Gehäuse aus Edelstahl lassen sich nur schwer mit üblichen spanenden Methoden bearbeiten – Das Laserschneiden bietet eine Alternative.

Gehäuse aus Edelstahl lassen sich nur schwer mit üblichen spanenden Methoden bearbeiten – Das Laserschneiden bietet eine Alternative. (Bild: Rittal)

| von Tim Kramer, Hans-Robert Koch

Schaltschränke bestehen sowohl im Steuerungs- und Schaltanlagen- als auch im Maschinenbau weitgehend aus Stahl – also einer Eisen-Legierung mit einem Kohlenstoffanteil von unter 2 %. Dabei hängen die Eigenschaften der etwa 2 500 heute gebräuchlichen Stahlsorten stark von den weiteren Legierungsmetallen ab: Molybdän, Chrom, Nickel, Vanadium, Titan und Mangan verändern Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Verformbarkeit, Schweißeignung und Rostbeständigkeit. Bei hoher Korrosionsgefahr kommt häufig sogenannter Edelstahl zum Einsatz. Dieser korrosionsbeständige Stahl – so die korrekte Bezeichnung – findet auch dann Verwendung, wenn beispielsweise feuchte Umgebungsbedingungen oder ein hoher Salzgehalt herkömmliche Stahlsorten zu stark angreifen würden. Die Krux an der Sache: Je korrosionsbeständiger ein Stahl, desto zäher ist er und umso schwieriger mit spanenden Verfahren wie Bohren oder Fräsen zu bearbeiten.

Edelstahl zwanzigmal schneller bearbeiten

Laserschneiden: Der Laserkopf kann auch filigrane Strukturen mit Schnittbreiten von 0,3 mm in Edelstahl schneiden. Rittal

Der Laserkopf kann auch filigrane Strukturen mit Schnittbreiten von 0,3 mm in Edelstahl schneiden. Rittal

Bei korrosionsbeständigen Stahlsorten stoßen spanende Verfahren wie Fräsen und Bohren schnell an ihre Grenzen, beispielsweise führt die Zähigkeit des Stahls zu längeren Fertigungszeiten. Da die Bearbeitungszentren ohne Eingriff eines Bedieners vollautomatisch arbeiten, wäre dies noch zu verkraften. Beim Verarbeiten von Edelstahl sinkt aber zusätzlich auch die Standzeit der Werkzeuge, wodurch Kosten entstehen.

Eine Alternative zur spanenden Bearbeitung ist das Laserschneiden, bei dem ein Laserstrahl das Werkstück durchtrennt. Je nach Werkstoff und Materialstärke kommen dafür unterschiedliche Lasertypen zum Einsatz: Das Perforex LC verfügt beispielsweise über einen Laserkopf mit einem gepulsten Faserlaser; entweder mit 1 500/150 W oder 3 000/300 W Leistung. In der 3 000-W-Variante mit 300 W Puls, erreicht der Laser eine Schnittgeschwindigkeit bis 1 000 mm/min in einem Edelstahlblech mit einer Materialstärke von 1,5 mm und schneidet somit zwanzigmal schneller als ein Fräsprozess. Mit dem Laserkopf lässt sich eine maximale Materialstärke von 6 mm bearbeiten. Entsprechend niedrigere Schnittgeschwindigkeiten fährt die 1 500/150-W-Variante bei Materialstärken bis 3 mm.

Welche Vorteile das Laserschneiden bietet und warum es sich auch für Edelstahl eignet steht auf Seite 2.

Manuelle Nacharbeiten entfallen

Laserschneiden: Die Daten zum Ansteuern des Bearbeitungszentrums übernimmt die Software über eine Schnittstelle direkt aus den Planungsdaten. Rittal

Die Daten zum Ansteuern des Bearbeitungszentrums übernimmt die Software über eine Schnittstelle direkt aus den Planungsdaten. Rittal

Gegenüber den spanenden Verfahren besitzt das Laserschneiden weitere Vorteile: etwa filigrane Strukturen mit Schnittbreiten von 0,3 mm. Außerdem verfärben sich die Schnittkanten beim Laserschneiden nicht; weder bei Edelstahl noch bei lackierten Blechteilen. Manuelle Nacharbeiten wie das Entgraten der Schnittkanten entfallen. Da auch kein Kühl-Schmiermittel verwendet wird, brauchen die Teile nach der Bearbeitung keine intensive Reinigung. Im Gehäuse zurückbleibender Stahlstaub lässt sich zudem einfach aufsaugen. Auch für kleine mittelständische Steuerungs- und Schaltanlagenbauer lohnt sich die Investition in automatisierte Bearbeitungszentren, denn ab 300 Stahlblech- oder 150 Edelstahlgehäusen pro Jahr stellt sich die Wirtschaftlichkeit ein.

