Die tatsächlichen Kosten des Laserschneidens lassen sich nicht allein anhand des Anschaffungspreises der Maschine bestimmen. Im Produktionsalltag hängen die Betriebskosten davon ab, wie effizient das System Energie nutzt, welches Hilfsgas gewählt wird, wie stabil der Schneidprozess ist und wie viel Wartung die Maschine im Laufe der Zeit erfordert.
Für Hersteller lautet die wichtigste Frage nicht einfach: Wie viel kostet der Betrieb der Maschine pro Stunde? Die sinnvollere Frage lautet: Wie viel kostet die Herstellung eines fertigen Teils in der geforderten Qualität?
Dieser Unterschied ist entscheidend. Ein Verfahren, das pro Stunde kostengünstiger erscheint, kann sich als teuer erweisen, wenn es langsam schneidet, Ausschuss verursacht, eine Nachbearbeitung erfordert oder häufige Unterbrechungen zur Folge hat. Die Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens sollte daher als kompletter Produktionsprozess bewertet werden und nicht als Summe einzelner Kosten.
Die wichtigsten Faktoren für die Betriebskosten beim Laserschneiden sind:
● Energieverbrauch
● Hilfsgasverbrauch
● Verbrauchsmaterialien
● Wartung
● Ausfallzeiten
● Ausschuss und Nacharbeit
● Nachbearbeitung
● Maschinenauslastung
Jeder dieser Faktoren wirkt sich auf die endgültigen Kosten pro Teil aus. Einige lassen sich leicht messen, wie beispielsweise der Strom- oder Gasverbrauch. Andere sind weniger offensichtlich, wie beispielsweise instabiles Stanzen, schlechte Verschachtelung, Eingriffe des Bedieners oder Ausfallzeiten aufgrund vernachlässigter Wartung.
Aus diesem Grund geht es bei der Kostenoptimierung im Laserschneiden selten darum, nur einen einzigen Kostenfaktor zu senken. Vielmehr geht es darum, das richtige Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit, Qualität, Stabilität und Prozesseffizienz zu finden.
Der Energieverbrauch ist einer der am besten vorhersehbaren Kostenfaktoren beim Laserschneiden. Er hängt vom gesamten Maschinensystem ab, nicht nur von der Laserquelle. Der Kühler, die Absauganlage, die Antriebe, die Steuerungen und die Zusatzausrüstung tragen alle zum Gesamtverbrauch bei.
Die Faserlasertechnologie hat gegenüber älteren CO₂-Systemen einen klaren Vorteil, da sie eine effizientere Architektur nutzt. Faserlaser wandeln elektrische Energie direkter in nutzbare Laserleistung um, während CO₂-Systeme auf eine komplexere, gasbasierte Strahlerzeugung und optische Führung angewiesen sind. Einen umfassenderen Vergleich finden Sie in unserem Artikel zum Thema Faserlaser vs. CO₂-Laserschneiden.
Die Energiekosten sollten jedoch nicht nur pro Stunde betrachtet werden. Ein schnelleres und effizienteres System verbraucht zwar zu einem bestimmten Zeitpunkt möglicherweise mehr Energie, senkt aber dennoch die Energiekosten pro Teil, wenn es in derselben Produktionszeit mehr fertige Bauteile produziert.
Kurz gesagt:
● Energie ist wichtig, lässt sich aber in der Regel vorhersagen
● Der Gesamtsystemverbrauch ist wichtiger als die Leistung der Laserquelle allein
● Schnelleres Schneiden kann den Energieverbrauch pro fertigem Teil senken
● Die Effizienz sollte anhand der Leistung gemessen werden, nicht nur anhand des stündlichen Verbrauchs
Das Schutzgas spielt beim Laserschneiden eine zentrale Rolle. Es entfernt geschmolzenes Material aus der Schnittfuge, trägt zur Prozessstabilität bei und beeinflusst die Kantenqualität.
Die gängigsten Gase sind Sauerstoff, Stickstoff und Druckluft. Jedes davon hat unterschiedliche Auswirkungen auf die Kosten und das Ergebnis.
Sauerstoff wird häufig für Baustahl verwendet. Er unterstützt den Schneidvorgang durch eine chemische Reaktion, bei der Wärme freigesetzt wird, wodurch er sich für viele Anwendungen mit Kohlenstoffstahl eignet.
