De werkelijke kosten van lasersnijden worden niet alleen bepaald door de aankoopprijs van de machine. Bij de dagelijkse productie hangen de exploitatiekosten af van hoe efficiënt het systeem energie verbruikt, welk hulpgas wordt gekozen, hoe stabiel het snijproces is en hoeveel onderhoud de machine op termijn vereist.
Voor fabrikanten is de belangrijkste vraag niet simpelweg: hoeveel kost het om de machine een uur lang te laten draaien? De relevantere vraag is: hoeveel kost het om één afgewerkt onderdeel te produceren met de vereiste kwaliteit?
Dat verschil is van belang. Een proces dat per uur goedkoper lijkt, kan uiteindelijk duur uitvallen als het langzaam snijdt, afval produceert, nabewerking vereist of vaak tot onderbrekingen leidt. De economische aspecten van lasersnijden moeten daarom worden beoordeeld als een compleet productieproces, en niet als een reeks afzonderlijke kostenposten.
De belangrijkste factoren die de exploitatiekosten bij lasersnijden bepalen, zijn:
● energieverbruik
● verbruik van hulpgas
● verbruiksartikelen
● onderhoud
● stilstandtijd
● afval en herbewerking
● nabewerking
● machinebezettingsgraad
Al deze factoren zijn van invloed op de uiteindelijke kosten per onderdeel. Sommige zijn eenvoudig te meten, zoals het elektriciteitsverbruik of het gasverbruik. Andere zijn minder zichtbaar, zoals onstabiel ponsen, slechte nesting, ingrijpen door de operator of stilstand als gevolg van verwaarloosd onderhoud.
Daarom gaat kostenoptimalisatie bij lasersnijden zelden over het verlagen van één specifieke kostenpost. Het gaat erom de juiste balans te vinden tussen snelheid, kwaliteit, stabiliteit en procesefficiëntie.
Energie is een van de meest voorspelbare factoren in de kosten van lasersnijden. Dit hangt af van het volledige machinesysteem, niet alleen van de laserbron. De koelmachine, de afzuiginstallatie, de aandrijvingen, de besturing en de hulpapparatuur dragen allemaal bij aan het totale verbruik.
Vezellasertechnologie heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van oudere CO₂-systemen, omdat deze gebruikmaakt van een efficiëntere architectuur. Vezellasers zetten elektrische energie directer om in bruikbaar laservermogen, terwijl CO₂-systemen gebruikmaken van een complexere, op gas gebaseerde straalgeneratie en optische overdracht. Zie voor een uitgebreidere vergelijking ons artikel over Vezellaser versus CO₂-lasersnijden.
De energiekosten mogen echter niet uitsluitend per uur worden bekeken. Een sneller en efficiënter systeem verbruikt op een bepaald moment misschien meer stroom, maar kan de energiekosten per onderdeel toch verlagen als het in dezelfde productietijd meer afgewerkte onderdelen produceert.
Kortom:
● energie is belangrijk, maar meestal voorspelbaar
● het totale verbruik van het systeem is belangrijker dan alleen het vermogen van de laserbron
● sneller snijden kan het energieverbruik per afgewerkt onderdeel verminderen
● de efficiëntie moet worden afgemeten aan de output, niet alleen aan het verbruik per uur
Het hulpgas speelt een centrale rol bij het lasersnijden. Het verwijdert gesmolten materiaal uit de snijgroef, draagt bij aan de stabiliteit van het proces en beïnvloedt de randkwaliteit.
De meest voorkomende gassen zijn zuurstof, stikstof en perslucht. Elk gas heeft een andere invloed op de kosten en het resultaat.
Zuurstof wordt vaak gebruikt bij zacht staal. Het ondersteunt het snijproces door middel van een chemische reactie die warmte vrijmaakt, waardoor het efficiënt is voor veel toepassingen met koolstofstaal.
Stikstof wordt vaak gebruikt voor roestvrij staal, aluminium en onderdelen waarbij een zuivere, oxidatievrije rand vereist is. Het levert een uitstekende randkwaliteit op, maar is doorgaans de meest kostengevoelige gaskeuze.
Perslucht kan voor bepaalde toepassingen een kostenefficiënte optie zijn, vooral wanneer de eisen aan de eindkwaliteit dit toelaten. Het is geen universele vervanging voor zuurstof of stikstof, maar het kan effectief zijn wanneer de procesomstandigheden en de eisen aan de onderdelen hiermee in overeenstemming zijn.
De kern van de zaak is simpel: de goedkoopste brandstof is niet altijd de goedkoopste oplossing.
Een goedkoper gas kan meer nabewerking vereisen. Een duurder gas kan de nabewerking verminderen en de efficiëntie in de verdere productiestroom verbeteren. De juiste keuze hangt af van het materiaal, de dikte, de geometrie van het onderdeel, de eisen aan de randen en de volgende productiestap.
Voor meer informatie over hoe verschillende metalen zich tijdens het snijden gedragen, zie Welke materialen kunnen met fiberlasers worden gesneden?
Verbruiksartikelen lijken misschien een ondergeschikt onderdeel van de kosten van lasersnijden, maar ze hebben een directe invloed op de stabiliteit van het proces.
Typische verbruiksartikelen zijn onder meer:
● spuitmonden
● beschermglazen
● keramische houders
● filters
● geselecteerde onderdelen van de snijkop
Een versleten spuitmond of een vervuilde beschermlens kan leiden tot een slechte randkwaliteit, onstabiel doorboren, bramenvorming of mislukte sneden. De directe kosten voor het vervangen van het onderdeel zijn wellicht gering in vergelijking met de verborgen kosten van afval, herstelwerk en verloren productietijd.
