Die Methode des Plasmabrennens basiert ebenfalls auf thermischen Vorgängen, ähnlich wie das Zerschneiden mithilfe von Laserstrahlen. Kann es deshalb eine Alternative sein? 

Wie jedes Schneidverfahren hat auch das Plasma-Brennschneiden seine Vorteile. Dennoch ist es deutlich unflexibler als das Laserschneiden – nicht nur in Bezug auf die geeigneten Werkstoffe. 

Unsere Experten vom Kreuztaler Laserwerk möchten dir zeigen, warum das so ist. Wir erklären dir, wie das Plasmaschneiden funktioniert. Du wirst die Vorteile vom Plasmaschneiden kennenlernen. Doch wir möchten dir auch die Einschränkungen vorstellen, welche du bei der Plasmabearbeitung berücksichtigen solltest.

Wie arbeitet das Plasmaschneiden eigentlich?

Das Plasmaschneiden findet seine Verwendung häufig in der Metallverarbeitung. Der Plasmastrahl benötigt als Grundlage elektrisch-leitfähige Werkstoffe. Deshalb sind seine Schneideigenschaften für viele Branchen nur eingeschränkt oder gar nicht verwendbar.

Beim Plasmaschneiden wird ein elektrisch-leitfähiges Gas auf eine hohe Temperatur erhitzt. Dadurch entsteht ein elektrisch-leitender Plasmakanal. Der daraus entstehende elektrische Lichtbogen wird zum Abtragen des Werkstoffes verwendet. So kann je nach Werkstoff eine Materialdicke zwischen 0,5 mm und 160 mm per Plasma bearbeitet werden.

Durch den Lichtbogen bzw. den Plasmastrahl wird zwischen einer Wolframelektrode und dem zu schneidenden Werkstück Wärme erzeugt. Das zugeführte Gas wird durch die Übertragung des Stroms zu Plasma ionisiert. Hierbei werden Temperaturen von etwa 30.000 °C erreicht. Als Gase eignen sich in der Regel:

• Stickstoff
• Sauerstoff
• Argon
• Argon-Wasserstoff

Der stark erhitzte Plasmastrahl wird auf das Metall gerichtet. Dabei schmilzt und sprengt er kleine Materialpartikel ab. Beim Plasmaschneiden mit Druckluft wird das geschmolzene Material durch dieses aus der Fuge gedrückt. So wird die gewünschte Schnittform erzeugt. Dieses Verfahren arbeitet mit einer hohen Geschwindigkeit. 

Außerdem ist es verglichen mit Brenn- oder Wasserstrahlschneiden deutlich kostengünstiger. Das sind zwei Gründe, weshalb sich oft metallverarbeitende Betriebe für das Plasmaschneiden entscheiden.

Der Schneidkopf: Aufbau und Funktionsweise

Plasmaschneidwerkzeuge bestehen aus einer Reihe von Komponenten, die eine hohe Schnittgeschwindigkeit erst ermöglichen. Die Stromquelle liefert die Energie für den Schneidprozess.

Die Gasströmung wird durch eine Engstelle innerhalb der Düse verdichtet, wodurch ein erhöhter Druck entsteht, bevor das Gas aus dem Schneidkopf austritt. Der Gasstrom wird auf das zu schneidende Material fokussiert. 

Dann trifft ein elektrischer Lichtstrahl von einer Elektrode (Katode) in der Entladung auf den Gasstrom. Dieser wird dadurch ionisiert, sodass ein Plasma entsteht. Der heiße Plasmastrahl entweicht schließlich dem Schneidkopf.

Dieser extrem-warme Plasmastrahl wird auf die Materialoberfläche gerichtet. Er schmilzt den Werkstoff und drückt mit dem Hochdruckstrahl das Gas aus der Schnittfuge. 

Das Verfahren kann deshalb nur mit einem elektrisch-leitfähigen Material funktionieren, da der Werkstoff als Anode fungiert. Andernfalls könnte kein Plasma entstehen, welches gezielt auf den Werkstoff geleitet werden kann.

Aufgrund der sehr hohen Temperaturen muss der Schneidkopf während des Betriebs mit Wasser gekühlt werden.

Abstriche beim Schneiden mit Plasma

Obwohl das Plasmaschneiden mit höheren Geschwindigkeiten und niedrigeren Kosten als Wasser- oder Brennschneiden arbeitet, gibt es auch einige Nachteile. 

