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Trenntechnik Mit Lasern schneiden

Beim Trennen hat der Laser die Nase vorn. Der Trend geht zu immer mehr Laserleistung – doch für wen lohnt sich der Aufstieg in einen immer höheren Kilowatt-Bereich? Im folgenden Beitrag gibt es die Antwort darauf!

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Eagle hat neu eine 30-Kilowatt-Faserlaser-Schneidmaschine auf den Markt gebracht.
Eagle hat neu eine 30-Kilowatt-Faserlaser-Schneidmaschine auf den Markt gebracht.
(Bild: Eagle)

Die Laserschneidtechnologie hat sich in den letzten zehn Jahren rasant entwickelt und ist für viele Produktionsunternehmen die effizienteste Lösung Metallbleche zu schneiden. Viele konkrete Vorteile sind im Handumdrehen sichtbar, wie etwa die Produktionszeit, der Energieverbrauch und die Kosten pro Werkstück. Dieses neue Ausmaß an Produktivität und Zuverlässigkeit hat den anwendenden Unternehmen die Chance gegeben ihren Gewinn deutlich zu steigern. Der einfache Vergleich mit der klassischen CO2-Lasertechnologie zeigt, dass Faserlaserschneidsysteme bei einer Reduzierung des Energieverbrauchs um bis zu 80 Prozent, die gleiche Anzahl von Werkstücken wesentlich schneller herstellen können. Viele Unternehmen ersetzen zwei bis drei CO2-Maschinen durch ein einziges Faserlasersystem, wodurch die Betriebs-, Wartungs- und Energiekosten gesenkt werden und die Gesamtproduktivität gesteigert wird. Ein nicht unwichtiger Faktor ist die Möglichkeit zusätzlich viel Produktionsfläche zu sparen. Fertigungsunternehmen stehen immer mehr vor der Herausforderung, die Produktivität zu steigern und gleichzeitig mit höherer Qualität in einem ständig dynamischen Umfeld zu produzieren.

Bei Eagle hat sich das Entwicklunsteam dieser Herausforderung angenommen. Die Experten des Laseranlagenherstellers wussten von Anfang an, dass die neue Faserlasertechnologie die Zukunft ist. Seit 15 Jahren erforscht und entwickelt das Unternehmen die notwendigen Schlüsseltechnologien für Faserlaserschneiden. Die Ergebnisse lassen sich jetzt schon sehen.

Nach einer sehr erfolgreichen Einführung der Faserschneidtechnologie mit 15 und 20 Kilowatt in den letzten Jahren, hat Eagle nun einen neuen Meilenstein erreicht und die erste 30-Kilowatt- Faserlaser-Schneidmaschine auf den Markt gebracht. Die positive Resonanz der Kunden hat die unternehmenseigenen Erwartungen bestätigt, dass die neue Faserlastertechnologie die Kosten um ein Vielfaches reduziert und die Produktivität erheblich steigert. Was bedeutet es jedoch konkret?

Mögliche Anwendungsbereiche für die 30 Kilowatt

Obwohl diese erste 30-Kilowatt-Analyse sich nur auf die Schneidgeschwindigkeit begrenzt, zeigt sie bereits die Richtung in die Zukunft. Die weiter ausgeführten Daten zur Schneidgeschwindigkeit stellen praxisorientierte Werte dar. Weitere bekannte Faktoren können die Ergebnisse naturgemäß beeinflussen.

Grafik 1: Diese Grafik zeigt die typische Schneidgeschwindigkeit bis zu 30kW Laserleistung für das Material Baustahl.
Grafik 1: Diese Grafik zeigt die typische Schneidgeschwindigkeit bis zu 30kW Laserleistung für das Material Baustahl.
(Bild: Eagle)

Grafik 1 zeigt die typische Schneidgeschwindigkeit bis zu 30 Kilowatt Laserleistung für das Material Baustahl. Präsentiert wird die Schneidgeschwindigkeit für die jeweilige Materialstärke und Laserleistung.

Es ist allgemein bekannt, dass die dünneren Materialstärken deutlich schneller geschnitten werden können, als die dickeren. Was aus der Grafik jedoch nicht so schnell erkennbar ist, sind die Unterschiede in den Schneidgeschwindigkeiten zwischen den verschiedenen Laserleistungen. Die in Grafik 1 dargestellten Schneidgeschwindigkeiten repräsentieren die typischen Werte beim Laserschmelzverfahren (N2-Schneiden). Erst wenn das Laserschmelzverfahren an seine Grenze kommt und die präsentierten Materialstärken mit diesem Verfahren nicht mehr schneidbar sind oder das Schmelzverfahren langsamer als das Brennverfahren (O2-Schneiden) ist, werden die präsentierten Schneidgeschwindigkeiten von der Laserbrenntechnologie übernommen. Die Unterschiede zwischen den beiden Technologien in der Teilequalität spielen wegen der Vereinfachung keine Rolle. Die Geschwindigkeiten mit Brenntechnologie sind in Grafik 2 rot markiert.

