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Bauteile in der Industrie müssen einerseits von hoher Qualität sein, auf der anderen Seite sollen sie aber auch einfach, schnell und vor allem kostengünstig erzeugt werden. Für die Erstellung dieser Bauteile kommen unterschiedliche Schneidverfahren zum Einsatz. Je nach Zweck weisen sie dabei unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. Die nachstehenden drei Verfahren kommen dabei besonders häufig zur Anwendung.
Schneidverfahren #1: Wasserstrahlschneiden
Bereits im 19. Jahrhundert wurde die Kraft des Wassers im Bergbau dazu verwendet, um Kies- und Tobablagerungen effektiver zu schürfen. Seitdem hat sich die Technik erheblich weiterentwickelt.
Moderne Wasserstrahlschneider sind in der Lage, viele unterschiedliche Materialien exakt und schnell zu schneiden. Das Prinzip dieser Maschinen ist im Grunde genommen sehr einfach: Wasser wird in einem Wassertank aufbewahrt. Dieses wird mit einem Hochdruckstrahl direkt auf das zu schneidende Material gebracht und schneidet daraufhin das Material. Mit Hilfe einer CNC Steuerung können damit auch extrem harte Materialien wie beispielsweise Saphir auf den Mikrometer genau geschnitten werden. Das Wasser arbeitet dabei wesentlich exakter als vergleichbare mechanische Anlagen.
Neben Saphir können mit dem Wasserstrahlschneider zahlreiche andere Materialien wie beispielsweise Aluminium, Gestein, Glas, Holz, Keramik, Stahl und Titan zerschnitten werden. Dabei können auch dünne Stege mit einer Breite von unter einem Millimeter erzeugt werden, ohne dass es zu Mikrorissen kommt.
Da sich weder Staub noch Dämpfe bilden, ist das Verfahren sehr umweltfreundlich. Das zum Schneiden verwendete Wasser und abrasive Materialien können einfach entsorgt werden.
Die Investitionskosten für eine Anlage sind in den letzten Jahren deutlich gesunken. Durch die Mehrkopftechnik kann der Wasserstrahlschneider darüber hinaus äußerst wirtschaftlich betrieben werden.
Doch wo Licht ist, da ist natürlich auch Schatten. Zu den Nachteilen beim Wasserstrahlschneiden gehört vor allem die vergleichsweise niedrige Schneidgeschwindigkeit. Das spielt vor allem bei der Fertigung von größeren Serien eine wichtige Rolle. Überall dort, wo direkter Kontakt mit Wasser oder eine hohe Luftfeuchtigkeit vermieden werden muss, ist das Verfahren ebenfalls nicht geeignet.
Schneidverfahren #2: Plasmaschneiden
Beim Plasmaschneider erfolgt das Trennen der Materialien durch einen Lichtbogen. Ein Gasstrahl im Plasmazustand bringt das Material zum Schmelzen und bläst es aus der Fuge. Dabei wird das Plasmagas durch eine Düse geleitet und mit dem Lichtbogen an der Spitze eingeschnürt.
Das Gas ist dabei hoch erhitzt und der Plasmastrahl trifft mit einer Temperatur von etwa 30.000 Grad Celsius und einer sehr hohen Geschwindigkeit auf das jeweilige Material. Bei der sogenannten Rekombination wird Wärme an das Werkstück abgegeben, das Material schmilzt und wird durch das Gas aus der Schnittfuge herausgetrieben.
Das Plasmaschneiden zählt zu den wirtschaftlichsten Schneidverfahren im Stahlbereich. Es ist damit möglich, alle elektrisch leitfähigen Metalle zu schneiden. Die Arbeiten lassen sich dabei zu einem hohen Grad automatisieren. In den meisten Fällen ist relativ wenig Nachbearbeitung erforderlich. Lediglich leichte Anhaftungen von Schlacke müssen entfernt werden.
Im Gegensatz zu anderen Verfahren sind auch keine bestimmten Anforderungen an die nähere Umgebung erforderlich. Auch rostiger Stahl und ölige Oberflächen können beim Plasmaschneiden bearbeitet werden.
Die Schnittqualität ist zwar gut, kann aber nicht mit Wasserstrahl- oder Laserschneidern mithalten. Vor allem ist sie nicht so konstant wie bei anderen Verfahren. Zu den größten Nachteilen zählen darüber hinaus der hohe Stromverbrauch, die enorme Staubbelastung und die Lärmentwicklung.
Schneidverfahren #3: Laserschneiden
Die Entwicklung von neuen technologischen Möglichkeiten ist der Motor der Industrie. So auch bei den Schneidverfahren. Seit rund zwei Jahrzehnten kommt die immer noch junge Lasertechnik zum Einsatz und gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung. Mit diesem innovativen Verfahren ist es heute beispielsweise möglich, Metall exakt und ohne Kraftaufwand zu schneiden.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip dabei: Ein Laserstrahl trifft auf die Oberfläche des jeweiligen Materials und sorgt durch seine extreme Hitze für eine Schmelzung. Innerhalb der Kategorie Laserschneiden wird jedoch zwischen verschiedenen Varianten unterschieden. Zu den häufigsten davon zählen das Rohrlasern, sowie die 2D- und 3D-Laserbearbeitung.
Ein großer Vorteil des Laserschneidens sind die äußerst präzisen Schnitte. So können exakte Kopien auf den Millimeter genau hergestellt werden. Die Schnittkanten, die mit dem Laser geschnitten wurden, müssen nicht mehr nachbearbeitet werden.
Mit dem Laser können viele unterschiedliche Materialien wie Holz, Plastik, Gummi, Keramik und verschiedene Metalle geschnitten werden. Ein Wechsel des Werkzeuges ist beim Laserschneiden nicht erforderlich. Das führt zu besonders geringen Rüstzeiten der Maschine. In den nächsten Jahren ist mit einer erheblichen Weiterentwicklung von Laserschneidern zu rechnen.
Gegen das Laserschneiden sprechen in erster Linie die hohen Kosten. Das betrifft sowohl die Anschaffung der Maschinen als auch den laufenden Energieverbrauch. In den letzten Jahren haben sich die Stromkosten allerdings bereits erheblich reduziert. Das Laserschneiden funktioniert nicht in allen Fällen gleich gut. Je dicker das Material ist, desto schwieriger wird auch der Schneidevorgang.
