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Lasergerechte Blechkonstruktionen vereinfachen die Nacharbeit und die Montage. Mit dem Laserstrahl steht heute ein Werkzeug zur Verfügung, das die Grenzen der Blechbearbeitung um Größenordnungen...

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Lasergerechte Blechkonstruktionen vereinfachen die Nacharbeit und die MontageMit dem Laserstrahl steht heute ein Werkzeug zur Verfügung, das die Grenzen der Blechbearbeitung um Größenordnungen erweitert hat. Es lassen sich nahezu beliebige Zuschnittformen mit hoher Genauigkeit und guter Kantenqualität darstellen - kurzfristig, kostengünstig und inzwischen auch weitgehend unabhängig vom zu verarbeitenden Werkstoff. Die Möglichkeit, Laserschneiden und Kantarbeiten sinnvoll miteinander zu kombinieren, beginnt sich inzwischen am Markt durchzusetzen. Im betrieblichen Alltag der Contura Laserschneiden GmbH, Hilden, nehmen Aufträge dieser Art einen zunehmend breiten Raum ein. Auf diese Weise gelingt es in vielen Fällen, dreidimensionale Blechbauteile aus einem einzigen oder einigen wenigen Zuschnitten zu erzeugen. Da Fügearbeiten entfallen, ist die Ersparnis einmal in dem verminderten fertigungstechnischen Aufwand begründet. Zudem trägt auch der Verzicht auf Transport, Lagerung und Verwaltung von vielen Einzelteilen zur Kostenersparnis bei. Der Trend erinnert an die Verpackungsindustrie, wo Kartons der unterschiedlichsten Art aus einem einzigen Zuschnitt hergestellt werden.In der Blechverarbeitung liegt die Schwierigkeit in der Abstimmung von Ausgangsform und Fertigteilform. Bekanntlich verändern sich in der Biegezone die Blechdicke und damit auch die ebenen Abmessungen. Diese Abweichungen gegenüber dem abgewickelten, ebenen Biegeteil müssen im Laserzuschnitt berücksichtigt werden, zumal die Positionen zuvor eingebrachter oder anderer Formelemente nach dem Kanten genau stimmen müssen. Zwei Beispiele zeigen vom Standard abweichende Aufgabenstellungen. Bei einem Bauteil aus 3 mm dickem Blech sollten an drei Seiten Aufkantungen so durchgeführt werden, dass die benachbarten senkrechten Kanten nachträglich einwandfrei miteinander verschweißt werden können. Dazu müssen die zu verschweißenden Blechkanten, die eine Ecke bilden, sauber aneinander anliegen. Das setzt einen geringen Biegeradius voraus. Weil der mit einem runden Einschnitt versehene Schenkel wegen der geringen Schenkellänge schwierig umzuformen ist, wurde von Contura zuvor längs der Biegekante ein dünner (etwa 0,2 mm) Laserschnitt eingebracht (Bild 1).Lediglich an beiden Endseiten blieb die Verbindung erhalten. Beim anschließenden Kanten wird auf diese Weise eine einwandfreie Geometrie erreicht, wobei sich der zuvor eingebrachte Schlitz wieder weitgehend schließt. Wenn es erforderlich ist, kann die vorgeschlitzte Biegekante mit einer zusätzlichen Schweißnaht stabilisiert werden.Häufig verwendet werden einbaufertige Maschinenbauteile der unterschiedlichsten Art und Ausführung, bei denen das gelaserte Blech nachträglich umgeformt wird. Anders als bei Gehäusen werden hier dickwandige Bleche verarbeitet. Bei einem 5 mm dicken Bauteil aus St 37 (Bild 2) bereitete die große Schenkellänge von 190 mm Probleme wegen der großen Eintauchtiefe des Kantwerkzeuges. Die Durchbrüche wurden vor dem Umformen mit dem Laserstrahl erzeugt. Schon bei der Konstruktion auf die Montage achtenLasergerechtes Konstruieren hilft nicht nur Arbeitsgänge einzusparen, sondern es lässt sich damit unter Umständen auch die Montage wesentlich vereinfachen. Zwei Beispiele zeigen Möglichkeiten auf. Im einen Falle