Mehr Leistung = mehr Gewinn auch beim Laserschneiden?

Der Markt für Laserschneidmaschinen befindet sich in einem dynamischen Veränderungsprozess. In der Branche wird es immer deutlicher, dass die Leistungsgrenzen anderer Strahlschneidtechnologien wie z. B. CO2-Laser, Plasma und Wasserstrahl, für den Faserlaser keine Einschränkung darstellen. Eine Leistung von 4 bis 6 kW galt beispielsweise für CO2-Laserschneidmaschinen als ausreichend. Weltweit haben jedoch immer mehr Kunden großen Erfolg mit Faserlaser-Leistungen von 10 - 15 kW und bisweilen sogar bis 20 kW.

Die Laserschneidmaschinen von EAGLE stehen dabei an vorderster Front. In den vergangenen 10 Jahren war EAGLE der erste Hersteller, der 6, 8, 10, 12, 15 und nun auch 20 kW anbot. In diesem Dokument werden die Faserlaser-Technologie und ihre Zukunft erläutert.

Eine wichtige Bemerkung am Rande: Laserschneidmaschinen entfernen Material im Wesentlichen durch Brennschneiden (Sauerstoff-Prozessgas) oder Schmelzschneiden (Stickstoff-Prozessgas).

Brennschneiden mit Sauerstoff wird nur bei bestimmten Materialien angewendet, vor allem bei Baustahl, und ist bis zu einer Laserleistung von etwa 10 kW effizient; eine weitere Erhöhung der Laserleistung hat keine Steigerung der Produktivität zur Folge. Schmelzschneiden mit Stickstoff weist keine derartigen Einschränkungen auf. Dieser Artikel konzentriert sich auf das Schmelzschneiden.

Wie wird Hochleistung-Lasertechnologie definiert?

Auch wenn keine offizielle Definition vorhanden ist, gibt es einen guten Grund, die Grenze bei einer Laserleistung von 8 kW zu ziehen. Der Grund: Wenn man beim Schneiden von Blechen mit einer Stärke von 1 mm und darunter eine höhere Laserleistung einsetzt, bietet dies keine Vorteile bei der Schnittgeschwindigkeit – die Materialstärke ist nicht ausreichend, um mehr Energie aufzunehmen.

Ist die Hochleistungs-Lasertechnologie nur für das Schneiden dicker Materialien geeignet?

Zweifellos erhöht eine höhere Leistung die maximale Materialstärke. Mit Hochleistungs-Lasertechnologie können Blechstärken von 60 mm erfolgreich verarbeitet werden. Obwohl mehr Leistung das Schneiden von dickeren Materialien ermöglicht, bieten Hochleistungslaser auch große Vorteile bei Blechmaterialien, sofern diese dicker als 1 mm sind.

Der Hauptanwendungsbereich liegt bei etwa 25 mm. Bei dieser Materialstärke werden alle Vorteile der Hochleistungs-Lasertechnologie optimal ausgeschöpft. Wir können heute mit Sicherheit sagen, dass mehr Leistung automatisch höhere Produktivität und geringere Stückkosten bedeutet.

„Tower of Power“ - Laserleistung sorgt für Produktivität

Es erscheint einleuchtend, dass die Laserleistung für Produktivität sorgt. Am Beispiel des Tower of Power wird konkret erklärt, dass dies tatsächlich richtig ist. Es wird ein typisches Fertigungsteil ausgewählt:

Material: Baustahl ST37
Materialstärke: 8 mm
Schnittlänge pro Teil: 1975 mm
Gesamtgröße: 210 x 287 mm

Dieses Beispiel zeigt nur einen kleinen Ausschnitt aus der komplexen Welt der Laserschnitttechnologie. Unterschiedliche Materialarten, -stärken, Schneidmuster, die dynamische Maschinenbewegung und die Laserparameter führen zu unterschiedlichen Ergebnissen, der Trend wird sich jedoch fortsetzen.

Technologische Auswirkungen

Eine höhere Laserleistung steigert die Schnittgeschwindigkeit praktisch linear!
Leistung bedeutet nicht nur mehr Produktivität, sondern auch Qualität. Bei den meisten Anwendungen wird dem Material bei höherer Leistung aufgrund der höheren Schnittgeschwindigkeit weniger Wärme zugeführt, was die Kantenschärfe verbessert.

