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Eine Kombination unterschiedlicher Schneidverfahren und Bearbeitungstechnologien erzeugt viele Vorteile

Mit multifunktionalen Anlagenlösungen Qualität steigern und Kosten reduzieren

Moderne Schneidsysteme bieten vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten und helfen so noch produktiver zu werden. Für prozesssichere und reproduzierbare Ergebnisse beim Schneiden, Bohren oder Markieren sorgen zusätzliche Technologien

Publiziert 17.11.2021 | Erich Wörishofer

Höher, schneller, weiter. Der olympische Gedanke ist in abgewandelter Form auch in der metallverarbeitenden Industrie gefragt. Viele Unternehmen vertrauen auf immer vielseitigere Schneidsysteme, um dem Druck des Marktes nach mehr Individualität und Qualität bis hinunter zu Losgröße 1 mit einer effizienteren und flexibleren Produktion zu begegnen. Mit entsprechenden Lösungen können Bleche, Rohre, Profile und Behälterböden an nur einer Anlage mit verschiedenen Schneidverfahren multifunktional, präzise und prozesssicher bearbeitet werden.

Die Bemessungsgrundlagen bei der Bewertung der Produktion sind einheitlich: es geht um Fertigungsgeschwindigkeit, Qualität und auch um Produktionskosten. Das ist in der metallverarbeitenden Industrie nicht anders, wie in anderen produzierenden Branchen. Bei der Auswahl der richtigen Technologien ist die Flexibilität ein weiteres Kriterium, schließlich gilt es auf sich verändernde Kundenbedürfnisse zu reagieren, das Portfolio bei Bedarf anzupassen, sich vorausschauend breit aufstellen zu können. Schon seit vielen Jahren müssen Metallbauunternehmen den Spagat meistern, bei gleichbleibender Qualität immer schneller, immer individuellere Bauteile produzieren zu können.

Um für diese stetig zunehmenden Herausforderungen gewappnet zu sein, setzen Entscheider vermehrt auf multifunktionale Schneidlösungen, die eine Vielzahl von Vorteilen vereinen: Kombinierte Anlagenlösungen können an einem CNC-Schneidsystem unterschiedlichste Bearbeitungsoptionen für verschiedenste Geometrien vollautomatisch kombinieren. So sind Technologien zum Schneiden von präzisen Löchern und Konturen, Anarbeiten von Schweißnahtvorbereitungen sowie Bohren, Senken, Gewinden, Markieren, Körnen oder Scannen kombinierbar. Diese Optionen lassen sich flexibel zur Bearbeitung von Blechen, Rohren, Profilen oder Behälterböden nutzen – als reine Spezialisten oder in Kombigeräten. Mit modernen Fasenaggregaten lassen sich sogar Träger von drei Seiten und Klöpperböden bis unter die Krempe bearbeiten. Auch unterschiedliche Schneidverfahren können auf einer Anlage vereint werden: so sind weltweit vielfach Schneidzentren zur Bearbeitung mittels Plasma-, Autogen-, Laser- oder Wasserstrahltechnologie in unterschiedlichen Spielformen im Einsatz – für 2D-Schnitte oder auch 3D-Bearbeitungen. Dabei schaffen diese Alleskönner nicht nur die nötige Flexibilität, sie helfen Anwendern auch dabei, massiv Produktionszeit und somit Produktionskosten einzusparen. Denn wer an einer Anlage aus einem Blech Konturen ausschneidet, Fasen anarbeitet und auch noch Bohrlöcher und Gewinde einbringt, dem entfällt einiges Aufwand: kein Materialhandling mehr zwischen einzelnen Maschinen, kein Transport zum oder vom Zwischenlager zwischen den Bearbeitungsschritten, kein mehrmaliges Aufspannen, Einrichten und Abarbeiten. Lediglich einmaliges Beladen, Bearbeiten und Entladen – fertig. Die Zeitersparnis ist dabei von Fall zu Fall unterschiedlich. Aber über das Jahr verteilt enorm. Das heißt: Mitarbeiter werden nicht mehr gebunden mit weniger produktiven Tätigkeiten; sind frei, um ihre Qualifikationen gewinnbringender einzusetzen.

Eine Anlage für viele Bearbeitungsoptionen
Beispiel 3D-Plasmaschneidanlage MG: die flexible Anlage kann Bleche, Rohre, Profile und Behälterböden prozesssicher bearbeiten. Ähnliche Flexibilität ist auch mit anderen Schneidverfahren möglich.

Die Kunst der Prozesssicherheit bei jeder Technologie

Die Kunst bei multifunktionalen Schneidanlagen ist dabei, diese auch während des kompletten Maschinenlebens – auch im Mehrschichtbetrieb – mit gleichbleibend hoher Qualität zu betreiben und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Verschiedene Schneidverfahren für den 2D-Zuschnitt, die automatisierte Schweißnahtvorbereitung beim Fasenschneiden oder weitere Optionen zum Bohren, Gewindeschneiden oder Markieren sind nicht ohne weiteres ohne Qualitätseinbußen auf unterschiedlichen Geometrien und Halbzeugen verwendbar. MicroStep hat hierfür eine Vielzahl von Technologien entwickelt und weltweit vielfach im Einsatz, damit CNC-Schneidsysteme prozesssicher und präzise ihre flexiblen Stärken ausspielen können. Davon profitieren kleine und mittelständische Metallbaubetriebe sowie auch große Unternehmen wie Bosch, Doppelmayr, GEA oder stürmsfs.

