Anwendungsbereiche von Laserschneidmaschinen – Maschinenbauindustrie

Die Maschinenbauindustrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel: Die Losgrößen werden kleiner, die Strukturen komplexer, gleichzeitig verkürzen sich die Lieferzyklen.

Vor diesem Hintergrund werden die Mängel traditioneller Schneidemethoden immer deutlicher.

Beispielsweise eignen sich Brennschneiden und Plasmaschneiden zwar für Materialien unterschiedlicher Dicke, weisen aber auch einige gemeinsame Probleme auf:

Die Schnittgenauigkeit ist uneinheitlich, sodass ein Nachschleifen oder eine Nachbearbeitung zur Korrektur erforderlich ist.

Die Prozesse sind fragmentiert und erfordern nach dem Stanzen Nachbearbeitungen wie Bohren und Trimmen.

Eine hohe Abhängigkeit von Formen oder Vorrichtungen behindert die Herstellung vielfältiger Produktvarianten.

Diese Probleme treten selten isoliert auf; vielmehr verstärken sie sich gegenseitig und beeinflussen Produktionszykluszeiten, Prozesskoordination und endgültige Liefertermine.

Der Wert des Laserschneidens liegt in der Zusammenführung von Bearbeitungsschritten, die zuvor über mehrere Stufen verteilt waren, in der „Stanzphase“, wodurch Zwischenschritte reduziert und die Gesamteffizienz der Produktion verbessert werden.

Welche Anwendungsgebiete haben CNC-Laserschneidanlagen  in der Maschinenbauindustrie?

1. Blechbearbeitung für Werkzeugmaschinen- und Gerätegehäuse (Dünnbleche)

Blechbauteile wie Werkzeugmaschinengehäuse und Schutzabdeckungen erfordern typischerweise eine hohe Maßgenauigkeit und Montagepräzision.

Zu den Herausforderungen bei Stanzprozessen gehören:

Abhängigkeit von Chips, was zu langen Entwicklungszyklen führt;

Inkompatibilität mit kleinen Losgrößen oder häufigen Modellwechseln;

Zu den Vorteilen des Laserschneidens gehören:

Da keine Stanzformen benötigt werden, eignet es sich für die Fertigung mit hoher Produktvielfalt;

Hohe Positioniergenauigkeit der Bohrungen, was das anschließende Biegen und die Montage erleichtert;

Gleichbleibende Schnittkantenqualität, die einen direkten Übergang zum Lackierprozess ermöglicht;

In der tatsächlichen Produktion kann dies die Reaktionszeiten in der Forschung und Entwicklung deutlich beschleunigen.

2. Zuschnitt von Getriebekomponenten und Halterungen (Serienteile)

Diese Teile (wie z. B. Montageplatten und Steckverbinder) haben typischerweise einen geringen Stückwert, werden aber in großen Mengen hergestellt, wobei die Material- und Stanzkosten einen erheblichen Anteil der Gesamtkosten ausmachen.

Der Optimierungsansatz beim Laserschneiden beginnt üblicherweise mit der Materialausnutzung:

Verbesserung der Blechausnutzung durch Verschachtelung und gemeinsames Schneiden.

Um Materialverschwendung durch Abfallkanten zu reduzieren, können mehrere Teile in einem einzigen Layout kombiniert werden.

Bei geeigneten Bedingungen, bei denen der Lochdurchmesser der Blechdicke entspricht, kann das Laserschneiden auch kleine Löcher und komplexe Konturen bearbeiten, wodurch Bohr- und Fräsvorgänge entfallen.

Dies verbessert die Materialausnutzung und reduziert den direkten Materialverlust durch Ausschuss. Durch die Optimierung des Verarbeitungsablaufs in Kombination mit einem automatisierten Be- und Entladesystem kann ein einzelner Bediener mehrere Maschinen überwachen und eine kontinuierliche Produktion gewährleisten.

Bei stabilen Auftragsvolumina trägt dies zu einer besseren Anlagenauslastung bei und führt zu einer gleichmäßigeren Produktivität pro Zeiteinheit.

3. Verarbeitung von Bauteilen für Baumaschinen (mitteldicke bis dicke Bleche)

Die Strukturbauteile von Baumaschinen bestehen typischerweise aus 10–25 mm dickem Kohlenstoffstahl und weisen zahlreiche Befestigungslöcher und unregelmäßige Konturen auf.

Bei der traditionellen Brennschneidmethode treten hauptsächlich folgende Probleme auf:

Unzureichende Genauigkeit der Bohrlochpositionierung, Nachbohrung erforderlich;

Raue Schnittkanten, die vor dem Schweißen abgeschliffen werden müssen;

Die Vorteile des Laserschneidens in diesem Szenario zeigen sich besonders deutlich in den Bearbeitungsergebnissen:

Bei mittel- bis dünnwandigen Blechen lässt sich eine hohe Lochpositionsgenauigkeit erzielen.

Die Schnittkantenqualität ist stabiler, wodurch der Bedarf an Schleif- und Nachbearbeitungsarbeiten vor dem Schweißen reduziert wird.

Komplexe Konturen und Lochmuster können in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt werden, wodurch nachfolgende Bearbeitungsschritte reduziert werden.

Durch weniger Nachbearbeitungsschritte ist die gesamte Bearbeitungszeit in der Regel kürzer als beim herkömmlichen Brennschneiden oder Plasmaschneiden.

