Drei Verfahren, drei physikalische Prinzipien
Ein Blech zu schneiden heißt, den Werkstoff entlang einer Kontur zu trennen. Die drei gängigsten Verfahren funktionieren grundverschieden, woraus sich ihre Unterschiede bei Genauigkeit, Werkstoffen und Kosten erklären.
- Der Laser bündelt einen Lichtstrahl, der das Metall schmilzt oder verdampft; ein Schneidgas (Sauerstoff, Stickstoff oder Druckluft) treibt es aus der Schnittfuge. Der Faserlaser dominiert beim Metallblech; der CO2-Laser dient vor allem für nichtmetallische Werkstoffe.
- Das Plasma leitet einen Lichtbogen durch ein stark erhitztes, ionisiertes Gas, das das Metall schmilzt und mit hoher Geschwindigkeit austreibt. Es schneidet nur leitfähige Werkstoffe.
- Der Wasserstrahl trägt den Werkstoff mit Wasser unter sehr hohem Druck ab, bei harten Werkstoffen mit einem Abrasiv (Granat) versetzt. Es ist ein Kaltschnitt ohne Wärmeeintrag.
Hinzu kommt das Brennschneiden, das Stahl mit Flamme und Sauerstoff verbrennt: Es ist auf un- oder niedriglegierten Stahl beschränkt, bleibt aber bei sehr großen Dicken wirtschaftlich. Viele Betriebe für Blechbearbeitung und Zuschnitt verfügen über mehrere Verfahren, andere sind spezialisiert: Die richtige Frage lautet nicht „Welches ist das beste Verfahren?“, sondern „Welches passt zu meinem Blech?“. Der Ratgeber zum Preis von Laserschneiden und Abkanten ergänzt diesen Beitrag um Preis und Konstruktion.
Blechdicken und Werkstoffe: der Einsatzbereich jedes Verfahrens
| Verfahren | Werkstoffe | Übliche Blechdicken (Richtwerte) | Wissenswert |
|---|---|---|---|
| Faserlaser | Metalle: Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing, Kupfer | von 0,5 mm bis etwa 20 mm bei Stahl, im üblichen Betrieb etwas weniger bei Edelstahl und Aluminium | Am besten bei dünnem und mittlerem Blech |
| Plasma | Nur leitfähige Metalle | von einigen Millimetern bis rund fünfzig Millimeter, mit sehr leistungsstarken Quellen mehr | Konkurrenzfähig bei großen Dicken |
| Wasserstrahl | Fast alles: Metalle, Stein, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe, Gummi | von 1 mm bis etwa hundert Millimeter und mehr, je nach Werkstoff | Ohne thermische Wirkung, aber langsamer |
| Brennschneiden | Un- oder niedriglegierter Stahl | von etwa 5 mm bis über 200 mm | Sehr große Stahldicken |
Diese Bereiche hängen von der Maschinenleistung, vom Schneidgas und von der geforderten Kantenqualität ab: Stimmen Sie sie mit dem Betrieb ab, der Ihre Teile fertigt. Zwischen 15 und 30 mm Stahl sind mehrere Verfahren möglich; dann entscheiden die geforderte Kantenqualität und die Stückzahl. Da Bleche in Standardformaten geliefert werden, bestimmt die Anordnung der Teile auf dem Blech (die Verschachtelung) den Verschnitt, unabhängig vom Verfahren. Laser und Plasma können auch Fasen schneiden (schräge Kanten mit einem kippbaren Schneidkopf), um V- oder X-Nähte vorzubereiten: Erwähnen Sie dies, wenn Ihr Teil stumpf geschweißt werden soll.
Genauigkeit, Konizität und Kantenqualität
Die Genauigkeit hängt vom Verfahren ab, aber auch von Maschine, Werkstoff und Blechdicke: Je dicker das Blech, desto größer die Abweichung. Die folgenden Werte sind Richtwerte, die Sie mit dem Betrieb abstimmen sollten.
| Kriterium | Faserlaser | Plasma | Wasserstrahl |
|---|---|---|---|
| Übliche Genauigkeit | in der Größenordnung von ±0,1 bis ±0,2 mm bei dünnem Blech | in der Größenordnung von ±0,5 mm oder mehr | in der Größenordnung von ±0,1 bis ±0,2 mm bei geringer Dicke |
| Schnittkante | Nahezu rechtwinklig, feine Riefen | Leicht geneigt, obere Kante abgerundet, Schlacke möglich | Matt, fein gerieft, leichte Konizität |
| Eventuelle Nacharbeit | Selten | Schleifen oder Zerspanen bei engen Toleranzen | Selten |
Der Wasserstrahl ist am Eintritt etwas breiter als am Austritt: Diese Konizität nimmt mit der Geschwindigkeit zu, und der Strahl „läuft nach“ in Kurven. Moderne Maschinen gleichen sie mit einem kippbaren Kopf teilweise aus. Für die Qualität thermischer Schnitte (Laser, Plasma, Brennschneiden) klassifiziert die Norm ISO 9013 Maßtoleranzen, Rechtwinkligkeit und Rauheit; beim Wasserstrahl sprechen die Betriebe eher von Qualitätsstufen, von der langsamsten und feinsten bis zur schnellsten und rauesten (oft mit Q1 bis Q5 bezeichnet).