Allen voran von MicroSteps ACTG®-Technologie: die patentierte, automatische Kalibriereinheit „Automatic Calibration of Tool Geometry“ stellt sicher, dass beim Einsatz von Rotatortechnologie beim Drehen und Kippen die Brennerspitze immer exakt in die gewünschte Position verfährt. ACTG® reduziert die Notwendigkeit einer mechanischen Rejustierung des Fasenkopfes und reduziert damit – z. B. im Falle einer Kollision – die Rüstzeit der Maschine von mehreren Stunden auf einige Minuten. „Beim Thema Fasenschneiden in dieser Qualität hat MicroStep ein Alleinstellungsmerkmal, die für das Roboterschweißen erforderlichen Toleranzen einzuhalten“, sagt Walter Eberle, stv. Produktionsleiter Fertigungsplanung bei der Doppelmayr Seilbahnen GmbH. Doppelmayr arbeitet seit rund zwei Jahrzehnten im Bereich Zuschnitt mit MicroStep zusammen.

Das Kalibriersystem kommt auch bei der Vermessung und Justierung weiterer Werkzeuge zum Einsatz – beispielsweise bei der Verwendung eines Bohrsupports. ACTG ® vermisst exakt die Werkzeuge und schafft somit die Grundlage, um bei der Abstandsmessung zwischen Bohrloch und Außenkontur die Breite der Schnittfuge genau zu berücksichtigen. Zum anderen ermittelt die Kalibriereinheit den Offset zwischen Brenner und Bohrwerkzeug. Beides Basis für dauerhaft exakte Bohrlöcher, Gewinde und Senkungen.

Automatisierte Schweißnahtvorbereitung steigert Produktivität

Mit weiteren Lösungen wird bei der automatisierten Schweißnahtvorbereitung passgenau auf den jeweiligen Schneidprozess (Autogen, Plasma, Laser, Wasserstrahl) die Präzision maximiert und dauerhaft stabilisiert. Die Aufgabe dieser intelligenten und teils selbstlernenden Systeme ist es unter anderem, die technologiebedingte Ungenauigkeiten auszugleichen sowie die Material-Oberfläche und deren Abstand zum Fasenaggregat exakt zu erfassen.

Folgende Technologien stehen je nach Schneidverfahren zur Auswahl, um die gewünschte Fase (V positiv/negativ, Y positiv/ negativ, X oder K) anzubringen: ein Laserrotator für Fasenschnitte bis 45°, ein Plasmarotator für Fasenschnitte bis 52°, ein Autogenrotator für Fasenschnitte bis 60° sowie ein Wasserstrahlrotator für Fasenschnitte bis 45°.

„Wir hatten von Beginn an den Eindruck, dass wir ein Fasenaggregat und Bohrwerk kriegen, das State-of-the-Art und technologisch führend ist. Die Anlage ist sehr produktiv und sie ist auch prozesssicher.“

Marcel Meier

Bereichsleiter Beschaffung / Unternehmensentwicklung | stürmsfs AG

Zudem können bei Plasma-, Laser- und Autogenrotatoren mithilfe eines Multifunktionsscanners und MicroSteps ABP®-Technologie auch im Nachgang noch Fasen an bereits geschnittene Bauteile angebracht werden. Das erprobte System ist eine kostengünstige Alternative zum Roboter, reduziert wie auch das direkte Anbringen von Schweißkanten mittels CNC-Maschine die manuelle Nacharbeit und hilft Material sowie Betriebskosten einzusparen. „Wir hatten von Beginn an den Eindruck, dass wir ein Fasenaggregat und Bohrwerk kriegen, das State-of-the-Art und technologisch führend ist. Die Anlage ist sehr produktiv und sie ist auch prozesssicher“, bestätigt Marcel Meier, Bereichsleiter Beschaffung / Unternehmensentwicklung bei stürmsfs AG.

Lösungen, um beim Materialhandling keine Zeit zu verlieren

Mit den immer präziser werdenden Werkzeugen und prozesssicheren Systemen werden die Anlagen immer schneller. Der begrenzende Faktor wird zunehmend das Materialhandling. Die halbmanuelle Be- und Entladung der Werkstücke nimmt meist deutlich mehr Zeit in Anspruch, als durch den Bearbeitungsprozess gewonnen werden kann. Automatisierte und vielseitige Materialhandlingsysteme können hier Schritt halten und sind nützliche Helfer, um die Effizienz zusätzlich auf ein neues Level zu heben. Beispielsweise das MSLoop-System, ein im Paternoster-Prinzip verfahrendes Wechseltischsystem aus mehreren Schneidrosten, das den Durchsatz von CNC-Schneidanlagen maßgeblich erhöht, da die Anlage das gleichzeitige Laden, Schneiden und Entladen in separaten Zonen ermöglicht. Oder eine noch höhere Stufe der Automation durch die Einbindung des Blechladesystems MSLoad in Verbindung mit einem Wechseltisch sowie dem Lagersystem MSTower und dem Teilesortiersystem MSSort. Je nach Anforderung können Produzenten somit das jeweils passende System für sich nutzen und gewinnbringend einsetzen. Für eine flexiblere, schnellere und stabilere Fertigung mit nur einer Anlagenlösung.

