Aluminium-Laserschneider

Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden: Kombination zweier großartiger Technologien? Oder sind sie einzeln am besten? Wie immer hängt die Antwort davon ab, welche Aufgaben in der Werkstatt anstehen, welche Materialien am häufigsten verarbeitet werden, wie hoch die Fähigkeiten der Bediener sind, und letztendlich das verfügbare Ausrüstungsbudget.
Laut einer Umfrage unter den wichtigsten Anbietern der einzelnen Systeme lautet die kurze Antwort, dass Wasserstrahlen kostengünstiger und hinsichtlich der zu schneidenden Materialien vielseitiger sind als Laser. Von Schaum bis zu Lebensmitteln weisen Wasserstrahlen eine außergewöhnliche Flexibilität auf. Andererseits Andererseits bieten Laser eine unübertroffene Geschwindigkeit und Präzision bei der Herstellung großer Mengen dünnerer Metalle mit einer Dicke von bis zu 1 Zoll (25,4 mm).
Im Hinblick auf die Betriebskosten verbrauchen Wasserstrahlsysteme abrasives Material und erfordern Pumpenmodifikationen. Faserlaser haben höhere Anschaffungskosten, aber niedrigere Betriebskosten als ihre älteren CO2-Verwandten;Sie erfordern möglicherweise auch eine stärkere Schulung des Bedieners (obwohl moderne Steuerschnittstellen die Lernkurve verkürzen). Das bei weitem am häufigsten verwendete Wasserstrahlstrahlmittel ist Granat. In seltenen Fällen kommt es bei der Verwendung abrasiverer Substanzen wie Aluminiumoxid zu einem stärkeren Verschleiß des Mischrohrs und der Düse .Bei Granat können Wasserstrahlkomponenten 125 Stunden lang schneiden;Mit Aluminiumoxid halten sie möglicherweise nur etwa 30 Stunden.
Letztendlich sollten die beiden Technologien als komplementär angesehen werden, sagt Dustin Diehl, Produktmanager für die Laserabteilung von Amada America Inc. in Buena Park, Kalifornien.
„Wenn Kunden über beide Technologien verfügen, haben sie viel Flexibilität bei der Angebotsabgabe“, erklärte Diehl. „Sie können für jede Art von Arbeit bieten, weil sie über diese beiden unterschiedlichen, aber ähnlichen Tools verfügen und für das gesamte Projekt bieten können.“
Beispielsweise führt ein Amada-Kunde mit zwei Systemen das Stanzen mit einem Laser durch. „Direkt neben der Abkantpresse befindet sich ein Wasserstrahl, der hitzebeständige Isolierung schneidet“, sagt Diehl. „Sobald das Blech gebogen ist, wird die Isolierung eingelegt und gebogen nähen Sie es noch einmal und säumen oder versiegeln Sie es.Es ist ein hübsches kleines Fließband.“
In anderen Fällen, fuhr Diehl fort, sagten die Geschäfte, sie wollten ein Laserschneidsystem kaufen, glaubten aber nicht, dass sie viel Arbeit auf sich nehmen würden, um die Ausgaben zu rechtfertigen. „Wenn Sie hundert Teile herstellen und es ein Ganzes braucht Tag werden wir sie den Laser anschauen lassen.Wir können die Blechbearbeitung in Minuten statt in Stunden durchführen.“
Tim Holcomb, Anwendungsspezialist bei OMAX Corp. Kent, Washington, der eine Werkstatt mit etwa 14 Lasern und einem Wasserstrahl betreibt, erinnert sich an ein Bild, das er vor Jahren bei einem Unternehmen sah, das Laser, Wasserstrahlen und Drahterodieren einsetzt.Poster. Auf dem Poster werden die besten Materialien und Stärken aufgeführt, mit denen jeder Maschinentyp umgehen kann – die Liste der Wasserstrahlen stellt die anderen in den Schatten.
