Brennschneiden, Fräsen

Für die Schuler-Gruppe werden aus einer 30 Tonnen schweren Stahltafel 400 x 710 x 840 mm große Werkstücke gefertigt. - Bild: Jebens GmbH

Die Zeitspanvolumina moderner Bearbeitungszentren sind beeindruckend. Neue Maschinen und Werkzeuge ermöglichen Abtragsraten, die noch vor zehn Jahren unmöglich waren. Aber es geht noch schneller: Brennen von großen Teilen kann die Schruppbearbeitung in manchen Fällen ersetzen und bringt eine Zeitersparnis von bis zu 50 %.

Voraussetzung dafür ist neben den entsprechenden Anlagen zur Bearbeitung von Tafeln und Blöcken mit bis zu 1100 mm Dicke und Stückgewichten von bis zu 55 Tonnen eine ausgeprägte Expertise in der Brenner- und Temperaturführung.

Wann sich das Brennschneiden lohnt

Auf die Idee, das Brennschneiden als Alternative zum Fräsen anzubieten, kam die Firma Jebens in Korntal-Münchingen. „Ich empfehle das Brennschneiden immer dann, wenn sehr viel Material flächig abgetragen werden muss, bevor die eigentlichen Details gefräst werden“, erklärt Geschäftsführer Carsten Schmickler.

Vorteil seines Unternehmens sei, dass Jebens neben dem Brennen auch selbst Fräsmaschinen im Werk habe. „Mit unserem reichhaltigen Erfahrungsschatz können wir sehr schnell beurteilen, ob eine Vorbearbeitung mit dem Brennschneider Sinn macht. Zum Vergleich berechnen wir anhand des Stundensatzes für das Fräsen, wie teuer die komplette Fräsbearbeitung wäre“, so Schmickler.

Ein weiteres Kriterium sei die Losgröße. Die Vorbearbeitung per Brennschneiden mache nur bei kleinen Losgrößen Sinn. Bei größeren Losgrößen könne Guss ökonomischer sein. „In einigen Fällen sind Kosteneinsparungen von bis zu 50 % möglich“, berichtet Schmickler.

Brennschneiden in der Praxis

Brennschneiden, Schuler-Gruppe
Aus einem 450 mm dicken und 1000 mm hohen Block werden mit der Flamme vier Schrägen geschnitten. - Bild: Jebens GmbH

Ein Beispiel aus der Praxis ist ein Gehäuse für Münzpressen, das Jebens für die Schuler-Gruppe aus Baustahl in der Güte S355J2 mit APZ 3.1 fertigte. In mehreren Ebenen galt es hierbei, aus einer 30 Tonnen schweren Stahltafel 400 x 710 x 840 mm große Werkstücke zu fertigen und dafür große Segmente mit engen Radien abzutragen. Diese Ausklinkungen waren in sehr unterschiedlichen Schnitthöhen, -breiten und - tiefen zu realisieren.

Ganz ohne Fräsen fertigte Jebens nur mit der Flamme die aufwendigen Geometrien exakt nach Kundenvorgabe. „Möglich machten dies das profunde Know-how unserer langjährigen Mitarbeiter und unsere hochmodernen technischen Anlagen“, erklärt Schmickler. So kam für den Dickenabtrag eine Sato-Brennschneidmaschine zum Einsatz, ein Fasroboter übernahm anschließend das Finishing der komplizierten Geometrien auf verschiedenen Ebenen.

Zuvor wurde die exakte Schnittführung anhand von 3D-Modellen simuliert, um zu gewährleisten, dass der Schnitt auch wirklich auf Anhieb präzise passte. Denn bei diesem Verfahren gibt es bei einem versehentlich zu großen Abtrag keinen zweiten Versuch.

Die Möglichkeiten und Potenziale des Brennens sind in den Köpfen von Konstrukteuren noch nicht angekommen. Es ist vielmehr üblich, mit der Zeichnung des Bauteils zu einem Fräsbetrieb zu gehen und diesen zu beauftragen. „Der Fräsbetrieb hat natürlich kein Interesse daran, dass wir ihm achtzig bis neunzig Prozent der Arbeit wegnehmen. Wir dagegen prüfen bei jedem Bauteil, ob eine Vorbearbeitung per Brennschneiden Sinn macht“, so Schmickler. Die Kunden seien angesichts der möglichen Einsparpotenziale meist sehr überrascht.

So funktioniert das Brennen

Beim Brennen werden Sauerstoff und Propan gezündet und dabei entsteht eine etwa 1250 °Celsius heiße Flamme. Große und dicke Teile werden in der Regel mit nur einem Brenner geschnitten. Für kleinere Materialstärken gibt es Brennanlagen, die mit bis zu 8 Brennern parallel schneiden können. Dabei muss das Material zielgenau vortemperiert werden, was mittels Lanzen erfolgt. Ansonsten besteht die Gefahr von Rissbildungen oder Riefen.

Außerdem kann der Brenner dabei nicht direkt aufgesetzt werden, sondern das Material muss mechanisch vorgebohrt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit liegt bei einer Materialstärke von 600 bis 700 mm bei 7 bis 8 cm pro Minute. Bei dieser Materialstärke beträgt die Schnittfugenbreite bis zu 25 mm. Es ist viel Erfahrungswissen notwendig, um Fehler beim Brennen zu vermeiden. Sonst kann es passieren, dass beispielsweise die Düse verstopft und es zur Riefenbildung kommt.