4. Stanzen von dicken Platten und großen Werkstücken für Schwerlastmaschinen

In Branchen wie dem Stahlbau und dem Bergbaumaschinenbau ist die Bearbeitung dicker Bleche und großformatiger Werkstücke ein entscheidender Schritt.

Zu den Hauptproblemen beim traditionellen Brennschneiden gehören: hoher Wärmeeintrag, der zu Verformungen führt, und schlechte Schnittkonsistenz.

Mit dem Fortschritt der Hochleistungslaser haben diese das traditionelle Brennschneiden in bestimmten Anwendungen mit mitteldicken bis dicken Blechen bereits ersetzt.

In der Praxis bedeutet dies:

Ein stabilerer Schneidprozess für komplexe Konturen oder kontinuierliche Bearbeitung.

Eine kleinere Wärmeeinflusszone, wodurch der Bedarf an Richtarbeiten reduziert wird;

Höhere Konsistenz in der Chargenproduktion;

Bei großen Platten (z. B. über 6 Meter) kann der Einsatz von Großformatgeräten den Bedarf an Spleißungen und wiederholter Positionierung verringern und dadurch die Gesamteffizienz der Verarbeitung verbessern.

Welche Vorteile bieten Faserlaserschneidmaschinen ?

1. Kürzere Lieferzeiten

Die Auswirkungen des Laserschneidens reichen über die Geschwindigkeit hinaus und umfassen auch Veränderungen in der Produktionsorganisation.

Keine Notwendigkeit zur Schimmelbildung.

Schnelle Produktwechsel;

Weniger Zwischenprozesse;

In Umgebungen mit einem hohen Auftragsmix lassen sich Produktionspläne leichter anpassen, und die Fähigkeit, auf Eilaufträge zu reagieren, wird deutlich verbessert.

2. Senkung der gesamten Herstellungskosten

Die Kostenvorteile des Laserschneidens ergeben sich hauptsächlich aus zwei Aspekten:

Materialausnutzung: Durch Verschachtelungsoptimierung und gemeinsames Schneiden wird die Blechausnutzung verbessert, wodurch die Materialkosten direkt gesenkt werden.

Arbeits- und Prozesskosten: Reduzierte Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen und Bohren; geringere Abhängigkeit von Fachkräften, was eine flexiblere Personalplanung ermöglicht; automatisierte Systeme minimieren manuelle Eingriffe.

Zusammengenommen tragen diese Faktoren dazu bei, die gesamten Herstellungskosten besser handhabbar zu machen.

3. Verbesserung der Produktqualität und -konsistenz

Bei der Massenproduktion ist Stabilität wichtiger als Präzision bei einzelnen Schnitten.

Zu den Vorteilen des Laserschneidens gehören:

Hohe Maßgenauigkeit, wodurch Montageanpassungen reduziert werden;

Gleichbleibende Schnittqualität, die das Schweißen erleichtert;

Hoher Automatisierungsgrad, wodurch menschliche Fehler reduziert werden;

Das Ergebnis ist eine geringere Nacharbeitsquote und ein besser kontrollierbarer Produktionsprozess.

Laserschneidlösungen für die Maschinenbauindustrie

Bei der Umstellung der Verarbeitung von Standardblechen auf mitteldicke bis dicke Platten oder große Strukturbauteile werden die Leistungsfähigkeit der Anlagen zu einem entscheidenden Faktor.

Bei der Bearbeitung von Baumaschinen oder Stahlbauteilen gehören beispielsweise folgende Herausforderungen zu den häufigsten:

Großformatige Platten, die mehrere Positionierungsvorgänge erfordern 

Ansammlung von Wärmeeinflusszonen beim Dickblechschneiden

Hohe Anforderungen an die Konsistenz bei der Chargenproduktion

Unter diesen Bedingungen muss die Ausrüstung gleichzeitig Folgendes bieten: ausreichend Bearbeitungsfläche, stabile Schneidleistung für dicke Bleche und strukturelle Stabilität für den Dauerbetrieb. Nehmen wir beispielsweise die GR – die für die Bearbeitung von großformatigen und dicken Blechen konzipiert ist – als Beispiel: Ihre Konstruktion ist auf anspruchsvolle Fertigungsszenarien ausgerichtet.

Die Verarbeitung großer Formate reduziert den Bedarf an Paneelverbindungen und wiederholter Positionierung. 

Die Stabilität beim Dickblechschneiden macht es besser geeignet für die kontinuierliche Produktion

Die modulare Bauweise ermöglicht zukünftige Erweiterungen

Bei diesen Anwendungen haben die Kapazität des Arbeitsbereichs und die Stabilität beim Schneiden dicker Bleche oft einen direkteren Einfluss auf die Gesamteffizienz der Produktion als die Schnittgeschwindigkeit allein.

Das Laserschneiden verändert nicht nur die Schneidemethode, sondern die gesamte Organisation des Produktionsprozesses.

Für Unternehmen der mechanischen Fertigung wird sich dieser Wandel letztendlich in besser kontrollierbaren Lieferterminen, einer gleichbleibenderen Produktqualität und einer transparenteren Kostenstruktur niederschlagen.

In der Praxis empfiehlt es sich, eine Verarbeitungslösung auszuwählen, die am besten zu Ihren Produktionsanforderungen passt. Dabei sollten Sie die tatsächlichen Betriebsbedingungen berücksichtigen und Prototypentests sowie eine Datenvalidierung durchführen.