Stickstoff wird häufig für Edelstahl, Aluminium und Bauteile verwendet, die eine saubere, oxidationsfreie Kante erfordern. Er sorgt für eine hervorragende Kantenqualität, ist jedoch in der Regel die kostengünstigste Gaswahl.
Druckluft kann für bestimmte Anwendungen eine kostengünstige Alternative sein, insbesondere wenn die Anforderungen an die Qualität der Kanten dies zulassen. Sie ist zwar kein universeller Ersatz für Sauerstoff oder Stickstoff, kann aber effektiv sein, wenn die Prozessbedingungen und die Anforderungen an die Bauteile übereinstimmen.
Der entscheidende Punkt ist ganz einfach: Das billigste Gas ist nicht immer die kostengünstigste Lösung.
Ein kostengünstigeres Gas kann zu mehr Nachbearbeitungsaufwand führen. Ein teureres Gas kann den Nachbearbeitungsaufwand verringern und die Effizienz in den nachfolgenden Produktionsschritten verbessern. Die richtige Wahl hängt vom Material, der Dicke, der Teilegeometrie, den Anforderungen an die Kanten und dem nächsten Produktionsschritt ab.
Weitere Informationen dazu, wie sich verschiedene Metalle beim Schneiden verhalten, finden Sie unter Welche Materialien lassen sich mit Faserlasern schneiden?
Verbrauchsmaterialien mögen zwar als nur kleiner Teil der Kosten beim Laserschneiden erscheinen, haben jedoch einen direkten Einfluss auf die Prozessstabilität.
Zu den typischen Verbrauchsmaterialien gehören:
● Düsen
● Schutzgläser
● Keramikhalter
● Filter
● Ausgewählte Komponenten für Schneidköpfe
Eine abgenutzte Düse oder eine verschmutzte Schutzscheibe kann zu einer schlechten Kantenqualität, instabilem Einstechen, Gratbildung oder fehlgeschlagenen Schnitten führen. Die direkten Kosten für den Austausch des Teils sind im Vergleich zu den versteckten Kosten durch Ausschuss, Nacharbeit und Produktionsausfälle möglicherweise gering.
Bei der Instandhaltung verhält es sich genauso. Geplante Wartungsarbeiten sind transparent und vorhersehbar. Ungeplante Ausfallzeiten hingegen nicht. Wenn eine Maschine unerwartet ausfällt, beschränken sich die Kosten nicht nur auf die Reparatur. Hinzu kommen möglicherweise verspätete Aufträge, untätige Bediener, verpasste Liefertermine und Störungen in der Produktionsplanung.
Moderne Faserlaser erfordern im Vergleich zu älteren Systemen weniger Wartungsaufwand, da sie weniger optische Komponenten verwenden und nicht auf eine spiegelbasierte Strahlführung angewiesen sind. Dennoch ist eine vorbeugende Wartung nach wie vor unerlässlich, um den Prozess langfristig stabil zu halten.
Kurz gesagt:
● Verbrauchsmaterialien beeinflussen die Schnittqualität und die Wiederholgenauigkeit
● Ein schlechter Zustand der Verbrauchsmaterialien kann zu mehr Ausschuss und Nacharbeit führen
● Vorbeugende Wartung sichert die Betriebsbereitschaft
● Ausfallzeiten kosten oft mehr als die Reparatur selbst
Die Betriebskosten hängen miteinander zusammen. Betrachtet man sie isoliert, kann dies zu falschen Schlussfolgerungen führen.
So kann beispielsweise eine höhere Laserleistung zwar den momentanen Energieverbrauch erhöhen, aber die Zykluszeit verkürzen. Stickstoff kann zwar die Gaskosten erhöhen, aber den Nachbearbeitungsaufwand verringern. Druckluft kann die Gaskosten senken, allerdings nur, wenn die daraus resultierende Kantenqualität akzeptabel ist. Vorbeugende Wartung mag zwar wie ein zusätzlicher Kostenfaktor erscheinen, verringert jedoch das Risiko ungeplanter Stillstände.
Deshalb ist die nützlichste Kennzahl die Kosten pro einwandfreiem Teil.