Höhere Laserleistung für größere Materialdicken

Um den Einfluss der Laserleistung auf die Schneidgeschwindigkeit besser zu verstehen, benötigt man jedoch eine andere Darstellung der Daten. Grafik 2 zeigt die Steigerung der Schneidgeschwindigkeiten in Prozent für die jeweilige Materialstärke je nach Laserleistung. Die 10-Kilowatt-Laserleistung stellt dabei den Referenzindex = 100 Prozent dar. Die gesuchte Information ist also in Grafik 2 erkennbar: Die höheren Laserleistungen erzielen einen positiven signifikanten Unterschied in der Schneidgeschwindigkeiten von größeren Materialdicken.

Grafik 2: Diese Grafik zeigt die Steigerung der Schneidgeschwindigkeiten in Prozent für die jeweilige Materialstärke je nach Laserleistung.
Grafik 2: Diese Grafik zeigt die Steigerung der Schneidgeschwindigkeiten in Prozent für die jeweilige Materialstärke je nach Laserleistung.
(Bild: Eagle)

Es gibt drei Bereiche von Materialstärken, die sich aus der Sicht der Laserleistung wie folgt charakterisieren lassen:

Erstens:Materialstärken von 1 bis etwa 2 Millimeter. Für diese Materialstärke ist eine 10-Kilowatt-Laserleistung ausreichend. Eine weitere Erhöhung der Laserleistung über 10 Kilowatt bringt keine signifikanten Vorteile in der Produktivität der Maschine. Zusätzliche Produktivität wird bei diesen Materialstärken vor allem mit der Dynamik der Maschine und schnellem durchstechen erzielt. Eagles 6G-Beschleunigung, sowie die Option Fast Line verhelfen hier zur Wirtschaftlichkeit beim Schneiden von dünnen Blechen. Hier gilt: Jede Verdoppelung der Beschleunigung halbiert den Weg und die Zeit, um auf die programmierte Geschwindigkeit zu kommen.

Die 30-Kilowatt-Lasertechnologie eröffnet für große Materialstärken neue Schneidmöglichkeiten.
Die 30-Kilowatt-Lasertechnologie eröffnet für große Materialstärken neue Schneidmöglichkeiten.
(Bild: Eagle)

Zweitens:Materialstärken von 3 bis etwa 20 Millimeter. Eine Steigerung der Laserleistung ermöglicht eine signifikante Steigerung der Schneidgeschwindigkeit und damit auch die der Produktivität der Lasermaschine. Hier gilt: Je höher die Laserleistung und je größer die Materialstärke, desto größer ist der positive Effekt der Laserleistung auf die Schneidgeschwindigkeit der Maschine. In Grafik 2 ist erkennbar, dass mehr Laserleistung eine Steigerung der Schneidgeschwindigkeit zwischen 10 und 30 Kilowatt ermöglicht. Dieser Effekt ist speziell bei Materialstärken von 12 bis 20 Millimeter enorm. Die daraus resultierte Produktivität und Kostenersparnisse sind evident. Eine sehr hohe Dynamik der Inspire-Maschine von Eagle(Höchstgeschwindigkeit 350 m/min und 6G Beschleunigung) unterstützt die Produktivität entscheidend mit.

Drittens:Materialstärken ab 20 Millimeter: Für diesen Bereich der Materialstärke gelten die gleichen Schlussfolgerungen wie für den Bereich bis etwa 20 Millimeter, jedoch mit einem wichtigen Unterschied. In der Praxis werden diese Materialstärken bis jetzt fast immer mit Laserbrennschneidverfahren (O2) geschnitten. Die 30-Kilowatt-Lasertechnologie von Eagle öffnet für die Materialstärken, welche größer als 20 Millimeter sind, einen komplett neuen Technologiebereich. Die Steigerung der Schneidgeschwindigkeiten von 400 Prozent ist bereits Realität.

Eagle zeigt auch auf der Blechexpo 2021 die neue Inspire 1530 mit 30 Kilowatt.
Eagle zeigt auch auf der Blechexpo 2021 die neue Inspire 1530 mit 30 Kilowatt.
(Bild: Eagle)

Ein abgestimmtes Gesamtsystem ist wichtig

Wer die Potenziale von Hochleistungslasermaschinen für sich erschließen will, der sollte bei seiner Investitionsentscheidung viele Faktoren beachten. Denn die Abhängigkeiten zwischen Prozessgestaltung, Maschine und Nutzungsprofil sind entscheidend. Hochleistungslasermaschinen ermöglichen eine optimale Wirtschaftlichkeit, doch realisieren lässt sich diese nur in einem abgestimmten Gesamtsystem. Eagle unterstützt Kunden dabei, um gemeinsam die richtige Lösung für den individuellen Anwendungsfall zu finden.

Eagle auf der Blechexpo 2021: Halle 5, Stand 5305

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