Edelstahl schneller bearbeiten

Fräse oder Laser?

Edelstahl ist immer dann der Werkstoff der Wahl, wenn die Umgebungsbedingungen herkömmlichen Stahl zu stark angreifen. Dies gilt auch für Schaltschränke, die beispielsweise bei hohem Feuchtigkeits- oder Salzgehalt in der Luft aufgestellt werden. Die spanende Bearbeitung von Edelstahl, also Bohren oder Fräsen, ist allerdings schwierig: Die Standzeiten der Werkzeuge sind kurz, die Bearbeitungszeiten lang. Für die automatisierte Bearbeitung von Flachteilen im Schaltanlagenbau bietet Rittal Automation Systems mit dem neuen Perforex-Laserbearbeitungszentrum eine geeignete Lösung.

Das Bearbeitungszentrum Perforex LC kann komplette Gehäuse in einem Arbeitsgang mit Bohrungen und Ausbrüchen versehen. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Schaltschränke sind heute sowohl im Steuerungs- und Schaltanlagen- als auch im Maschinenbau in aller Regel aus Stahl – also einer Eisen-Legierung mit einem sehr geringen Kohlenstoffanteil. Die Eigenschaften der etwa 2.500 Stahlsorten, die heute gebräuchlich sind, hängen stark von den übrigen Legierungsmetallen ab. Molybdän, Chrom, Nickel, Vanadium, Titan und Mangan verändern die wichtigsten Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Verformbarkeit, Schweißeignung und Korrosionsbeständigkeit. Wenn die Korrosionsgefahr hoch ist, kommt häufig so genannter Edelstahl zum Einsatz. Dieser korrosionsbeständige Stahl – so die korrekte Bezeichnung – kann auch dann verwendet werden, wenn etwa feuchte Umgebungsbedingungen oder ein hoher Salzgehalt herkömmliche Stahlsorten zu stark angreifen würden. Die Krux an der Sache: Je beständiger ein Stahl gegenüber Korrosion ist, umso zäher ist er auch. Im Ergebnis lassen sich korrosionsbeständige Stähle deutlich schwieriger mit spanenden Verfahren wie Bohren oder Fräsen bearbeiten.

Bis zu 85 Prozent Zeit einsparen

Im Steuerungs- und Schaltanlagenbau setzen sich automatisierte Verfahren immer mehr durch. Mit ihnen lassen sich deutliche Effizienzsteigerungen erzielen, die letztendlich zur Wettbewerbsfähigkeit des Anlagenbauers beitragen. Möglichkeiten zur Automatisierung von Prozessen ergeben sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette: von der Elektro- und Aufbauplanung über mechanische Bearbeitung der Schaltschränke sowie Bestückung und Verdrahtung bis hin zu Qualitätskontrolle und Versand. Um diese Prozesse zu optimieren, sollten sie auf eine einheitliche Datenbasis zugreifen. Basis für die Bearbeitung des Schaltschranks ist die Aufbauplanung, in der ein virtueller Prototyp etwa in Eplan Pro Panel erzeugt wird. Dadurch sind Bohrungen, Ausbrüche und Gewinde in der Montageplatte, den Schaltschranktüren und den Seitenteilen festgelegt. Verwendet man für diese Bearbeitungsschritte ein CNC-Bearbeitungszentrum, ist die Effizienz besonders hoch, wenn die Daten zum Ansteuern der Maschine direkt aus den Planungsdaten übernommen werden können. Dadurch lässt sich gegenüber der manuellen Bearbeitung bis zu 85% Zeit einsparen. Diese hohe Effizienzsteigerung macht die automatisierte Bearbeitung mit CNC-Bearbeitungszentren auch für kleine mittelständische Betriebe wirtschaftlich. Die Bearbeitungszentren der Perforex-Serie von Rittal Automation Systems sind speziell für die Aufgaben im Steuerungs- und Schaltanlagenbau optimiert. In der BC-Variante können sie bohren, fräsen und Gewinde schneiden. Mit einem automatischen Werkzeugwechsler und einem Werkzeugmagazin, das bis zu 20 Werkzeuge aufnehmen kann, können alle Arbeiten in einem Durchgang erledigt werden, ohne dass ein Bediener eingreifen muss. Die Perforex BC eignet sich für die meisten im Steuerungs- und Schaltanlagenbau üblichen Materialien, wie Stahl, Aluminium, Kupfer und auch Kunststoff. Neben Montageplatten lassen sich auch Türen und komplette Gehäuse schnell und exakt bearbeiten. Je nach Typ können Flachteile bis zu 3.400×2.300mm (BxH) und komplette Gehäuse bis zu 2.800×2.300×2.300mm (BxHxT) aufgespannt und bearbeitet werden.