Eine aussagekräftige Übersicht über die Stückkosten sollte Folgendes enthalten:
● Schneidezeit
● Gasstrategie
● Energieverbrauch
● Verbrauchsmaterialien
● Ausschussquote
● Nacharbeit
● Nachbearbeitung
● Personalaufwand
● Maschinenauslastung
● Ausfallrisiko
Eine Maschine, deren Betriebskosten pro Stunde geringer sind, kann pro Teil dennoch teurer sein, wenn sie pro Schicht weniger brauchbare Bauteile produziert. Dies ist einer der Gründe, warum Hersteller in schnellere Faserlasersysteme und eine bessere Prozesssteuerung investieren. Das Ziel ist nicht nur eine höhere Schnittgeschwindigkeit, sondern auch niedrigere Gesamtproduktionskosten.
| Prozessfaktor | Sauerstoffschneiden | Stickstoffschneiden | Luftschneiden |
| Typische Anwendung | Anwendungsbereiche für Baustahl | Edelstahl, Aluminium, oxidationsfreie Kanten | Ausgewählte Anwendungsfälle, bei denen die Anforderungen an die Peripherie dies zulassen |
| Kostenevolution | In der Regel kostengünstig | In der Regel preisbewusster | Oft die Option mit den niedrigsten Benzinkosten |
| Edge-Ergebnis | Anwendungsabhängig, wobei die Oxidation Teil des Prozesses ist | Saubere, oxidationsfreie Kante | Anwendungsabhängig |
| Auswirkungen der Nachbearbeitung | Hängt vom Material und den Qualitätsanforderungen ab | Kann den Nachbearbeitungsaufwand reduzieren, wenn saubere Kanten erforderlich sind | Hängt vom akzeptablen Kantenstandard ab |
| Am besten bewertet von | Materialart und Produktivität | Qualitätsanforderungen und daraus resultierende Einsparungen | Kosteneinsparungen versus akzeptable Qualität |
Es gibt keine allgemein gültige beste Lösung. Die richtige Gasstrategie ist diejenige, die die erforderliche Kantenqualität bei den niedrigsten Gesamtprozesskosten gewährleistet.
Die Senkung der Betriebskosten bedeutet nicht, die günstigste Einstellung zu wählen. Es bedeutet vielmehr, den für das Bauteil effizientesten Prozess zu wählen.
Zu den Bereichen, in denen sich praktische Optimierungen erzielen lassen, gehören:
● Abstimmung des Hilfsgases auf Material und Kantenanforderungen
● Vermeidung eines unnötigen übermäßigen Einsatzes von Stickstoff
● Einsatz von Luftschneiden, sofern die Qualitätsanforderungen dies zulassen
● Ordnungsgemäße Wartung von Düsen und Schutzlinsen
● Verbesserung der Anstichstabilität
● Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit
● Verbesserung der Verschachtelungseffizienz
● Einsatz von Software zur Optimierung von Schneidwegen und Parametern
● Vermeidung von Ausfallzeiten durch regelmäßige Wartung
● Steigerung der Maschinenauslastung durch einen besseren Produktionsablauf
Moderne Laserschneidsoftware und -technologie können dies unterstützen, indem sie die Schachtelung, die Schnittparameter, die Bahnstrategie und die Wiederholgenauigkeit des Prozesses verbessern. Im Laufe der Zeit können schon kleine Verbesserungen bei der Stabilität und der Zykluszeit erhebliche Auswirkungen auf den Produktionsertrag haben.
Die Betriebskosten beim Laserschneiden hängen nicht nur von einem einzigen Faktor ab. Energie, Gas, Verbrauchsmaterialien, Wartung, Geschwindigkeit, Qualität und Betriebszeit wirken alle zusammen.
Der Energieverbrauch ist in der Regel vorhersehbar. Das Hilfsgas stellt oft den variabelsten Kostenfaktor dar. Verbrauchsmaterialien und Wartung mögen zwar zweitrangig erscheinen, sichern jedoch die Stabilität des gesamten Prozesses.
Das Ziel besteht nicht einfach darin, die Stundenkosten zu senken. Das Ziel ist es, die Kosten pro fertigem Teil zu senken.
Für Hersteller ist das rentabelste Zerspanungsverfahren dasjenige, bei dem die höchste Anzahl an einwandfreien Teilen in der geforderten Qualität bei den niedrigsten Gesamtprozesskosten hergestellt wird.
