Nahezu alle Fertigungstechniken stehen seit jeher vor der Herausforderung, Werkstoffe schnell zu verarbeiten und dabei gleichzeitig präzise und wirtschaftlich zu sein. Zwei der am häufigsten eingesetzten Trennverfahren sind das Laserschneiden und das Plasmaschneiden, denen in der Metallverarbeitung jeweils ein großer Stellenwert zukommt. Beide Methoden haben sowohl Vorzüge als auch Grenzen, die wir hier im direkten Vergleich erkunden wollen.
Nahezu alle Fertigungstechniken stehen seit jeher vor der Herausforderung, Werkstoffe schnell zu verarbeiten und dabei gleichzeitig präzise und wirtschaftlich zu sein. Zwei der am häufigsten eingesetzten Trennverfahren sind das Laserschneiden und das Plasmaschneiden, denen in der Metallverarbeitung jeweils ein großer Stellenwert zukommt. Beide Methoden haben sowohl Vorzüge als auch Grenzen, die wir hier im direkten Vergleich erkunden wollen. Neben technischen Aspekten wie Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kosten spielen auch Faktoren wie Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und die Anforderungen an qualifiziertes Personal eine Rolle. Je nach Branche, Endprodukt und Materialart entscheidet die richtige Wahl des Verfahrens oft über Qualität, Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit. Somit gilt es, nicht nur die reinen Schneidparameter zu betrachten, sondern auch die gesamte Prozesskette von der Materialbeschaffung bis zur Nachbearbeitung im Blick zu behalten.
Grundlegendes zum Laser- und Plasmaschneiden
Beide Verfahren werden verwendet, um Stahlprodukte durch Trennung (herausschneiden) herzustellen. Sie unterscheiden sich stark durch die Funktionsprinzipien der „Klinge“. Diese besteht nicht aus einem Feststoff, der mit einem scharfen Grat als Schnittkante gegen den Werkstoff gedrückt wird, sondern aus Elementarteilchen (Laser) oder einer Mischung aus Elementarteilchen und Atomen (Plasma). Beim Laserschneiden Metall oder anderer Werkstoffe zertrennt ein hoch-fokussierter Lichtstrahl mit Photonen das Material, während beim Plasmaschneiden ein ionisiertes Gas aus Atomen und Elektronen den Werkstoff schneidet.
Branchen und Einsatzgebiete
Grundsätzlich wird beim Plasma- und Laserschneiden Metall getrennt, weshalb viele Branchen auf diese Methoden setzen. Beide Techniken erlauben einen mühelosen Schnitt von massiven Blechen, Platten, Coils und weiteren verbreiteten Materialformaten. Dadurch ist das Anwendungsspektrum sehr breit. Branchen, in denen sie regelmäßig genutzt werden, sind:
- Laserschneiden (aufgrund hoher Präzision)
- Automobilbau
- Medizintechnik
- Maschinenbau
- Computertechnik
- Wehrtechnik
- Plasmaschneiden (aufgrund hoher Schnittkraft)
- Stahlbau (zum Beispiel für Halterungen von PV-Anlagen)
- Landwirtschaftstechnik
- Gebäudetechnik
- Schiffsbau
- Eisenbahnindustrie
Die Genauigkeit der Verfahren
Obwohl beiden Methoden gemein ist, dass sie sehr präzise sind und damit den Nachbearbeitungsaufwand schmälern als auch den Materialverlust senken, unterscheiden sie sich im direkten Vergleich diesbezüglich.
Genauigkeit des Laserschneidens
Extrem schmale Schnittfugen werden vor allem beim Laserschneiden erreicht, die bei Bedarf in der Breite nur Millimeterbruchteile betragen und eine sehr hohe Wiederholungsgenauigkeit aufweisen. Aus diesem Grund werden Laser für die Herstellung hochpräziser Bauteile eingesetzt.
Genauigkeit des Plasmaschneidens
Das Plasmaschneiden erzielt eine gute Schnittqualität, die für zahlreiche Anwendungen als Best Practice gilt. Insbesondere für spätere Schweißarbeiten kann bei der Trennung auf dieses Verfahren gesetzt werden, da hier zwar eine hohe, doch im Vergleich geringere Präzision erforderlich ist.
Die Geschwindigkeit des Laser- und Plasmaschneidens
Bei beiden Methoden kann keine pauschale Aussage über die Geschwindigkeit der Trennung getroffen werden. Das liegt daran, dass sich die Verarbeitungszeit nach der Schnittform, der Materialstärke als auch der Legierung richtet. Mehr zu Materialstärke und Verarbeitungszeit im Abschnitt „Die Materialeignung“. Zusätzlich spielen Faktoren wie die Anfahrtsgeschwindigkeit, die Komplexität der Schnittkonturen sowie die notwendige Kühlung des Materials eine Rolle. Während das Laserschneiden bei filigranen, hochpräzisen Geometrien deutlich schneller arbeitet, überzeugt das Plasmaschneiden vor allem bei dicken Stahlplatten, bei denen große Mengen Material zügig abgetragen werden müssen. Auch die verwendete Maschinentechnik und die Erfahrung des Bedienpersonals beeinflussen die tatsächliche Taktzeit erheblich. In der industriellen Praxis bedeutet dies: Laser werden bevorzugt für dünnere Bleche und komplexe Formen eingesetzt, während Plasma seine Stärken in der schnellen Bearbeitung robuster Materialien zeigt.
Der Kostenaufwand für Plasma- und Laserschneiden
Der finanzielle Aufwand unterscheidet sich für beide Fertigungsverfahren auf mehreren Ebenen. Das Laserschneiden erfordert eine moderne und relativ teure Anlagentechnik. Auch verbraucht es mehr Energie bei größeren Materialstärken. Dennoch sind die Ausgaben bei der Nachbearbeitung häufig geringer. Beim Plasmaschneiden fallen dagegen geringere Investitionskosten an. Die Nachbearbeitung der Schnittkanten verursacht jedoch nicht selten zusätzliche Kosten.
Die Materialeignung
Eine Trennung mittels eignet sich vor allem für dünne bis mittlere Materialstärken – zum Beispiel bei der Verarbeitung von Legierungen von Edelstahl, Aluminium oder Titan. Bei dicken Platten hochfester Werkstoffe stößt das Verfahren jedoch häufig an seine Grenzen. Plasma ist die bessere Wahl bei sehr dicken Stählen. Wenn es auf reine Schneidkraft und Geschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Materialstärke und -festigkeit ankommt, setzen viele Betriebe darauf.
Übersicht: Laserschneiden versus Plasmaschneiden
- Trennverfahren
- Verfahrenseigenschaft
- Laserschneiden
- Plasmaschneiden
- Genauigkeit
- Höchstpräzise
- Gut (mit Einschränkungen)
- Geschwindigkeit
- Dünne Bleche = hoch;
- dicken Materialien = geringer
- Gut;
- besser bei dicken Werkstoffen
- Kosten
- Investitionskosten = hoch;
- Nachbearbeitung = gering
- Investitionskosten = geringer;
- Nachbearbeitung = höher
- Materialeignung
- Dünne bis mittlere Stärken
- Mittlere bis dicke Stärken
