Anlagen für Laserzuschnitt von Rohren: Beurteilen Sie die Bedeutung von Investitionen – technische Kriterien, Produktionsorganisation, Zielgruppen Märkte / Kunden

Der Laserzuschnitt von Rohren ist eine unverzichtbare Technologie für die Bearbeitung und den Zuschnitt von Rohren und Profilen auf industrieller Basis. Eine Rohrlaserbearbeitungsanlage bietet zahlreiche Möglichkeiten, inbesondere in Hinsicht auf innere Öffnungen, die oft nicht mit den herkömmlichen Produktionsmitteln herstellbar sind (sägen, fräsen, bohren usw.).
 

Es existiert eine Vielzahl von Materialien, die zugeschnitten werden können: es kann sich dabei um runde, eckige oder rechteckige, flache Rohre handeln, sowie offene Profile in L- oder U-Form, sowie Spezialanfertigungen. Die verwendeten Materialien entsprechen allen Nuancen von Stahl, wie auch allen rostfreien Metallen wie Aluminium, Kupfer und Messing.
 

Zahlreiche, sehr unterschiedliche Aktivitätsbereiche verwenden Rohre und Profile für die Konzipierung und die Herstellung ihrer Produkte, um zwei Bedingungen zu entsprechen:
 

• ein sehr ausgefeiltes Design, wie beispielsweise im Bereich von Stadtmöbeln, für Büros oder Innenräume, im Bereich des Bauwesens (Geländer, Zäune, Tore usw.), Bootszubehör und vielen anderen Sektoren.
   

• Technische Bedingungen bei der Konzipierung, u. a. für die Produktion von Anhängern oder landwirtschaftlichem Gerät, Spezialmaschinen, Herstellung von Industriebauten, im Energiesektor usw..

Auf der anderen Seite erlaubt die Freiheit bei der Herstellung mit einer Rohr-/Profilzuschnittanlage das Ausarbeiten technischer Verbindungen. Auf diese Weise können Rohr-Rohr- oder Rohr-Blech-Schnittstellen zusammengefügt werden oder vorab teilweise zusammengefügt werden, beispielsweise, bei der Herstellung von Schlitz-Zapfenverbindungen, von Rillensystemen, um ein Blech gleiten zu lassen, von Bügeln oder Nasen zur Befestigung oder Positionierung. Es handelt sich dabei um technische Lösungen für Entwickler, die eine Produktionssteigerung in den Phasen des mechanischen oder geschweißten Zusammensetzens erlauben.

Welche Aspekte müssen beachtet werden, bevor in eine Anlage für Laserzuschnitt von Rohren investiert wird? Wie kann die Kapazität in Hinsicht auf Präzision und Wiederholbarkeit der Maschinen beurteilt werden? Wie ist man produktiv, d. h. wie kann das Verhältnis von Einstellungszeit und Zuschnittzeit reduziert werden?

Im Rahmen dieses Artikels hat Metal-Interface Davide Rebessi, Product Manager bei Bystronic für Rohrmaschinen, befragt. Er teilt hier seine Erfahrungen in Hinsicht auf Problemstellungen, wie sie Herstellern und Subunternehmern im Bereich Rohre und Profile, begegnen.
 

Der Präzisionsverlust beim Zuschnitt durch eine Rohrlasermaschine hat seinen Ursprung in zwei Hauptfaktoren:

• Ein Rohr oder ein Profil ist nie vollständig gerade: d.h. es tritt ein „Biege“-Effekt auf.

  Je kleiner der Durchmesser / die Abmessungen der Rohre und Profile, desto stärker die Ausprägung des Phänomens. Beim Zuschnitt ist es daher kompliziert, das Rohr zu bearbeiten und gleichzeitig die Position der Öffnungen, insbesondere in Hinsicht auf die ausgeschnittenen Formen, zu beachten.

  

  
  Davide Rebessi präzisiert außerdem, dass „Rohrlaseranlagen mit einem „Laser-Scanning“ ausgestattet sein können, um die Durchbiegung des Rohres zu definieren und auf diese Weise den Weg des Laserkopfs zu korrigieren, um diesen so präzise je nach „Biege“-Effekt zu positionieren. Die Toleranz beträgt mehr oder weniger 0,2 mm.“
  
  Der Vorteil dieser Lösung durch das „Scanning“ ist eine Berechnung in Echtzeit und dadurch eine fast verlustfreie Produktion, im Gegensatz zu Systemen mit mechanischem Taster, die eine Abtastphase benötigen, und anschließend eine Einstellung durch den Maschinenbediener.
  
  Dann fügt Davide Rebessi hinzu, dass „leider das „Scanning“ der Rohre nur sehr selten auf Maschinen angeboten wird, die Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 150 mm zu schneiden. Und das, obwohl es bei dieser Größe noch wichtiger ist, als bei großen Durchmessern!“
   

• Der zweite Faktor steht in Verbindung mit dem Vorrücken des Rohrs während der Zuschnittphase, da dieses die Schnittpräzision negativ beeinflussen kann.
  