Die LC-Variante kann Gehäuse mit einer Größe von 1 270 x 800 x 2 250 mm aufnehmen, wobei die Maschine beispielsweise Schaltschränke oder Kompaktgehäuse von fünf Seiten in einem Durchgang bearbeitet. Ein weiterer Aspekt der beim Laserschneiden Zeit spart: Anwender müssen die Werkstücke nicht aufspannen, da die Bearbeitung berührungslos erfolgt. Komplette Schaltschränke sowie Flachteile beispielsweise Schaltschranktüren, Seitenwände oder Montageplatten werden lediglich auf den Arbeitstisch aufgelegt. Beim Lasern treten außerdem keine Vibrationen auf, sodass das Bearbeitungszentrum leise arbeitet. Weil der Laser selbst keine Gewinde schneiden kann, bietet das Unternehmen zusätzlich eine Gewindeschneideinheit an.

CNC-Bearbeitung verspricht 85 Prozent Zeitersparnis

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Das Bearbeitungszentrum kann komplette Gehäuse in einem Arbeitsgang mit Bohrungen und Ausbrüchen versehen. Rittal

Im Steuerungs- und Schaltanlagenbau setzen sich automatisierte Verfahren immer mehr durch, da sie deutliche Effizienzgewinne ermöglichen. Um die Automatisierung entlang der Wertschöpfungskette zu optimieren, sollten alle Prozesse auf eine einheitliche Datenbasis zugreifen. Dies gilt von der Elektro- und Aufbauplanung über mechanische Bearbeitung der Schaltschränke sowie Bestückung und Verdrahtung bis hin zu Qualitätskontrolle und Versand. Grundlage für die Bearbeitung des Schaltschranks ist die Aufbauplanung, in der zum Beispiel die Software Pro Panel der Firma Eplan einen virtuellen Prototyp erzeugt und somit Bohrungen, Ausbrüche und Gewinde in der Montageplatte, den Schaltschranktüren und den Seitenteilen festlegt. Verwenden Anwender für diese Bearbeitungsschritte ein CNC-Bearbeitungszentrum, lassen sich gegenüber der manuellen Bearbeitung bis zu 85 % Zeit einsparen. Die Daten zum Ansteuern des Bearbeitungszentrums übernimmt die CNC-Steuerung im Sinne der Industrie 4.0 über eine Schnittstelle direkt aus den Planungsdaten. So entfällt ein aufwendiges Programmieren an der Bearbeitungsmaschine.

Rittal Automation Systems hat die Bearbeitungszentren der Perforex-Serie eigens für die Aufgaben im Steuerungs- und Schaltanlagenbau optimiert. In der BC-Variante schneiden sie Gewinde, bohren und fräsen. Sie eignet sich für die im Steuerungs- und Schaltanlagenbau üblichen Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer und Kunststoff. Mit einem automatischen Werkzeugwechsler und einem Werkzeugmagazin mit bis zu 20 Werkzeugen, sind alle Arbeiten in einem Durchgang möglich, ohne dass ein Bediener in den Prozess eingreifen muss. Neben Montageplatten lassen sich damit auch Türen und komplette Gehäuse exakt gestalten. Je nach Typ können Flachteile bis 3 400 x 2 300 mm (B x H) und komplette Gehäuse bis 2 800 x 2 300 x 2.300 mm (B x H x T) aufgespannt und bearbeitet werden.

Tim Kramer

ist Abteilungsleiter Automation Systems bei Rittal.

Hans-Robert Koch

ist Leiter Produktkommunikation bei Rittal.

(ml)

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