Warum ein Metallverarbeiter aus Indiana seine Laserschneidfähigkeiten ständig verbessert

Der Metallbauer Southwest Welding aus Wakarusa, Indiana, findet die neue Laserschneidtechnologie zu beeindruckend, um sie zu ignorieren. Es gibt also immer Möglichkeiten, die Fähigkeiten zu verbessern.

Lyle Martin ist erst 32 Jahre alt, aber wenn es um Laserschneiden geht, könnte man ihn als altmodisch bezeichnen.

Er ist seit Anfang der 2000er Jahre im Unternehmen tätig, kam nach der Schule in den Familienladen und arbeitete dort im Sommer. Sein Timing war tadellos, denn das war ungefähr zur gleichen Zeit, als Southwest Welding, das 1985 als kleine Schweißwerkstatt in Goshen, Indiana, begann, in anspruchsvollere Blechschneidegeräte zu investieren. Tatsächlich kaufte Southwest Welding bereits 2007 seine erste Laserschneidmaschine.

Nach Abschluss seiner Schullaufbahn arbeitete er ganztägig bei Southwest Welding.

„Das Laserschneiden hat unsere Möglichkeiten erheblich erweitert, insbesondere im Vergleich zum Wasserstrahlschneiden oder -stanzen“, sagte Martin über seine Karriere als Mitarbeiter der Lasertechnologie. „Selbst bei den älteren Generationen der CO2-Technologie boten sie einiges. Aber als wir 2015 unseren ersten Faserlaser kauften, konnten wir viele Dinge tun, die wir vorher nicht tun konnten.“

Als Beispiel beschrieb Martin, wie die Faserlaser die Verarbeitung von Aluminiumteilen verbesserten, wovon ein Großteil auf die Kunden in der Freizeitbootindustrie zurückzuführen ist. Der CO2-Laser konnte das Aluminium bearbeiten, aber die Maschine war im Vergleich zur Fähigkeit des Faserlasers, das Material zu durchtrennen, unglaublich langsam. Die Faser produzierte auch Teile, die keine erkennbare Schlacke aufwiesen, sodass ein notwendiger Folgebearbeitungsschritt – das manuelle Entgraten – übersprungen werden konnte.

Heute verfügt Southwest Welding auf dem Campus in Wakarusa, Indiana, über eine Produktionsfläche von etwa 160.000 Quadratfuß, die in sechs Gebäuden verteilt ist. In Gebäude 2 finden Sie die fünf 2D-Laserschneidmaschinen von Mazak Optonics von Martin und dem Unternehmen – eine CO2-Maschine und vier Faserlaserschneidmaschinen. (Das Unternehmen verfügt außerdem über zwei Mazak-Rohrlaserschneidemaschinen.)

Aber das Neueste in der Laserschneidefamilie ist ein 7 kW Mazak Optiplex Nexus 3015. Er wurde im Spätsommer 2021 installiert und läuft später im September regelmäßig.

Diese spezielle Maschine verfügt über Strahlformungsfunktionen, die dank einer nLIGHT-Laserstromquelle und dem Mazak-Schneidkopf unterschiedliche Strahldurchmesser und Brennweiten erzeugen können, um die Schnittgeschwindigkeit zu maximieren oder die Kantenqualität sowohl für dünne als auch für dicke Materialien zu optimieren.

„Das hat uns viele Optionen geboten, und davon waren wir wirklich beeindruckt“, sagte Martin.

In der Vergangenheit wurden die meisten Faserlaserschneidmaschinen mit Stromquellen verkauft, die ein einzelnes Strahlprofil erzeugen konnten – eines mit hoher Leistungsdichte in der Mitte und geringer Leistungsdichte an den Rändern. Im Vergleich zur vorherigen Generation von CO2-Lasern erwies sich die Technologie beim schnellen Schneiden dünner Bleche als außergewöhnlich, bei dickem Material hatte sie jedoch Probleme. Die Hilfsgase konnten das geschmolzene Metall einfach nicht aus dem Weg räumen, wenn der Faserlaser dickes Material schnitt, was zu mehr Schlacke und starker Streifenbildung an der Schnittkante führte.

Der Metallbauer Southwest Welding aus Wakarusa, Indiana, sucht immer nach Möglichkeiten, seine Laserschneidkapazitäten zu verbessern.

Im Laufe der Jahre hat sich die Strahlformungstechnologie weiterentwickelt, um das Schneiden dicker Materialien mit einem Faserlaser zu verbessern. Sie war jedoch zu sehr auf spezielle Schneidköpfe, Faser-zu-Faser-Koppler, die die Einkopplungsbedingungen in die Faser variierten, oder Faser-zu-Faser-Koppler angewiesen. Faserschalter mit zwei bis vier Ausgängen, die an unabhängige Prozessfasern gekoppelt sind. Diese Optionen funktionierten, waren aber auch komplex und neigten bei intensiver Nutzung zu einer Verschlechterung, wenn die Anweisungen des Werkzeugmaschinenherstellers nicht ordnungsgemäß befolgt wurden.

Dies veranlasste die nLIGHT-Forscher dazu, nach einer Möglichkeit zu suchen, eine Abstimmung der Punktgröße direkt aus der Laserquelle heraus durchzuführen. Diese Arbeit führte zur nLIGHT-Laserstromquelle namens Corona.

Statt Corona über ein einadriges Glasfaserkabel zu übertragen, bewegt sich der Laser über ein mehradriges Kabel. Durch die Steuerung der Laserleistung, die durch jede Ader des Kabels fließt, kann die nLIGHT-Technologie unterschiedliche Strahlprofile liefern und diese innerhalb von Millisekunden anpassen. Laut Vertretern von nLIGHT kann ein Metallbauer, der mit der Corona-Technologie schneidet, von einem kleinen punktförmigen Strahl für maximale optische Intensität, der zum Schneiden von dünnem Material geeignet ist, zu einem großen, ringförmigen Strahl mit hoher Leistung wechseln Die Dichte am Außenring war großartig, gut zum Schneiden von Platten mit CO2-ähnlicher Kantenqualität, ohne Streifen.