Die Genauigkeit der Maschine ist nicht die Toleranz, die Ihr Bauteil verlangt: Geben Sie enge Toleranzen nur für die Funktionsmaße vor und nennen Sie die Allgemeintoleranzklasse der Zeichnung (das ISO-2768-Tool hilft bei der Auswahl).
Die Wärmeeinflusszone und ihre Folgen
Ein thermisches Verfahren erhitzt das Metall beidseits des Schnitts: Das ist die Wärmeeinflusszone (WEZ). Ihre Breite und ihre Wirkungen hängen von Verfahren, Werkstoff und Blechdicke ab.
- Laser. Die WEZ ist schmal, weil der Strahl sehr stark gebündelt und die Geschwindigkeit hoch ist. Beim Schneiden mit Sauerstoff (dicker Stahl) ist die Kante oxidiert, was Schweißen oder Lackieren stören kann; mit Stickstoff geschnitten ist sie sauber, aber das Gas ist teurer.
- Plasma. Die WEZ ist breiter. Je nach Gas und Stahl kann die Kante aufgehärtet oder mit Stickstoff angereichert sein, was beim Schweißen Poren oder beim Gewindeschneiden Schwierigkeiten verursachen kann: Schleifen oder ein Bearbeitungsaufmaß löst das Problem.
- Wasserstrahl. Keine WEZ, keine Aufhärtung: Die Werkstoffeigenschaften bleiben unverändert. Er ist die Wahl für wärmeempfindliche Werkstoffe wie Verbundwerkstoffe oder bestimmte Legierungen und für Titan, dessen Kante sich in der Hitze verunreinigt. Dafür kann sich das Abrasiv in weichen Werkstoffen festsetzen, und das Anbohren kann einen Verbundwerkstoff delaminieren oder einen spröden Werkstoff reißen lassen: Der Betrieb passt seine Startpunkte an.
Das Schneidgas des Lasers gehört daher in die Anfrage: Sauerstoff beschleunigt den Schnitt von Baustahl, oxidiert aber die Kante; Stickstoff liefert eine saubere Kante bei Edelstahl und Aluminium, bei kostspieligerem Gasverbrauch; Druckluft ist ein wirtschaftlicher Kompromiss bei dünnem Blech, wenn das Aussehen der Kante zweitrangig ist.
Wärme verformt auch: Ein dünnes, stark durchbrochenes oder langes, schmales Teil kann sich beim thermischen Schneiden verziehen. Wenn die Ebenheit zählt, geben Sie sie in Ihrer Anfrage an.
Relative Kosten: worauf es wirklich ankommt
Wir nennen keine Preise: Die Kosten pro Meter schwanken zu stark mit Blechdicke, Werkstoff, Gas, Maschine und Auslastung des Betriebs. Tendenzen lassen sich aber beschreiben.
| Blech | Faserlaser | Plasma | Wasserstrahl |
|---|---|---|---|
| Dünn (bis etwa 6 mm) | Am wirtschaftlichsten: hohe Geschwindigkeit, saubere Kante | Möglich, aber weniger genau als der Laser | Teurer: langsames Verfahren |
| Mittel (etwa 6 bis 20 mm) | Wirtschaftlich, Geschwindigkeit sinkt mit der Dicke | Konkurrenzfähig, wenn die Genauigkeit nicht kritisch ist | Teurer, aber ohne Nacharbeit |
| Dick (über 20 mm) | Langsam oder je nach Maschine nicht möglich | Oft am wirtschaftlichsten (Brennschneiden bei Stahl) | Langsam, aber ohne WEZ und Verzug |
Der Wasserstrahl verbraucht Abrasiv und Energie für die Hochdruckpumpe, was die in der Regel höheren Kosten pro Meter erklärt. Der Preis eines Teils besteht jedoch nicht nur aus dem Schnitt: Er summiert Material (also Verschnitt), Nacharbeit (Schleifen, Entgraten, Nachbearbeitung) und Handling. Ein Verfahren, das pro Meter teurer ist, kann ein günstigeres Teil ergeben, wenn es eine Nacharbeit überflüssig macht; ein günstiges Verfahren kann mehr kosten, wenn es eine Zerspanung zur Einhaltung des Maßes erzwingt.
