Plasmaschneiden bei voller Mobilität

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Mobilitätsbarriere beseitigt

Ein komplettes Plasmaschneidsystem besteht aus einer Stromquelle und einem Schneidbrenner, der über ein Schlauchpaket mit der Stromquelle verbunden ist.

Plasmaschneiden zeichnet sich gegenüber anderen thermischen Trennverfahren wie dem autogenen Schneidbrennen durch die geringere Wärmeeinbringung und die beträchtlich höhere Schneidgeschwindigkeit aus. Dem steht beim traditionellen Prozess der Nachteil weitgehender Mobilitätsbarrieren gegenüber - bedingt vor allem durch die Abhängigkeit von der externen Zufuhr des Plasmamediums. Stationäre Druckluftleitungen, sperrige Kompressoren oder schwere Gasbehälter setzen dem Anwender oft enge Grenzen.

Diese Einschränkungen galt es zu beseitigen. Mitglieder eines Forschungs- und Entwicklungsteams bei Fronius nahmen die Idee auf, Wasserdampf statt der üblichen Plasmamedien zum Schneiden zu verwenden.

Trans-Cut schneidet mit Dampf

Fronius greift mit Trans-Cut eine Idee auf, die deren russische Urheber seinerzeit nicht bis zur praktikablen Lösung vorantrieben: Eine Flüssigkeit auf Wasserbasis steht in Mini-Tanks bereit und erübrigt den Kompressor, die Druckluftleitung oder die Gasgebinde. Der Anwender ist sowohl von gewichtigen Teilen des Equipments entlastet als auch von gesundheitsschädlichen Stoffen am Einsatzort und dem Lärm der Absaugvorrichtung. Denn die Emissionen von Staubpartikeln, Ozon, NOx, Chrom und Nickel der mit Wasserdampf arbeitenden Plasmaschneidsysteme sind wesentlich geringer als die der konventionellen Geräte.

Zu den Praxisnutzen der vollen Mobilität und den gesünderen, komfortableren Arbeitsbedingungen kommt ein weiterer, sehr gewichtiger Vorteil: Die Schnittflächen, die mit Dampf statt Luft als Plasmagas entstehen, sind qualitativ besser zum nachfolgenden Schweissen vorbereitet. Sie bieten günstigere Voraussetzungen für eine feste, haltbare Verbindung.

Arbeitsweise

Bevor Trans-Cut zur Marktreife gedieh, haben die Entwickler zahlreiche Aufgaben im Kontext der spezifischen Technologie des Plasmaschneidens gelöst. Das Plasmagas wird direkt im Plasmabrenner durch Verdampfen des flüssigen Trans-Cut Liquid erzeugt. Ein Regelsystem gewährleistet einen stabilen Prozess des Überführens in den gasförmigen Aggregatszustand. Ein komplexes thermisches Management stellt sicher, dass immer ein vollständiges Verdampfen des Mediums gewährleistet ist.

Dem Einschalten der Stromquelle folgt zunächst eine kurze Aufheizphase. Eine Kontaktzündung initiiert dann den Lichtbogen: Das Betätigen des Brennertasters setzt die Pumpe in der Stromquelle in Betrieb und baut Druck im System auf. Der Druck bewirkt das Abheben der Kathode von der Düse, und der Pilotlichtbogen zündet. Dieser schaltet bei Annäherung an das Werkstück auf den Hauptlichtbogen um, und der Schneidvorgang kann starten. Trans-Cut 300 nützt die dabei frei werdende thermische Energie zum Verdampfen des flüssigen Mediums.

Trennen von Blechen bis zehn Millimeter Dicke

Das per Hand zu führende Plasmaschneidgerät Trans-Cut 300 wiegt nur 14,6 Kilogramm. Ein integrierter Vorratstank für das flüssige Medium Trans-Cut Liquid fasst 1,5 Liter und lässt sich mit Kartuschen einfach auffüllen. Der Verbrauch beträgt lediglich wenige Gramm pro Minute, so dass eine Tankfüllung im typischen Baustelleneinsatz bis zu einem Monat reicht. Ausserdem benötigt der Anwender zum Betrieb des generatortauglichen Systems nur einen 230-Volt-Anschluss. Den Schneidstrom kann der Nutzer im Bereich zwischen 16 und 30 Ampere stufenlos regeln. Bis zu zehn Millimeter dicke Bleche aus Stahl, Aluminium, hochlegiertem Stahl oder anderen elektrisch leitenden Werkstoffen kann der Nutzer schneiden.

Anwenderpraxis in Handwerk, Mittelstand und Industrie

Seit ihrer Markteinführung hat sich die innovative Plasma-Schneidtechnologie bei Praktikern in Handwerk und Industrie bewährt. In der Schlosserei Geisler in D-Schöffengrund beispielsweise verarbeiten die Fachleute vorwiegend Edelstahl (ca. 70 Prozent), des Weiteren auch Aluminium (20 Prozent) und Stahl (zehn Prozent). Die Balkon- und Treppenkonstruktionen, Kücheneinrichtungen, Messebau- und Werbeelemente, lebensmitteltechnischen Anlagenteile oder Sonderanfertigungen sind weit über die Region des Standorts hinaus gefragt. Das präzise Schneiden einer Öffnung für Anschlüsse an Leitungen, Behälter oder Fördertechnik ist eine alltägliche Aufgabe. Zu ihren Kunden in Architektur, Industrie und Messebau kommen Helmut und Jan Geisler vor Ort zum Montieren und zum Service. Ihr Urteil über das neue Werkzeug fällt positiv aus: «Die Trans-Cut ist ideal auf Baustellen, das heisst wir arbeiten ohne den einschränkenden Druckluftanschluss oder die unhandlichen schweren Gasflaschen, und der benötigte Stromanschluss von 230 Volt ist praktisch überall verfügbar. Die glatten, nahezu porenfreien Schnittflächen brauchen fast keine Nacharbeit vor dem Anschweissen von Blechteilen. Das macht die Trans-Cut für unsere Einsätze nochmals interessanter.»