Maximale Effizienz mit Automationslösungen

MicroSteps MSLoop-System beim australischen Schiffsbauprojekt ANI. Mehr erfahren unter Australische Schiffswerft investiert in hocheffiziente Lösung

EXTRA: SCHNEIDVERFAHREN IM ÜBERBLICK

Schweißnahtvorbereitungen mit Plasma-, Laser-, Autogen- oder Wasserstrahltechnologie In der metallverarbeitenden Industrie sind vier Schneidtechnologien maßgeblich: Plasmaschneiden, Laserschneiden, Autogenschneiden und Wasserstrahlschneiden. Dabei hat jedes Schneidverfahren seine Berechtigung, seine Einsatzgebiete, seine Stärken und Schwächen. Durch die Kombination bestimmter Technologien können Stärken zusammengebracht und CNC-Anlagen noch flexibler gehandhabt werden. So sind beispielsweise Kombianlagen aus Plasma- und Autogentechnologie oder auch in Verbindung mit Wasserstrahltechnologie weltweit bei vielen Unternehmen im Einsatz. Hier ein kurzer Überblick über die Verfahren:

Autogenschneiden: wirtschaftliche Methode für mittlere und höhere Baustahldicken

Das autogene Brennschneiden hat seine Stärken im mittleren und größeren Materialdickenbereich und kann Werkstoffe bis 300 mm trennen. Die Investition- und Verschleißteilkosten sind vergleichsweise gering. Das thermische Trennverfahren ist lediglich für Baustahl geeignet, hat einen großen Wärmeeintrag ins Material und Einbußen bei der Schnittqualität.

Mehr zum Brennschneiden

Plasmaschneiden: Leitfähige Materialien hochwertig und effizient im dünnen und mittleren Materialstärkenbereich bearbeiten

Mit der Plasmatechnologie können alle leitfähigen Materialien wie Baustahl, Edelstahl und Aluminium im dünnen und mittleren Materialstärkebereich effizient bearbeitet werden. Die Qualität ist sehr hoch, die Werkstoffe können nahezu nachbearbeitungsfrei geschnitten werden. Die Technologie ist deutlich schneller als Autogen, bietet hohe Flexibilität bei Materialarten und Materialstärken und die Möglichkeit zur Automatisierbarkeit. Die Schnittfuge ist etwas breiter als beim Laser, bei feinsten Innenkonturen gibt es Einschränkungen. Zudem ist die Technologie sehr laut.

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Laserschneiden: Verschiedene Materialien mit dünneren Dicken schnell und präzise bearbeiten

Das Laserschneiden steht für Präzision, Geschwindigkeit und geringen Wärmeeintrag und hat seine Stärken vor allem im Dünnblechbereich. Mit Lasertechnologie können Metalle ebenso wie Kunststoffe, Holz, Papier oder auch Verbundwerkstoffe geschnitten werden. So sind sehr kleine Löcher, schmale Stege und spitzwinklige Geometrien möglich. Im Vergleich zu anderen Prozessen sind die Investitions- und Betriebskosten ungleich höher und der Blechdickenbereich, der wirtschaftlich bearbeitet werden kann, ist eingeschränkt. Auch wenn die Entwicklung hier schnell voranschreitet und zunehmend höhere Materialstärken mit 20 mm und mehr wirtschaftlich geschnitten werden können.

Mehr zum Laserschneiden

Wasserstrahlschneiden: Alles-Schneider ohne thermische Einwirkung

Wasserstrahlschneiden ist im Gegensatz zu den anderen Trennverfahren ein kalter Schneidprozess und bringt somit keine thermische Einwirkung ins Material. Diese Schneidtechnik besticht durch enorme Präzision mit winkelgenauen Schnitten und der Möglichkeit unterschiedlichste Werkstoffe zu bearbeiten. Die Technologie ist allerdings deutlich langsamer und erfordert viel Aufwand beim Unterhalt durch Entsorgung von Wasser und Abrasiv oder durch Wassereinwirkung auf Maschinenkomponenten.

Mehr zum Wasserstrahlschneiden

Erich Wörishofer

ist Content Creator bei MicroStep Europa. Er hat jahrelange Erfahrung als Redakteur in den Bereichen Tageszeitung und im PR und lebt nun seine Leidenschaft für Wortakrobatik und ausführliche Recherche bei MicroStep aus. Er ist im ständigen Austausch mit unseren Technologieexperten und besucht für Interviews und Videos unsere Kunden vor Ort.