„Letztendlich „sehe ich, dass Laser versuchen, in der Wasserstrahlwelt zu konkurrieren und umgekehrt, und sie werden außerhalb ihres jeweiligen Fachgebiets nicht gewinnen“, erklärt Holcomb. Er wies auch darauf hin, dass „wir es können, da es sich beim Wasserstrahl um ein Kaltschneidesystem handelt.“ Profitieren Sie von mehr medizinischen oder verteidigungstechnischen Anwendungen, da wir keine Hitzeeinflusszone (HAZ) haben – wir sind Mikrojet-Technologie.Minijet-Düsen- und Mikrojet-Schneiden „Bei uns hat es richtig Fahrt aufgenommen.“
Während Laser das Schneiden von weichem schwarzem Stahl dominieren, ist die Wasserstrahltechnologie „wirklich das Schweizer Taschenmesser der Werkzeugmaschinenindustrie“, behauptet Tim Fabian, Vizepräsident für Marketing und Produktmanagement bei Flow International Corp. in Kent, Washington. Mitglied von Shape Technology Group. Zu seinen Kunden gehört Joe Gibbs Racing.
„Wenn man darüber nachdenkt, hat ein Rennwagenhersteller wie Joe Gibbs Racing weniger Zugang zu Lasermaschinen, weil er oft eine begrenzte Anzahl von Teilen aus vielen verschiedenen Materialien, darunter Titan, Aluminium und Kohlefaser, schneidet“, erklärte Fabian Road. „Eins Zu den Anforderungen, die sie uns erklärten, gehörte, dass die Maschine, die sie verwendeten, sehr einfach zu programmieren sein musste.Manchmal stellt ein Bediener ein Teil aus 6,35 mm starkem Aluminium her und montiert es an einem Rennwagen, entscheidet dann aber, dass das Teil aus Titan, einer dickeren Kohlefaserplatte oder einer dünneren Aluminiumplatte hergestellt werden soll. ”
Bei einem herkömmlichen CNC-Bearbeitungszentrum seien „diese Änderungen erheblich“, fuhr er fort.Der Versuch, die Gänge von Material zu Material und von Teil zu Teil zu ändern, bedeutet, Messerköpfe, Spindelgeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten und Programme zu ändern.
„Eines der Dinge, die sie uns wirklich dazu gedrängt haben, Wasserstrahl zu verwenden, war die Erstellung einer Bibliothek der verschiedenen von ihnen verwendeten Materialien. Sie mussten also nur ein paar Mausklicks ausführen und sie von ¼“ Aluminium auf ½“ umstellen lassen [12.7.] „Millimeter Carbonfaser“, fuhr Fabian fort. „Noch ein Klick, sie wechseln von ½“ Carbonfaser zu 1/8″ [3,18 mm] Titan.“Joe Gibbs Racing verwendet „viele exotische Legierungen und Dinge, die normale Kunden normalerweise nicht verwenden.“Deshalb haben wir viel Zeit damit verbracht, mit ihnen zusammenzuarbeiten, um Bibliotheken mit diesen fortschrittlichen Materialien zu erstellen.Mit Hunderten von Materialien in unserer Datenbank gibt es für Kunden einen einfachen Prozess, ihre eigenen einzigartigen Materialien zu ergänzen und diese Datenbank weiter zu erweitern.”
Ein weiterer High-End-Benutzer des Flow-Wasserstrahls ist Elon Musks SpaceX. „Wir haben bei SpaceX eine ganze Reihe von Maschinen, um Teile für Raketenschiffe herzustellen“, sagte Fabian. Ein anderer Hersteller von Luft- und Raumfahrtexplorationen, Blue Origin, nutzt ebenfalls die Flow-Maschine.“ Sie Sie machen aus nichts 10.000;Sie machen eines davon, fünf davon, vier davon.“
Für ein typisches Geschäft gilt: „Immer wenn Sie einen Auftrag haben und 5.000 ¼“ von etwas aus Stahl benötigen, wird ein Laser kaum zu schlagen sein“, betont Fabian.„Aber wenn Sie zwei Stahlteile, drei Aluminiumteile, Fertigteile oder vier Nylonteile benötigen, würden Sie wahrscheinlich nicht in Betracht ziehen, einen Laser anstelle eines Wasserstrahls zu verwenden. Mit dem Wasserstrahl können Sie jedes Material schneiden, von dünnem Stahl bis 6 Zoll bis 8″ [15,24 bis 20,32 cm] dickes Metall.