Welches Verfahren für welches Blech? Acht konkrete Fälle
| Anwendungsfall | Häufig gewähltes Verfahren | Begründung |
|---|---|---|
| Baustahl von 1 bis 6 mm, präzise Teile, Serien | Faserlaser | Geschwindigkeit, Genauigkeit, saubere Kante. |
| Edelstahl 2 mm, saubere Kante für Schweißen oder Optik | Faserlaser mit Stickstoff | Kante ohne Oxidation. |
| Aluminium 8 mm | Faserlaser oder Wasserstrahl | Je nach gewünschter Kante und Stückzahl. |
| Stahl 30 mm zum Verschweißen (Stahlbau, Konstruktion) | Plasma oder Brennschneiden | Kosten; die Kanten werden beim Schweißen nachbearbeitet. |
| Stahl 80 mm | Brennschneiden, leistungsstarkes Plasma oder Wasserstrahl | Dicke außerhalb des Bereichs des üblichen Lasers. |
| Titan, wärmeempfindliche Legierung | Wasserstrahl | Keine thermische Verunreinigung der Kante. |
| Verbundwerkstoff, Stein, Glas, Gummi | Wasserstrahl | Keine Erwärmung. |
| Rohteil zur spanenden Nachbearbeitung mit engen Toleranzen | Plasma oder Brennschneiden mit Aufmaß | Die Endbearbeitung legt das Maß fest. |
Diese Tabelle zeigt Tendenzen, keine Regeln: Der Betrieb wählt das Verfahren, das er beherrscht und zur Verfügung hat. Auf das Schneiden folgt oft das Abkanten: Der Ratgeber zum Preis für das Abkanten von Blech erklärt, wie es kalkuliert wird.
Was Ihre Angebotsanfrage enthalten sollte
- den Werkstoff, die Güte und die Blechdicke, bei Bedarf mit Werkstoffzeugnis;
- die Dateien: saubere DXF-Datei (Maßstab 1:1, geschlossene Konturen) und bemaßte PDF-Zeichnung; der Ratgeber zu den CAD-Dateiformaten erläutert, was Sie senden sollten;
- die Toleranzen: kritische Maße und Allgemeintoleranzklasse;
- die geforderte Kantenqualität und die weitere Verwendung: Schweißen, Lackieren, Gewindeschneiden, Zerspanen;
- die thermischen Einschränkungen: wärmeempfindlicher Werkstoff, einzuhaltende Ebenheit;
- die Stückzahl in mehreren Staffeln sowie die Lieferzeit;
- die zugehörigen Arbeitsgänge: Entgraten, Abkanten, Gewindeschneiden, Oberflächenbehandlung;
- die Prüfung und die erwarteten Unterlagen.
Wenn Sie zwischen zwei Verfahren schwanken, lassen Sie den Betrieb sein Verfahren vorschlagen und geben Sie dabei die geforderte Kantenqualität und Toleranz an: So vergleichen Sie anschließend gleichwertige Angebote. Auf Meaflow ist es kostenlos und provisionsfrei, eine Anfrage zu veröffentlichen: Sie erhalten die Angebote mehrerer Betriebe und tauschen sich per Nachricht aus, bevor Sie sich entscheiden.
Häufige Fragen
Laser oder Plasma: Was wählen für ein 15 mm dickes Stahlblech?
Bei dieser Dicke sind beide möglich. Der Laser liefert eine sauberere Kante und engere Toleranzen; das Plasma ist pro Meter oft wirtschaftlicher, wenn die Genauigkeit nicht kritisch ist und die Kante nachbearbeitet oder verschweißt wird. Geben Sie Toleranz, Verwendung der Kante und Stückzahl an: Der Betrieb schlägt das passende Verfahren vor.
Erwärmt der Wasserstrahl das Teil?
Nein: Es ist ein Kaltschnitt, ohne Wärmeeinflusszone und ohne thermischen Verzug. Er eignet sich für wärmeempfindliche Werkstoffe und große Dicken, ist aber langsamer und pro Meter teurer. Die Schnittfuge ist leicht konisch, was manche Maschinen ausgleichen.
Wie genau ist das Laserschneiden?
Bei dünnem Blech erreicht man üblicherweise etwa ±0,1 bis ±0,2 mm, je nach Maschine, Werkstoff und Blechdicke. Mit zunehmender Dicke lässt die Genauigkeit nach. Stimmen Sie sich mit dem Betrieb ab und geben Sie enge Toleranzen nur für Funktionsmaße vor.
Kann man ein lasergeschnittenes oder plasmageschnittenes Teil direkt verschweißen?
Oft ja, aber die Kante kann oxidiert (Laser mit Sauerstoff) oder mit Stickstoff angereichert sein (Plasma), was Schweißfehler verursachen kann. Leichtes Schleifen oder ein Laserschnitt mit Stickstoff genügt in der Regel. Geben Sie das geplante Schweißen in Ihrer Anfrage an: Der Betrieb passt Schneidgas und Nacharbeit an.