Kürzere Demontagearbeiten

Der auf Abwassertechnik spezialisierte mittelständische Maschinenbauer FSM in D-Pohlheim agiert auf dem Kernkompetenzfeld der kompletten Kompaktanlagen zum Räumen und Reinigen. Das Spektrum der zu Rechenpressen, Förderschnecken oder Sandrechen verarbeiteten Metalle ist ausserordentlich breit. Dies ergibt sich aus den kundenspezifisch differierenden Ansprüchen beziehungsweise aus den anwendungspezifisch durch das jeweilige Medium bedingten chemisch-korrosiven oder mechanisch-abrasiven Belastungen. Den höchsten Anteil hat Normalstahl, aber auch zahlreiche Legierungen bis hin zu Duplex sowie beschichtete Bleche sind im Werkstoffspektrum vertreten. Zwischen zwei und zehn Millimeter variieren die Blechdicken, die am häufigsten verarbeiteten Bleche sind vier bis sechs Millimeter dick. Montage-Leiter Marcus Huth nennt neben der Fertigung auch Umbauten, Nachrüstungen, Modernisierungen, Reparatur- und Wartungsarbeiten als wichtiges Geschäftsfeld. Er beschreibt eine typische Aufgabe: «Vor dem Umrüsten eines Greifrechens hatten wir diesen zu zerlegen. Die Demontagearbeiten an der Maschinenbaugruppe führten die Mitarbeiter auf einem Gerüst in fünf Metern Höhe aus. Das Blech, aus dem die betreffenden Teile des Greifrechens bestehen, ist zehn Millimeter dick und mit einem Farbanstrich versehen. Die Kollegen schnitten zügig und sauber mit der handlichen Trans-Cut - und nahmen sogar den vom Farbanstrich herrührenden, etwas schnelleren Düsenverschleiss in Kauf. So arbeiteten sie immer noch wesentlich schneller und komfortabler als mit dem staubemittierenden mechanischen Trennschneider. Der hätte zu oft verkantet und damit die Demontagearbeiten verzögert.»

Schweissmeister Carsten Coors fügt ein weiteres Praxisbeispiel hinzu: «Die Behälter an den Sandwäschern sind wegen ihrer konischen Form für das Trennwerkzeug schwer zugänglich. Mit der Trans-Cut lösen wir das viel besser als mit der Flex - und schneiden ausserdem sauberer, exakt und gerade. Die Trans-Cut ist für unsere Einsatzbedingungen optimal.»

Schneiden und Schweissen von Auspuffrohren

Einen industriellen Anwender repräsentiert der Motorradhersteller KTM in A-Mattighofen. Hier sind es die funktionswichtigen und zudem prestigeträchtigen Auspuffrohre der Renn- und Strassenmaschinen, die zu schneiden und anschlies­send zu schweissen sind. Bis 2006 war das traditionelle Plasmaschneiden mit Druckluft gebräuchlich, jetzt schneiden die Fachleute mit dem Plasmagas aus Wasserdampf und dem System Trans-Cut. Die Fertigung der Zweitakt-Auspuffanlagen gehört zum Verantwortungsbereich von Josef Baier, Produktionsleiter Werk 1. Er beschreibt die Aufgabe und nennt den Hauptnutzen: «Aus einem 0,88 Millimeter dicken Stahlblech ST04, das zuvor in die Form einer Halbschale gepresst wurde, schneiden wir entlang einer Schablone die exakte Innenschale des Doppelauspuffs heraus. Die Schnittqualität ist deutlich besser als mit Plasmagas aus Druckluft. Und im Unterschied dazu brauchen wir für die Schnittflächen der getrennten Teile keine Nacharbeit einzuplanen; die Flächen sind weniger verzundert. Das bringt uns einen Produktivitätsgewinn - und zusätzlich eine bessere Arbeitsatmosphäre.»

Gesundere Arbeitsumgebung

Ebenso wie die Qualitäts- und Effizienzsteigerung sieht Baier auch das Aufwerten der Arbeitsumgebung als wichtig an. Gesundheitsgefährdende Stäube beim Trennen von Stahl reduzieren sich um den Faktor 18, und die NOx-Emissionen um den Faktor 8; bei Edelstahl (1.4301) betragen die entsprechenden Werte 1,8 beziehungsweise 3. Der «grüne» Faktor geht zudem auch in die Kosten-Nutzen-Rechnung ein, denn Absaugvorrichtungen erübrigen sich. «Noch setzen wir die Trans-Cut ausschliesslich handgeführt ein. Automatisiertes Schneiden ist ein nächstes Ziel. Wenn die entsprechenden Entwicklungen anwendungsreif sind, wollen wir sie nutzen», äussert sich Baier über die Perspektive.

Autor

Gerd Trommer, Dipl.-Ing.

RGT Redaktionsbüro, D-64579 Gernsheim

Information

Fronius Schweiz AG

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www.fronius.com

Anwender I

KTM-Sportmotorcycle AG

A-5230 Mattighofen

www.ktm.at

Anwender II

FSM Frankenberger GmbH & Co. KG

D-35415 Pohlheim

www.fsm-pohlheim.de

Anwender III

Jan Geisler Schlosserei

D-35641 Schöffengrund

Tel. +49 6445 611 44