Mit seinen Laser- und Werkzeugmaschinensparten hat Trumpf ein klares Standbein im Laser- und konventionellen CNC-Bereich.
In dem schmalen Fenster, in dem sich Wasserstrahl und Laser am wahrscheinlichsten überlappen – die Metalldicke beträgt knapp über 1 Zoll [25,4 mm] – behält der Wasserstrahl eine scharfe Kante.
„Bei sehr, sehr dicken Metallen – 1,5 Zoll [38,1 mm] oder mehr – kann ein Wasserstrahl nicht nur eine bessere Qualität liefern, sondern ein Laser ist möglicherweise auch nicht in der Lage, das Metall zu bearbeiten“, sagte Brett Thompson, Manager für Lasertechnologie und Vertrieb Beratung. Danach ist der Unterschied klar: Nichtmetalle werden wahrscheinlich mit einem Wasserstrahl bearbeitet, während der Laser für jedes Metall mit einer Dicke oder Dicke von 1 Zoll ein Kinderspiel ist. Das Laserschneiden ist viel schneller, insbesondere bei dünneren Metallen und/oder härtere Materialien – zum Beispiel Edelstahl im Vergleich zu Aluminium.“
Bei der Teilebearbeitung, insbesondere bei der Kantenqualität, gewinnt der Wasserstrahl erneut an Vorteil, wenn das Material dicker wird und die Wärmezufuhr eine Rolle spielt.
„Hier könnte der Wasserstrahl einen Vorteil haben“, gab Thompson zu. „Die Bandbreite an Dicken und Materialien übertrifft die eines Lasers mit einer kleineren Wärmeeinflusszone.“Obwohl das Verfahren langsamer ist als beim Laser, sorgt der Wasserstrahl dennoch für eine gleichbleibend gute Kantenqualität.Wenn Sie einen Wasserstrahl verwenden, erzielen Sie in der Regel auch eine sehr gute Rechtwinkligkeit – gleichmäßige Dicke in Zoll und überhaupt keine Grate.“
Thompson fügte hinzu, dass der Vorteil der Automatisierung im Hinblick auf die Integration in erweiterte Produktionslinien der Laser sei.
„Mit einem Laser ist eine vollständige Integration möglich: Laden Sie Material auf einer Seite ein und geben Sie es auf der anderen Seite des integrierten Schneid- und Biegesystems aus, und Sie erhalten ein fertig geschnittenes und gebogenes Teil.In diesem Fall ist der Wasserstrahl möglicherweise trotz eines guten Materialmanagementsystems immer noch eine schlechte Wahl, da die Teile viel langsamer geschnitten werden und man natürlich mit dem Wasser klarkommen muss.“
Thompson behauptet, dass Laser kostengünstiger im Betrieb und in der Wartung seien, weil „die verwendeten Verbrauchsmaterialien relativ begrenzt sind, insbesondere bei Faserlasern“.Allerdings „sind die indirekten Gesamtkosten von Wasserstrahlen aufgrund der geringeren Leistung und der relativen Einfachheit der Maschine wahrscheinlich niedriger.“Es hängt wirklich davon ab, wie gut die beiden Geräte konzipiert und gewartet sind.“
Er erinnert sich, dass, als Holcomb von OMAX in den 1990er-Jahren ein Geschäft betrieb, „immer wenn ich ein Teil oder einen Bauplan auf meinem Schreibtisch hatte, mein erster Gedanke war: ‚Kann ich das mit einem Laser machen?‘“ Doch bevor ich es wusste, waren wir es Immer mehr Projekte widmen sich Wasserstrahlen. Dabei handelt es sich um dickere Materialien und bestimmte Arten von Teilen. Aufgrund der Wärmeeinflusszone des Lasers können wir nicht in eine sehr enge Ecke gelangen.Es bläst aus der Ecke, wir würden also zu Wasserstrahlen tendieren – sogar zu dem, was Laser normalerweise tun. Dasselbe gilt für die Materialstärke.“
Während einzelne Blätter beim Laser schneller sind, sind zu vier Schichten gestapelte Blätter beim Wasserstrahl schneller.