Die Perforex BC eignet sich zur Bearbeitung aller im Steuerungs- und Schaltanlagenbau üblichen Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer und auch Kunststoff. (Bild: Rittal GmbH & Co. KG)

Edelstahl zwanzigmal schneller bearbeiten

Bei korrosionsbeständigen Stahlsorten stoßen spanende Verfahren wie Fräsen und Bohren schnell an ihre Grenzen. Die Zähigkeit des Stahls führt zu deutlich längeren Bearbeitungszeiten. Da die Perforex-Bearbeitungszentren ohne Eingriff eines Bedieners vollautomatisch arbeiten, wäre dies noch zu verkraften. Bei der Bearbeitung von Edelstahl sinken aber zusätzlich auch die Standzeiten der Werkzeuge drastisch. Und hierdurch entstehen wiederum Kosten, die sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirken. Eine Alternative zur spanenden Bearbeitung ist das Laserschneiden, bei dem ein Laserstrahl das Werkstück durchtrennt. Je nach Werkstoff und Materialstärke kommen unterschiedliche Lasertypen zum Einsatz. Das Bearbeitungszentrum Perforex LC ist mit einem Laserkopf zum Schneiden ausgestattet, in dem ein gepulster Faserlaser mit wahlweise 1.500/150W oder 3.000/300W Leistung arbeitet. In der 3.000W-Variante, bei der mit nur 300W gepulst wird, erreicht der Laser eine Schnittgeschwindigkeit von bis zu 1.000mm/min in einem Edelstahlblech mit einer Materialstärke von 1,5mm. Das ist zwanzigmal schneller als beim herkömmlichen Fräsprozess. Die maximale Materialstärke, die sich mit dem leistungsstarken Laserkopf noch bearbeiten lässt, beträgt 6mm. Die 1.500/150W-Variante erreicht entsprechend niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und ermöglicht maximale Materialstärken bis zu 3mm. Das Laserschneiden bietet gegenüber den spanenden Verfahren noch weitere Vorteile: So sind selbst filigrane Strukturen mit Schnittbreiten von nur 0,3mm möglich. Die Schnittkanten verfärben sich beim Laserschneiden nicht, weder beim Schneiden von Edelstahl noch von lackierten Blechteilen. Manuelle Nacharbeiten, wie das Entgraten der Schnittkanten, sind nicht notwendig, und da auch kein Kühl-Schmiermittel verwendet wird, müssen die Teile nach der Bearbeitung auch nicht aufwendig gereinigt werden. Der im Gehäuse zurückgebliebene Stahlstaub kann einfach aufgesaugt werden. Die Perforex LC kann Gehäuse mit einer maximalen Größe von 1270x800x2250mm aufnehmen. Dabei lassen sich etwa Schaltschränke oder Kompaktgehäuse von fünf Seiten in einem Durchgang bearbeiten. Ein weiterer Zeitvorteil beim Laserschneiden: Die Werkstücke müssen nicht aufgespannt werden, da die Bearbeitung berührungslos erfolgt. Komplette Schaltschränke sowie Flachteile, wie Schaltschranktüren, Seitenwände oder Montageplatten, werden lediglich auf den Arbeitstisch aufgelegt. Bei der Bearbeitung treten außerdem keinerlei Vibrationen auf, so dass das Bearbeitungszentrum sehr geräuscharm arbeitet. Da mit einem Laser keine Gewinde geschnitten werden können, bietet Rittal Automation Systems für die Perforex LC eine optionale Gewindeschneideinheit an.

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