Glatter Schnitt für pressgehärtete Teile aus hochfesten Blechen

Anbieter zum Thema

Flow Europe GmbH

Schages GmbH & Co.KG

Thermacut GmbH

Vorteile der Laserschneidmaschine sind lange Konturen und hohe Schnittgeschwindigkeiten

Die Trulaser 8030 kann mit Laserleistungen von 3 bis 4 kW ausgestattet werden. Dabei ist nicht auf Anhieb offensichtlich, welche Leistung das beste Verhältnis zu den Teilekosten darstellt. Um einen Leitfaden zu erstellen, wurden deshalb ausführliche Untersuchungen vorgenommen. Zur Veranschaulichung dient der Vergleich zwischen der Bearbeitung einer B-Säule und einer Rahmenstirnwand.

Die relevanten Merkmale für den Vergleich sind die Materialstärke und die Komplexität der mit dem Laser zu bearbeitenden Geometrie. Die Geometrie der B-Säule ist zum großen Teil flach. Das heißt, der Bearbeitungskopf der Maschine muss nur relativ wenige Umorientierungen vornehmen, um das Bauteil abzufahren. Das Resultat sind lange Konturen, die mit der höchstmöglichen Schnittgeschwindigkeit der entsprechenden Laserleistung abgefahren werden können.

Der limitierende Faktor auf diesen Strecken ist aus dem Grund die Laserleistung. Bei dem Musterbauteil mit einer Materialstärke von 1,85 mm kann mit einem 3-kW-Trudisk-Laser eine lineare Geschwindigkeit von 16 m/min umgesetzt werden. Mit einem 4-kW-Trudisk-Laser können 22 m/min erreicht werden.

Das zweite Bauteil, die Rahmenstirnwand, ist dagegen sehr komplex in der Geometrie. Der Bearbeitungskopf muss sich ständig umorientieren, das heißt, die maximale Bearbeitungsgeschwindigkeit wird nur auf kurzen Wegstrecken erreicht (Bild 6). Die Achsen werden also ständig beschleunigt oder abgebremst. Das bedeutet, dass die Maschine nur auf wenigen Wegstrecken die maximale Schnittgeschwindigkeit des Lasers umsetzen kann und eher die Maschinendynamik das limitierende Element darstellt. Das Einsparpotenzial einer Verkürzung der Bearbeitungszeit durch eine höhere Laserleistung ist somit geringer (Bild 7).

Die Materialstärke ist entscheidend für die Auswahl des Lasers

Außer der Komplexität der Bauteile ist die Materialstärke ein weiterer entscheidender Faktor bei der Auswahl der richtigen Laserleistung. Denn mit abnehmender Blechdicke nimmt die Schnittgeschwindigkeit zu. Das bedeutet, dass bei sehr dünnen Blechen von beispielsweise 1 mm eher die Maschinendynamik der limitierende Faktor ist als bei dickeren Blechen.

Das Resultat der Untersuchung zeigt, dass Bauteile mit komplexen Geometrien und Materialstärken unter 1,2 mm mit einem 2-kW-Laser das beste Verhältnis von Kosten zu Nutzung bringen. Bauteile, die lange und gerade Bearbeitungsstrecken zulassen, können mit einem 4-kW-Laser am effizientesten bearbeitet werden. In den meisten Fällen wird die Maschine mit einer gemischten Anzahl von komplexen und nicht komplexen Bauteilen ausgelastet und ein 3-kW-Laser stellt dabei vielfach das Optimum dar. Der Produktmix sollte jedoch für jede Produktion separat analysiert werden, um die optimale Leistung zu erhalten.

Schnellere Taktzeiten erfordern automatisierte Lasermaschinen

Die Weiterentwicklung der Maschinen resultiert in kürzeren Bearbeitungszeiten. Gleichzeitig werden die Bauteile seitens der Anlagenbetreiber optimiert, Platinen werden an Stellen mit geringen Toleranzanforderungen vorbeschnitten, dadurch entfällt ein Teil des Laserbeschnitts. Die dadurch kürzeren Bearbeitungszeiten machen eine manuelle Beschickung der Maschine durch einen einzelnen Bediener nahezu unmöglich. Dadurch wird es in Zukunft unabdingbar, die Lasermaschinen zu automatisieren, um die mögliche Produktivität der Maschine zu gewährleisten. Durch die konsequente Weiterentwicklung auf Seiten der Laseranlagen wird auch in Zukunft sichergestellt, dass das Werkzeug Licht für das Beschneiden von pressgehärteten Bauteilen die kostengünstigste Alternative im Vergleich zu anderen Prozessen darstellt.

* Michael Fritz ist Mitarbeiter im Branchenmanagement Automobil Hotforming Anwendungen bei der Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH in 71254 Ditzingen, Ralf Kohllöffel ist Produktmanager Trulaser-Cell Serie 7000/8000 im selben Unternehmen

(ID:35364230)