„Wenn ich einen 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] großen Kreis aus 1/4″ [6,35 mm] Weichstahl schneiden würde, würde ich aufgrund seiner Geschwindigkeit und Genauigkeit wahrscheinlich den Laser bevorzugen.Finish – seitlich geschnittene Kontur – wird eher ein glasartiges Finish haben, sehr glatt.“
Aber um einen Laser mit dieser Präzision arbeiten zu lassen, fügte er hinzu: „Man muss ein Experte für Frequenz und Leistung sein.“Wir sind sehr gut darin, aber man muss es sehr streng wählen;mit Wasserstrahlen, zum ersten Mal, Erster Versuch.Mittlerweile verfügen alle unsere Maschinen über ein integriertes CAD-System. Ich kann ein Teil direkt an der Maschine entwerfen.“Das eignet sich hervorragend für die Prototypenerstellung, fügt er hinzu: „Ich kann direkt am Wasserstrahl programmieren, wodurch es einfacher wird, Materialstärken und Einstellungen zu ändern.“Die Berufseinstellungen und Übergänge seien „vergleichbar;Ich habe einige Übergänge bei Wasserstrahlen gesehen, die denen von Lasern sehr ähnlich sind.“
Jetzt ist der ProtoMAX von OMAX für kleinere Arbeiten, Prototypenbau oder Bildungszwecke – sogar für eine Hobbywerkstatt oder eine Garage – mit einer Pumpe und einem Rollentisch für einen einfachen Standortwechsel ausgestattet. Das Werkstückmaterial wird für ein leises Schneiden unter Wasser getaucht.
Was die Wartung betrifft: „Normalerweise kann ich jemanden in ein oder zwei Tagen mit dem Wasserstrahltraining ausbilden und ihn sehr schnell ins Feld schicken“, versichert Holcomb.
Die EnduroMAX-Pumpen von OMAX sind darauf ausgelegt, den Wasserverbrauch zu reduzieren und einen schnellen Umbau zu ermöglichen. Die aktuelle Version verfügt über drei dynamische Dichtungen. „Ich rate den Leuten immer noch, bei der Wartung jeder Pumpe vorsichtig zu sein, nicht nur bei meiner.“Es handelt sich um eine Hochdruckpumpe. Nehmen Sie sich also Zeit und trainieren Sie richtig.“
„Wasserstrahlen sind ein großartiges Sprungbrett für das Stanzen und die Fertigung, und vielleicht ist Ihr nächster Schritt ein Laser“, schlägt er vor. „Damit können Menschen Teile schneiden.Und die Abkantpressen sind ziemlich erschwinglich, sodass sie sie schneiden und biegen können.In einer Produktionsumgebung könnten Sie geneigt sein, einen Laser zu verwenden.“
Während Faserlaser die Flexibilität bieten, Nichtstahl (Kupfer, Messing, Titan) zu schneiden, können Wasserstrahlen aufgrund der fehlenden HAZ Dichtungsmaterialien und Kunststoffe schneiden.
