Laser, Plasma oder Wasserstrahl: Was mit Ihrer Datei passiert

Wenn eine DXF fertig ist, beginnt der Teil, den man als Auftraggeber selten zu sehen bekommt: Aus der Zeichnung wird ein Werkzeugweg, und eine Maschine trennt daraus ein Teil. Welches Verfahren dabei zum Einsatz kommt, beeinflusst Genauigkeit, Kantenqualität, Preis, und in Grenzen auch, wie die Datei aussehen sollte.

Was alle Verfahren gemeinsam haben

Alle drei arbeiten nach demselben Grundprinzip: Ein Werkzeug fährt entlang einer Bahn und trennt dabei Material. Die Bahn stammt aus Ihrer Datei, der Rest ist Physik. Und alle drei entfernen dabei Material in einer bestimmten Breite (der Schnittfuge), die die Steuerung durch einen Versatz des Werkzeugwegs ausgleicht.

Ebenfalls allen gemeinsam: Sie brauchen geschlossene Konturen. Eine Steuerung muss wissen, welche Seite das Teil ist und welche der Abfall, um den Versatz in die richtige Richtung zu legen. Ein offener Linienzug lässt diese Frage unbeantwortet.

Laserschneiden

Ein stark gebündelter Lichtstrahl erhitzt das Material an einer sehr kleinen Stelle bis zum Schmelzen oder Verdampfen; ein Gasstrom bläst die Schmelze aus der Fuge. Weil der Brennfleck winzig ist, ist die Schnittfuge schmal: oft nur ein bis zwei Zehntelmillimeter.

Das macht den Laser zum genauesten der drei Verfahren. Feine Konturen, kleine Bohrungen und enge Stege sind möglich, die Kante ist glatt und meist ohne Nacharbeit verwendbar. Die Wärmeeinflusszone (der Bereich neben der Schnittkante, dessen Gefüge sich durch die Hitze verändert) ist schmal, aber vorhanden.

Grenzen: Sehr reflektierende Werkstoffe wie Kupfer und Messing sind aufwendiger. Nach oben ist die Materialstärke begrenzt. Und bei sehr filigranen Teilen kann die eingebrachte Wärme zu Verzug führen: je dünner und je enger die Konturen beieinander liegen, desto eher.

Plasmaschneiden

Ein elektrisch leitfähiges Gas wird auf mehrere zehntausend Grad erhitzt und schmilzt das Material, das anschließend ausgeblasen wird. Das Verfahren funktioniert nur bei leitfähigen Werkstoffen, also bei Metallen.

Plasma ist schnell und bei dickeren Blechen wirtschaftlicher als der Laser. Dafür ist die Schnittfuge deutlich breiter, die Kante steht leicht schräg (der sogenannte Schnittwinkel), und die Wärmeeinflusszone ist größer. Für Konsolen, Halterungen und Baustahlteile, bei denen es nicht auf Zehntel ankommt, ist es die pragmatische Wahl.

Für die Datei bedeutet das: Sehr kleine Bohrungen sind nicht sinnvoll. Als Faustregel gilt, dass ein Loch nicht kleiner sein sollte als die Materialstärke. Bei dünneren Löchern wird die Kante unsauber, oder das Loch schließt sich beim Erstarren teilweise wieder.

Wasserstrahlschneiden

Ein sehr feiner Wasserstrahl unter extrem hohem Druck, meist mit einem Sandzusatz als Schleifmittel, trägt das Material ab. Es wird nichts geschmolzen, sondern erodiert. Genau das ist der entscheidende Vorteil: Es entsteht keine nennenswerte Wärme.

Damit gibt es keine Wärmeeinflusszone, keinen Verzug und keine Gefügeveränderung. Das Verfahren schneidet nahezu alles: Metalle, Stein, Glas, Keramik, Verbundwerkstoffe, Gummi, Schaumstoff. Auch große Materialstärken sind möglich.

Der Preis dafür ist Geschwindigkeit: Wasserstrahl ist deutlich langsamer und je nach Material teurer. Die Kante wird nach unten hin leicht breiter, weil der Strahl an Energie verliert, und bei sehr filigranen Konturen ist der Prozess weniger geeignet als der Laser.

Was das für Ihre Datei heißt

Die gute Nachricht: Sie müssen das Verfahren nicht kennen, um eine brauchbare Vorlage zu liefern. Die Anpassung an die Maschine übernimmt der Betrieb. Ein paar Punkte sind aber verfahrensübergreifend relevant und lassen sich in der Vorlage berücksichtigen:

• Zu kleine Löcher vermeiden. Als grobe Regel sollte der Durchmesser mindestens der Materialstärke entsprechen.
• Stege nicht zu schmal wählen. Ein sehr dünner Steg zwischen zwei Ausschnitten verzieht sich unter Wärme oder bricht.
• Innenecken mit einem kleinen Radius versehen. Eine perfekt scharfe Innenecke kann kein rundes Werkzeug erzeugen; ein Radius ist ohnehin da, und wenn er gezeichnet ist, wird er kontrolliert.
• Angeben, wenn die Kantenqualität wichtig ist, etwa weil das Teil sichtbar bleibt oder anschließend lackiert wird.

Nach dem Schneiden

Ein frisch geschnittenes Teil ist selten sofort fertig. Je nach Verfahren bleibt an der Unterseite ein Grat stehen, der entfernt werden muss: bei Plasma mehr, beim Laser weniger, beim Wasserstrahl kaum. Bei Stahl kommt Zunder hinzu, also Oxidschicht an der Schnittkante.

Wenn das Teil später lackiert, pulverbeschichtet oder verzahnt weiterverarbeitet wird, ist die Nachbearbeitung Teil des Aufwands und sollte von vornherein mit besprochen werden. Auch hier hilft die Information, wozu das Teil dient: Ein Teil, das im Gehäuseinneren verschwindet, braucht keine entgratete Sichtkante.

Warum die Anordnung auf der Platte zählt

Bevor geschnitten wird, ordnet die Arbeitsvorbereitung alle Teile auf der Materialtafel an. Das nennt sich Schachteln oder Nesting. Ziel ist, möglichst wenig Verschnitt zu erzeugen, denn bezahlt wird in der Regel die belegte Fläche, nicht der reine Umriss des Teils.

Für Sie hat das zwei praktische Folgen. Erstens lohnt es sich, mehrere Teile gemeinsam zu beauftragen statt einzeln nacheinander: Sie teilen sich dann eine Tafel und den Rüstaufwand. Zweitens kann eine kleine Änderung am Umriss den Preis spürbar senken, wenn dadurch mehr Teile auf eine Tafel passen. Wenn Sie an einer Kante Spielraum haben, ist das eine Erwähnung wert.

Bei Blechen mit Walzrichtung oder gebürsteter Oberfläche kommt hinzu, dass die Ausrichtung nicht beliebig ist. Wenn die Schleifrichtung bei Ihrem Teil sichtbar bleibt, sollte das dabeistehen, denn nachträglich lässt es sich nicht korrigieren.