Onderhoud werkt op dezelfde manier. Geplande onderhoudsbeurten zijn zichtbaar en voorspelbaar. Onverwachte stilstand is dat niet. Wanneer een machine onverwachts stilvalt, blijven de kosten niet beperkt tot de reparatie. Er kunnen ook vertragingen bij bestellingen, inactieve operators, gemiste levertermijnen en verstoringen in de productieplanning bij komen kijken.
Moderne vezellasers vergen minder onderhoud dan oudere systemen, omdat ze minder optische componenten bevatten en geen gebruik maken van een op spiegels gebaseerde straalgeleiding. Toch blijft preventief onderhoud essentieel om het proces op lange termijn stabiel te houden.
Kortom:
● verbruiksartikelen beïnvloeden de snijkwaliteit en de herhaalbaarheid
● verbruiksartikelen in slechte staat kunnen leiden tot meer afval en meer nabewerking
● preventief onderhoud waarborgt de bedrijfstijd
● stilstand kost vaak meer dan de reparatie zelf
De exploitatiekosten hangen met elkaar samen. Als je ze afzonderlijk bekijkt, kan dat tot verkeerde conclusies leiden.
Zo kan een hoger laservermogen bijvoorbeeld het momentane energieverbruik verhogen, maar de cyclustijd verkorten. Stikstof kan de gaskosten verhogen, maar de nabewerking verminderen. Perslucht kan de gaskosten verlagen, maar alleen als de resulterende randkwaliteit acceptabel is. Preventief onderhoud lijkt misschien een extra kostenpost, maar het vermindert het risico op ongeplande stilstanden.
Daarom is de meest bruikbare maatstaf de kosten per goed onderdeel.
Een goed overzicht van de kosten per onderdeel zou het volgende moeten bevatten:
● snijtijd
● gasstrategie
● energieverbruik
● verbruiksartikelen
● uitvalpercentage
● herbewerking
● nabewerking
● arbeidsinzet
● machinebezettingsgraad
● risico op stilstand
Een machine die per uur goedkoper is in het gebruik, kan per onderdeel toch duurder uitvallen als er per dienst minder bruikbare onderdelen worden geproduceerd. Dit is een van de redenen waarom fabrikanten investeren in snellere vezellasersystemen en een betere procescontrole. Het doel is niet alleen een hogere snijsnelheid, maar ook lagere totale productiekosten.
| Procesfactor | Zuurstofsnijden | Stikstofsnijden | Luchtsnijden |
| Typische toepassing | Toepassingen van zacht staal | Roestvrij staal, aluminium, randen die niet oxideren | Geselecteerde toepassingen waarbij de vereisten voor edge-computing dit toelaten |
| Kostenontwikkeling | Meestal voordelig | Meestal prijsbewuster | Vaak de optie met de laagste brandstofkosten |
| Edge-resultaat | Afhankelijk van de toepassing, waarbij oxidatie deel uitmaakt van het proces | Schone, oxidatievrije rand | Afhankelijk van de toepassing |
| Gevolgen van de nabewerking | Hangt af van het materiaal en de kwaliteitseisen | Kan de nabewerking verminderen wanneer strakke randen vereist zijn | Hangt af van de aanvaardbare randnorm |
| Het best beoordeeld door | Materiaalsoort en productiviteit | Kwaliteitseisen en besparingen in de verdere processtappen | Kostenbesparing versus aanvaardbare kwaliteit |
Er bestaat geen universele beste optie. De juiste gasstrategie is degene die de vereiste randkwaliteit oplevert tegen de laagste totale proceskosten.
Het verlagen van de bedrijfskosten betekent niet dat je de goedkoopste instelling moet kiezen. Het betekent dat je het meest efficiënte proces voor het onderdeel moet kiezen.
Concrete gebieden die voor optimalisatie in aanmerking komen, zijn onder meer:
● het afstemmen van het hulpgas op de materiaal- en randvereisten
● het vermijden van onnodig overmatig gebruik van stikstof
● het gebruik van luchtsnijden wanneer de kwaliteitseisen dit toelaten
● het goed onderhouden van spuitmonden en beschermglazen
● het verbeteren van de stabiliteit bij het doorboren
● het verminderen van afval en herbewerking
● het verbeteren van de nesting-efficiëntie
● het gebruik van software om snijpaden en parameters te optimaliseren
● het voorkomen van stilstand door regelmatig onderhoud
● het verhogen van de machinebezettingsgraad door een betere productiestroom
Moderne lasersnijsoftware en -technologie kunnen hierbij helpen door de nesting, de snijparameters, de baanstrategie en de herhaalbaarheid van het proces te verbeteren. Op de lange termijn kunnen kleine verbeteringen in stabiliteit en cyclustijd een aanzienlijke invloed hebben op de productieopbrengst.
De exploitatiekosten van lasersnijden worden niet door één enkele factor bepaald. Energie, gas, verbruiksartikelen, onderhoud, snelheid, kwaliteit en bedrijfstijd beïnvloeden elkaar allemaal.
Energie is doorgaans voorspelbaar. Het hulpgas vormt vaak de meest variabele kostenpost. Verbruiksartikelen en onderhoud lijken misschien van ondergeschikt belang, maar ze waarborgen de stabiliteit van het gehele proces.
Het doel is niet alleen om de kosten per uur te verlagen. Het doel is om de kosten per afgewerkt onderdeel te verlagen.
Voor fabrikanten is het meest winstgevende snijproces het proces dat het grootste aantal goede onderdelen oplevert, met de vereiste kwaliteit en tegen de laagste totale proceskosten.