Die Bedienung der aktuellen Generation der Faserlaser-Schneidanlagen „ist jetzt sehr intuitiv und der Standort der Produktion kann per Programm bestimmt werden“, sagte Diehl. „Der Bediener lädt einfach das Werkstück und drückt auf Start.“Ich komme aus der Werkstatt und im CO2-Zeitalter beginnt die Optik zu altern und sich zu verschlechtern, die Schnittqualität leidet, und wenn Sie diese Probleme diagnostizieren können, gelten Sie als ausgezeichneter Bediener.Heutige Fasersysteme sind Keksausstecher, sie verfügen nicht über diese Verbrauchsmaterialien und können daher ein- oder ausgeschaltet werden – egal, ob Teile geschnitten werden oder nicht.Es erfordert ein wenig Fachwissen des Bedieners.Dennoch denke ich, dass der Übergang vom Wasserstrahl zum Laser reibungslos und einfach verlaufen wird.“
Diehl schätzt, dass ein typisches Faserlasersystem unter Berücksichtigung des Strahlmittelverbrauchs (z. B. Granat) und geplanter Pumpennachrüstungen 2 bis 3 US-Dollar pro Stunde kosten kann, während Wasserstrahlsysteme etwa 50 bis 75 US-Dollar pro Stunde kosten.
Da die Kilowattleistung von Laserschneidanlagen immer weiter steigt, werden sie zunehmend zu einer Alternative zum Wasserstrahl in Materialien wie Aluminium.
„Wenn in der Vergangenheit dickes Aluminium verwendet wurde, hatte der Wasserstrahl den Vorteil“, erklärt Diehl. „Der Laser ist nicht in der Lage, durch so etwas wie 1″ Aluminium zu dringen. In der Laserwelt haben wir In dieser Welt wird es nicht lange scheitern, aber jetzt, mit Glasfasern mit höherer Wattzahl und Fortschritten in der Lasertechnologie, ist 1-Zoll-Aluminium kein Problem mehr.Wenn Sie einen Kostenvergleich für die Erstinvestition in die Maschine durchgeführt haben, sind Wasserstrahlen möglicherweise günstiger.Lasergeschnittene Teile können zehnmal so viele sein, aber Sie müssen sich in dieser Umgebung mit hohen Stückzahlen befinden, um die Kosten in die Höhe zu treiben.Wenn Sie mehr gemischte Teile mit geringem Volumen bearbeiten, kann das Wasserstrahlen einige Vorteile bringen, aber sicherlich nicht in einer Produktionsumgebung.Wenn Sie sich in einer Umgebung befinden, in der Sie Hunderte oder Tausende von Teilen verarbeiten müssen, handelt es sich nicht um eine Wasserstrahlanwendung.“
Die Steigerung der verfügbaren Laserleistung verdeutlicht die Tatsache, dass die ENSIS-Technologie von Amada bei ihrer Einführung im Jahr 2013 von 2 kW auf 12 kW gestiegen ist. Am anderen Ende der Skala ermöglicht die VENTIS-Maschine von Amada (vorgestellt auf der Fabtech 2019) ein breiteres Spektrum an Materialbearbeitung mit einem Strahl, der sich entlang des Durchmessers der Düse bewegt.
„Wir können verschiedene Techniken ausführen, indem wir uns hin und her, auf und ab, seitwärts oder in Form einer Acht bewegen“, sagte Diehl über VENTIS. „Eines der Dinge, die wir von der ENSIS-Technologie gelernt haben, ist, dass jedes Material eine Süße hat.“ Spot – eine Art, wie es gerne schneidet.Wir tun dies mit verschiedenen Arten von Mustern und Strahlformungen.Mit VENTIS geht es fast wie mit einer Säge hin und her;Während sich der Kopf bewegt, bewegt sich der Strahl hin und her, sodass man sehr glatte Streifen, eine hervorragende Kantenqualität und manchmal auch Geschwindigkeit erhält.“
Wie das kleine ProtoMAX-Wasserstrahlsystem von OMAX bereitet Amada ein „Fasersystem mit sehr geringem Platzbedarf“ für kleine Werkstätten oder „F&E-Prototyping-Werkstätten“ vor, die nicht in ihre Produktionsabteilung einbrechen möchten, wenn sie nur ein paar Prototypen herstellen müssen. ”