Wirtschaftliche Auswirkungen

Eine höhere Schnittgeschwindigkeit bewirkt kürzere Produktionszeiten und eine höhere Produktivität pro Stunde.

Bei zunehmender Leistung steigt auch die Anzahl an stündlich produzierten Teilen. Dazu ist eine Maschine erforderlich, die eine hohe dynamische Bewegung ermöglicht: Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Maschine muss in der Lage sein, hohe Schnittgeschwindigkeiten (Geschwindigkeit) zu erreichen und Richtungsänderungen schnell auszuführen (Beschleunigung), um die Produktivität nicht zu beschränken.
Für diesen Test haben wir die Laserschneidmaschine EAGLE iNspire® verwendet, die eine Spitzengeschwindigkeit von bis zu 350 m/min und eine Beschleunigung von 6G erreicht – als schnellste Laserschneidmaschine der Welt ist dies mehr als ausreichend, um zu gewährleisten, dass die Maschinenbewegung nur minimalen Einfluss auf die Testergebnisse hat.

Die Produktivität hat natürlich enormen Einfluss auf die Stückkosten. Um die Stückkosten zu ermitteln, haben wir für die Maschine in Abhängigkeit von der Laserleistung die folgenden Maschinenstundensätze festgelegt.

Ein Maschinenstundensatz von 100 EUR entspricht den üblichen Kosten für den Betrieb eines 4-kW-Lasers. Es handelt sich dabei nicht um den Betrag, den ein Unternehmen für die Durchführung von Arbeiten mit der Maschine berechnet, sondern um die Gesamt-Betriebskosten. Die Gesamt-Betriebskosten beinhalten die Betriebskosten der Maschine, die Gemeinkosten sowie die Zahlungen und die Abschreibung für die Maschine. Wenn man die Leistung erhöht, steigt der Maschinendurchsatz natürlich schneller als die Gesamtbetriebskosten. Mit einem Hochleistungslaser hat der Besitzer der Laserschneidmaschine die Möglichkeit, mehr Arbeiten mit höherer Rentabilität auszuführen.
Wenn man die Prozentanteile für den gleichen Datensatz betrachtet, ist zu erkennen, dass der Besitzer einer 10-kW-Maschine seine Produktion um 188 % steigern kann, im Gegensatz zu einer Steigerung der Gesamt-Betriebskosten um nur 19 % für das 4 kW-System.

Und wie sieht es mit den Stückkosten aus?

Wenn man sämtliche Aspekte wie Laserleistung, Produktivität und Gesamt-Betriebskosten berücksichtigt, ergibt sich die folgende Grafik. Leistung sorgt für Produktivität - und damit auch für Gewinne.
Manche, die diese Tabelle zum ersten Mal sehen, sind zunächst skeptisch. Das ist in Ordnung. Nehmen Sie sich Zeit, um sie genau zu prüfen. Gerne unterstützen wir Sie dabei, eine Untersuchung mit Ihren speziellen Teilen und Ihrer Kostenstruktur durchzuführen - die Ergebnisse werden die gleichen sein. Wenn Sie eine Lasermaschine auslasten können, ermöglicht Ihnen eine höhere Leistung wahrscheinlich auch deutlich höhere Gewinne.

Schlussfolgerung

Nochmal zurück zur anfänglichen Aussage: Der Markt für Laserschneidmaschinen befindet sich in einem dynamischen Veränderungsprozess. Die Veränderung besteht in einer Steigerung der Laserleistung. Im Gegensatz zu anderen Schneidverfahren sind beim Faserlaser auch weiterhin stufenweise Leistungssteigerungen zu verzeichnen. Natürlich müssen Strahlführung, Schneidkopf-Technologie und Laserschneidmaschinen-Design mit der Leistungssteigerung Schritt halten, um zu gewährleisten, dass der Faserlaser seinem guten Ruf in puncto Zuverlässigkeit und geringe Betriebskosten gerecht wird. Als Pionier im Bereich Hochleistungs-Lasertechnologie und ultraschnelles Maschinendesign unterstützt Sie EAGLE bei der Analyse Ihrer Produktion, um Ihnen aufzuzeigen, wie sich die Produktivität in Ihrem Werk durch mehr Leistung steigern lässt.

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