  Davide Rebessi erklärt, dass „um an Präzision zu gewinnen, müssen die Vibrationen reduziert werden und die einzige Art und Weise das zu erreichen ist, die Operation des Vorrückens des Rohrs von der des Laserzuschnitts zu trennen. Dies ist eine Wahl, die je nach Produktion und dem erwarteten Toleranzniveau getroffen werden muss. Was soll vorgezogen werden: die Qualität oder die Produktivität?“
   

Die Zuschnittgeschwindigkeit von Rohren und Profilen ist ein wichtiger Aspekt, sollte jedoch nicht dazu führen, dass die allgemeine Produktivität der Ausstattung außer Acht gelassen wird. In der Tat kann die Zeit für die Einstellungen bei Chargeneinführung die Produktivität sehr stark beeinflussen, u. a. für Industrieunternehmen, die mit kleineren und mittleren Serienproduktionen arbeiten. Das Verhältnis zwischen der Betriebszeit des Laserkopfs und der allgemeinen Zeit gibt einen interessanten Hinweis für die Leistungsbeurteilung.
 

• Einstellungszeit einer Anlage für Laserzuschnitt von Rohren / Profilen
  
  Wenn es sich bei der Produktion um Chargen kleinerer und mittlerer Serien handelt, ist es absolut wichtig, die Zeit, die für die Einstellung der Anlage benötigt wird, optimieren zu können. Sie ist im Übrigen häufig ausschlaggebender als der eigentliche Zuschnitt.
  
  Davide Rebessi betont die Notwendigkeit „die Vorbereitungs- und Startphasen der Herstellung maximal automatisieren zu können.“
  
  In dieser Hinsicht hebt er 3 Aspekte hervor, die automatisiert werden können, zumindest teilweise, in Industriebetrieben, die kleine und mittlere Serien produzieren:
  „Die Einstellung der Brennweite des Laserkopfs, das System zur Einspannung / Spannfutter, das sich allen zu produzierenden Rohr- und Profiltypen anpassen muss, und die Einstellung des Manipulators erlauben den Halt des Rohrs in der Maschine.“
   

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  Die Produktionsgeschwindigkeit der Rohrlasermaschine beim Zuschnitt
  
  Die Leistung der Laserquelle und die Geschwindigkeit, mit der die Achsen bewegt werden, sind natürlich die vorgängig zu untersuchenden klärenden Punkte.
   

  Nichtsdestotrotz erklärt Davide Rebessi, dass „auf Materialstärken von bis zu 3 mm, eine gleichzeitige Bewegung des Rohrs und des Laserstrahls eine Produktionssteigerung von 8 bis 10% erlauben. Ähnliches gilt auch für andere Aspekte, die im Detail noch analysiert werden sollten.“
   

• Der Produktionsfluss und die Optimierung des Aufstellungsortes der Rohrlaseranlage(n)
  
  Die Struktur der Werkstatt und der Raummangel können dazu führen, dass das Industrieunternehmen durch eine feste Konfiguration der Maschine behindert wird. Manchmal kann daher die Möglichkeit die Be- und Entladezone auszutauschen zu einer Verbesserung des Produktionsflusses führen.
  
  Mit einer Insel von mehreren Maschinen erlaubt die spiegelbildliche Aufstellung der Laserzuschnitte eine optimierte Steuerung der beiden Maschinen in derselben Zone. Ein einziger Bediener kann daher gleichzeitig die beiden Anlagen bedienen.
   

Abschließend möchten wir Ihnen eine kurze Zusammenfassung in Form einiger Fragen bieten, die Sie sich stellen sollten, um eine Liste mit Anforderungen an einen Rohrlaser zu erstellen:

• Um welche Produktionsarten handelt es sich: eigenes Produkt, Subunternehmen, Produktionsgröße usw.?

• Welche Durchmesser, Materialstärken, Profilformen, Rohrtypen usw. möchten Sie herstellen?

• Wie lauten die Erwartungen hinsichtlich Präzision, bzw. Toleranz?

• Soll die Lösung vorab über ein gemeinsames Interface mit einer Konzipierungssoftware verfügen?

• Treffen Sie eine Auswahl der Teile, die den voraussichtlichen Produktionsfluss darstellen. Vermeiden Sie von einem bestimmten Teil auszugehen, das eventuell wenig repräsentativ ist, selbst wenn dieses Teil aktuell Schwierigkeiten in der Produktion aufweist.

• Wie können Werkstatt und Produktionsflüsse organisiert werden, vor allem hinsichtlich des Beladens mit Rohstoffen und dem Entladen der zugeschnittenen Teile?

• Wie kann ich mich mit dieser neuen Rohrlaseranlage von meinen Konkurrenten abheben, insbesondere, wenn ich Subunternehmer bin? Welche Märkte und Kunden möchte ich entwickeln und ansprechen?