sollte ein flacher Behälter aus zwei Deckblechen in einer mittleren Serie aus Edelstahl produziert werden. Der Zwischenraum zwischen den Blechen ist mit einzelnen dünnen Stegen in schmale Taschen unterteilt (Bild 3). Mit Rücksicht auf die Kosten wurde gemeinsam mit dem Kunden eine Lösung entwickelt, welche den Zusammenbau auf wenige Handgriffe beschränkt. Kantenqualität entscheidet über WirtschaftlichkeitDer Trick: Jeder der vier Stege ist an den Enden durch zwei kreisrunde Warzen formschlüssig fixiert. Für das Anformen der Warzen wurde ein spezielles Umformwerkzeug der Laser-Stanzanlage benutzt. In einer Aufspannung werden die Konturen des 2 mm dicken Bleches aus 1.4301 gelasert und die Warzen angeformt. Die Stege werden aus 4 mm dickem Edelstahlblech am gesamten Umfang ausgeschnitten. An den Stirnseiten wird dabei eine etwa halbkreisförmige Aussparung geschnitten, welche die Warze genau umgreift. Beim Zusammenbau genügt es, die Stege einzulegen, das Deckblech aufzulegen und das Paket an den vier Ecken zu verbinden. Beim zweiten Beispiel vereinfachter Montage handelt es sich um einen Lampenhalter, der in eine Maschine eingebaut werden soll (Bild 4). Der Lampenhalter ist eine Vorrichtung aus zwei reflektierenden Teilen aus dünnem, blankgeglühtem Edelstahl. Der grat- und oxidfreie Laserschnitt erzeugt in einem Arbeitsgang die komplette Abwicklung der Teile, die nachträglich gekantet werden. Zur vereinfachten Montage der Teile sind schmale Zungen vorgesehen, die auf einfache Weise manuell gebogen werden können und den Lampenhalter in seiner Position an definierten Formelementen der Maschine fixieren. Die Zungen werden auf einfache Weise vorgefertigt, indem an den Befestigungspunkten schmale Schlitze gelasert werden. In den Fällen, in denen eine hohe Kantenqualität und Genauigkeit erforderlich ist, entscheidet sich die Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens an der Frage, ob auf ein Nacharbeiten der Kanten verzichtet werden kann. Spezielle, hochwertige Schneidkanten sind auch im Laserbetrieb mit gesteigertem Aufwand verbunden. Dieser allerdings ist, wie sich in einer Reihe von Fällen erweist, um Größenordnungen geringer als das nachträgliche Bearbeiten beim Kunden. Hier ist ein Arbeitsbeispiel von Interesse, das die weitreichenden Möglichkeiten des Laserschneidens anschaulich vor Augen führt. Schneidparameter wurden in Versuchen ermitteltFür Werbezwecke ließ sich die Deutsche Messe AG etwas Besonderes einfallen: Tangram - das chinesische Weisheitsbrett aus 3 mm dicken Edelstahlplättchen mit beiderseits geschliffener Oberfläche. Mit nur sieben Steinen - einem Quadrat, einem Parallelogramm und fünf Dreiecken - werden durch simples Aneinanderlegen unterschiedlichste Figuren in tausendfachen Kombinationen gebildet. Für Contura galt es hier, ein außerordentlich komplexes Optimierungsproblem in den Griff zu bekommen: Für jedes einzelne Teil war die Schliffrichtung exakt festgelegt, auf beiden Seiten. Recht- und stumpfwinklige Ecken waren generell scharfkantig auszuführen, Spitze hingegen wegen der Verletzungsgefahr abgerundet. Besonders kritisch ist in diesem Falle die Kantenqualität. Beim Aneinanderlegen der Teile würden auch geringste Unregelmäßigkeiten sichtbar werden. Praktisch galt es, eine Schnittkante zu erzeugen, die derjenigen bei spanender Bearbeitung ebenbürtig ist. Bei Edelstahl gelingt dies nur durch das Hochdrucklasern. Darüber hinaus mussten in diesem Fall die optimalen Schneidparameter in Versuchen bestimmt werden. Diese Einstellung musste über die gesamte Serie von etwa 500 Spielesätzen eingehalten werden.