialstärke. Dort ist das Laserschneiden deutlich überlegen.
  
  
• Die mit dem Plasma ausgeführten Schneidkanten haben eine geringere Genauigkeit gegenüber dem Laserschneiden, da sie Fehler aufweisen können wie z.B. fehlende Winkelgenauigkeit der Oberflächen (unterschiedlich zwischen zwei Kanten), Gratbildung, Abrundungen usw., die Reduzierung dieser Fehler erfordert eine lange Optimierungsarbeit der entsprechenden Maschinenparameter.

Laserschneiden mit 5 Achsen

Wie funktioniert es?

Beim Schneiden von 3D-Profilen wie z.B. gebogene und hydrogeformte Rohre sowie geformte und tiefgezogene Bleche, kann das Laserschneiden bemerkenswerte konkurrenzfähige Vorteile hinsichtlich der Produktivität, Flexibilität und Genauigkeit bieten.

Das Für und Wider

• Flexibilität: Mit dem Laser mit 5 Achsen kann eine große Vielzahl dreidimensionaler Formen aus verschiedenen Materialien und Stärken geschnitten werden. Die Software kann den Unterschied ausmachen, indem sie ermöglicht, einfach und schnell den Arbeitszyklus zu programmieren, sodass sie die Produktionszeiten deutlich reduziert.
  
  
• Produktivität: Die Schnelligkeit des Schneidens ist eine der Haupteigenschaften des Lasers, insbesondere bei dünnen Materialstärken. Es gibt außerdem Anlagen, die mit automatischen Lade- oder Entladesystemen bzw. mit Lösungen für die Ladung in Nebenzeit ausgestattet sind: Auf diese Weise können effektive Vorteile hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit erzielt werden.
  
  
• Genauigkeit: Beim Laserschneiden sind die Schnittkanten bei dünner Materialstärke sehr sauber. Hier ist die Lasertechnik dem Plasmaschneiden weit überlegen, da sich bei diesem Verfahren eine große Leistung auf eine extrem kleine Oberfläche konzentriert. Dies ermöglicht die Ausführung von viel dünneren und schnelleren Schnitten. Die Oberfläche der geschnittenen Kante hat außerdem eine viel geringere Neigung und weniger Fehler als beim Plasmaschneiden.
  
  
• Die Laser sind nicht alle gleich: Um eine bessere Schneidqualität zu haben, ist ein hochwertiges System erforderlich, das mit Softwarelösungen für die automatische Optimierung der technologischen Parameter ausgestattet ist.

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Zum Abschluss: Mit welcher Technologie werden Sie Ihre Konkurrenten schlagen?

Nach dieser Übersicht ist der Zeitpunkt gekommen, an dem Sie verstehen sollten, welche Technologie für Sie geeignet ist.

Beim Kauf einer neuen Anlage für das 3D-Schneiden von Metallprofilen wie gebogene und hydrogeformte Rohre und geformte und tiefgezogene Bleche sind die Hauptwahlkriterien Folgende:

• Reduzierung der Stückkosten
• Bearbeitungsqualität
• Eigenschaften der Anlage, nicht nur hinsichtlich der Arbeitsleistung, sondern auch hinsichtlich des besetzten Platzes, der Leistungsaufnahme, der betroffenen Personen usw.
  
  

Die Wahl des richtigen Produktionssystems kann viel Aufwand und Zeit erfordern. Um die bestmögliche Entscheidung unter der Berücksichtigung aller notwendigen Aspekte für Ihr Unternehmen treffen zu können, sollten Sie folgende Ratschläge beherzigen:

• Besuchen Sie Messen und Hersteller
  Messen sind eine optimale Gelegenheit, eine Anlage bei der Arbeit zu sehen und auch einen Vergleich mit dem Wettbewerber anstellen zu können. Die Teilnahme an Messen und anderen Events hilft Ihnen dabei, sich eine Vorstellung darüber zu machen, was es am Markt derzeit gibt, und was Sie für Ihr Unternehmen benötigen.
  Aufgrund der großen Vielzahl an Personen und der wenigen Zeit, die die Berater der verschiedenen Aussteller zur Verfügung haben, sollte der nächste Schritt ein direkter Besuch beim Hersteller der Anlage sein. Auf diese Weise können Sie sich eine sehr viel deutlichere Vorstellung über die Anlage machen und darüber, wie diese den spezifischen Anforderungen Ihrer Produktion entgegenkommen kann.
  
  

• Stellen Sie die Anlage, die sie kaufen wollen, auf die Probe
  Während des Besuches bei einem Hersteller ist es nützlich, ein oder mehrere Musterteile vorzubereiten. Diese sollten eine gewisse Herausforderung darstellen und dürfen nicht nur die typischen Eigenschaften Ihrer aktuellen Produktion haben, sondern auch Eigenschaften beinhalten, welche Sie für die Zukunft Ihrer Produkte planen. Dadurch werden sie effektiv verstehen, in wie weit die entsprechende Anlage Ihre aktuellen und zukünftigen Anforderungen erfüllt.
  
  

• Ein zuverlässiger Lieferant, aber nicht nur...
  Ein renommierter und bekannter Lieferant in Ihrer Branche ist sicher ein Mehrwert, aber manchmal ist der Name nicht alles. Bevor Sie einem „wichtigen“ Lieferanten voll vertrauen, sollten Sie sich auch fragen: „Wie wichtig werde ich für diesen Lieferanten sein?“
  
  Machen Sie bei der Wahl einer neuen Anlage vor allem Folgendes:
  
  
  • Versichern Sie sich immer, dass der von Ihnen gewählte Lieferant Ihnen auch die Dienstleistungen bieten kann, die Sie während des Lebenszyklus Ihrer Anlage benötigen könnten: Wartungspläne, Schulung, telefonische Unterstützung, Ersatzteile usw.
    
    
  • Versichern Sie sich immer, dass der entsprechende Lieferant Sie und Ihren Betrieb wirklich betreuen kann. Hat er genügend auf Ihre Anlagen geschulte Servicetechniker zur Verfügung? Sind diese in der Nähe, damit Sie im Bedarfsfall schnell jemanden vor Ort haben? Sprechen die Servicetechniker dann auch Ihre Sprache? Dies sind Fragen, die Sie jedem potentiellen Lieferanten unbedingt vorher stellen sollten.

Manchmal neigen die großen multinationalen Unternehmen, die Werkzeugmaschinen herstellen, dazu, kleine Kunden zu vernachlässigen.

• Stellen Sie sich Ihre zukünftige Arbeit vor

Beurteilen Sie, wie die Einführung der neuen Anlage Ihr Produktionssystem revolutionieren kann, sowohl hinsichtlich der Produktion als auch der Betriebsdynamiken. Wobei Sie immer daran denken sollten, dass die Weiterentwicklung und die Änderung die Grundlage der Entwicklung Ihrer Konkurrenzfähigkeit sind.

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