Aufgrund der höheren Temperaturen, die bei diesem Verfahren entstehen, können sich beispielsweise giftige Dämpfe bilden. Beim Laserschneiden können bei nahezu allen Werkstoffen keine giftigen Dämpfe entstehen.

Außerdem kann das Verfahren aufgrund seiner Funktionsweise nur für folgende Zwecke eingesetzt werden: Schneiden, Markieren und Ausbessern. Bearbeitungsformen wie das Gravieren, wie es ein Laser ohne weiteres umsetzt, kann eine Plasmaschneidmaschine nicht bieten.

Das Plasmaschneiden ist nicht so genau wie das Laserschneiden. Beim Schneiden mit einem Laser wird ein hochkonzentrierter Lichtstrahl verwendet, der eine größere Präzision und Genauigkeit ermöglicht. 

Der Plasmaschneider ist im Vergleich dazu unpräzise. Folglich müssen diejenigen, die sich für das Plasmatrennverfahren entscheiden, beachten, dass sie mit erheblich größeren Toleranzwerten konfrontiert werden. Das zieht auch eine schlechte Materialverwendung nach sich.

Exkurs: Toleranzen beim Schneiden

Je nach Material und Dicke müssen beim Plasmaschneiden oft Toleranzen von +/- 0,5 mm bis +/- 1 mm berücksichtigt werden. Es gibt jedoch noch weitere Faktoren, die sich auf die Toleranzen auswirken können. Dazu zählen etwa der Grundstoff, aus dem der Werkstoff besteht oder die Materialdicke. 

Ergebnisse sind häufig zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die gewünschten Toleranzen eingehalten werden. Zum Vergleich: In den meisten Fällen sind beim Laserschneiden sehr enge Toleranzen von +/- 0,1 mm bis maximal +/- 0,5 mm möglich. Der Laser ist die Technologie, die unter allen Schneidverfahren die präzisesten Ergebnisse verspricht.

Schnittqualität im Vergleich

Die Fugen sind beim Schneiden ein zentrales Qualitätsmerkmal. Doch gerade hier muss sich auch das Plasmaschneiden gegenüber dem Laserschneiden geschlagen geben. Nicht nur wegen der schlechten Toleranzwerte, sondern auch wegen der Schnittqualität.

Schnittfugen verlaufen beim Plasmaschneiden oft “gebogen”. Der Eintritt des Plasmastrahls ist deutlich größer als beim Austritt an der Werkstoff-Unterseite. Durch den ungenauen Schnitt kommt es häufig vor, dass Werkstoffe nach dem Schneidvorgang nachbearbeitet werden müssen.

Das Laserschneiden ermöglicht einen präzisen Schnitt, dessen Breite bei Eintritt und Austritt identisch ist. Schnitte, die per Laser erfolgt sind, erfordern in den allermeisten Fällen keine Nachbearbeitung.

Feinere Schnitte erfordern weniger Wärme. Da es sich beim Laser- und beim Plasmaschneiden aber um thermische Schneidverfahren handelt, sind Wärmeeinflusszonen nicht vermeidbar.

Doch auch hier ist das Laserschneiden das vorzuziehende Verfahren. Bei der Arbeit mit Plasma ist die Wärmeeinflusszone nicht so groß wie beim autogenen Brennschneiden. Unter den thermischen Schneidverfahren ist das Laserschneiden in Bezug auf den Wärmeeinfluss aber konkurrenzlos.

Für viele Anwendungen ist das Laserschneiden aufgrund seiner Kombination aus Effizienz, Qualität und Geschwindigkeit die optimale Wahl.

Lass dich noch heute beraten!

Letztendlich sollte die Entscheidung zwischen Plasmaschneiden und Laserschneiden von deinen individuellen Anforderungen abhängen. Wenn du ein besonders schnelles Verfahren suchst, könnte das Plasmaschneiden eine Option darstellen. Zumindest dann, wenn du nur elektrisch-leitfähige Werkstoffe bearbeiten möchtest.

Das Laserschneiden ist bereits in Bezug auf die verwendbaren Werkstoffe deutlich flexibler. Wenn Präzision und Genauigkeit gefragt sind, ist das Laserschneiden unschlagbar. 
Lasse dich noch heute von unserem Expertenteam vom Kreuztaler Laserwerk beraten. Wir unterstützen dich dabei, das geeignete Schneidverfahren und die passende CNC-Schneidmaschine für dich zu finden. Wir freuen uns, dir weiterhelfen zu können!