Martin sagte, dass er mit den Strahlformungsfähigkeiten der nLIGHT-Technologie nicht wirklich vertraut sei, aber sein örtlicher Mazak-Vertriebsmitarbeiter gab ihm einen Überblick, als sie nach einer neuen Laserschneidmaschine suchten.

„Wir waren auf jeden Fall begeistert, das in unsere Einrichtung zu bringen“, sagte er.

Al Bohlen, Präsident von Mazak, sagte The FABRICATOR Anfang 2022 in einem Interview, dass das Unternehmen einen Schneidkopf entwickelt habe, der einen größeren Strahldurchmesser der Corona-Faser aufnehmen und diesen Strahl dann durch die Mitte einer kleinen Düsenöffnung schicken könne. Das macht den Balken zu einem noch effektiveren Werkzeug zum Schneiden von Blechen.

Martin sagte, dass die verschiedenen Strahlmodi, die auf der neuen Laserschneidmaschine verfügbar sind, das Unternehmen dazu veranlasst haben, für bestimmte Kunden Schnittbedingungen festzulegen.

„Wir haben Teile, die ziemlich kompliziert sind, und wir wissen, dass der Kunde ein Augenzwinkern haben wird, wenn er dieses wirklich sauber geschnittene Teil erhält“, sagte er. „Wir werden es mit einer Laserform schneiden, die einen [Donut-]Strahl hat und eine gerade Kante hat.

„Dann haben Sie Teile für so etwas wie einen Anhänger, bei dem wir uns nicht um die Kosmetik kümmern müssen. Wir können den Modus auswählen, der für die jeweilige Aufgabe am besten geeignet ist.“

Martin fügte hinzu, dass es spannend sei, die Weiterentwicklung der Mazak-Laserschneidtechnologie zu beobachten, bei der Luft als Hilfsgas verwendet werden könne, insbesondere bei der Arbeit mit dickem Material. Er gab zu, dass Southwest Welding keine Werkstattluft verwendet, sondern ultratrockene Hochdruckluft. Die Ergebnisse waren laut Martin beeindruckend, denn bei dieser Art des Luftschneidens entstehen Schnittkanten, die aussehen, als wäre Stickstoff als Hilfsgas verwendet worden.

Der Metallbauer Southwest Welding aus Wakarusa, Indiana, sucht immer nach Möglichkeiten, seine Laserschneidkapazitäten zu verbessern.

Der 7-kW-Laser von Mazak ist außerdem der erste in der Southwest Welding-Familie, der über automatische Lade- und Entladefunktionen verfügt. Martin sagte, die Schnittgeschwindigkeit der Maschine habe sie wirklich dazu gezwungen, über die automatisierte Materialhandhabung nachzudenken, obwohl sie zuvor noch nicht in diese investiert hatten.

„Wir waren beeindruckt, dass wir die Maschine jetzt die ganze Nacht laufen lassen können“, sagte er. „Bei den anderen Maschinen könnten die Bediener nach Hause gehen und eine 0,5-Zoll-Maschine hinterlassen. Eine Platte mit vielen zu schneidenden Kleinteilen liegt auf dem Schneidbett und es kann ein paar Stunden dauern, bis sie fertig ist. Das wäre es für die Nacht.“

„Die Automatisierung hat uns definitiv dabei geholfen, unsere Laserschneidkapazität zu erhöhen.“

Die neue Laserschneidmaschine wird regelmäßig mit dem beladen, was Martin „Produktionsarbeit“ nennt; dicke Stahlteile von Kunden aus der Transport- und Baubranche. Diese Teile werden regelmäßig monatlich bestellt, die Mengen können sich jedoch je nach Marktbedingungen ändern.

Martin sagte, der Mix an Laserschneidegeräten habe einen Punkt erreicht, an dem Southwest Welding in der Lage sei, Arbeiten zu übernehmen, die andere als herausfordernd empfinden. Das Unternehmen verfügt über eine Maschine, die hauptsächlich für das Schneiden von Aluminium bestimmt ist, und die 10-kW-Faserlasermaschine ermöglicht die schnelle Bearbeitung dickerer Materialien, die andere nahegelegene Betriebe mit eigenen Lasern nicht so effizient bearbeiten können. Kombinieren Sie die Schneidfähigkeiten mit erfahrenen und engagierten Maschinenbedienern, die mit wiederkehrenden Arbeiten vertraut sind und über das Insiderwissen verfügen, um die erwartete Leistung der Maschinen aufrechtzuerhalten, und die Laserschneidvorgänge des Unternehmens haben sich zu einem echten Wettbewerbsvorteil entwickelt.

Nun liegt der Fokus auf der Biegeabteilung. Martin sagte, dass der Rückstand bei den Abkantpressen gewachsen sei, da die Laserschneideabteilung so viele Teile effizienter als in den Jahren zuvor fertige.

Southwest Welding verfügt über zwei hydraulische und vier elektrische Bremsen. Nachdem Martin die elektrischen Bremsen von SafanDarley auf einer FABTECH gesehen hatte, sagte er, er und seine Kollegen seien daran interessiert, wie sie ihre Biegefähigkeiten verbessern könnten. Drei weitere Anschaffungen einer Abkantpresse später ist Southwest Welding ein großer Fan der Technologie geworden.

„Im Vergleich zu früher haben uns die elektrischen Abkantpressen dabei geholfen, unsere Genauigkeit zu steigern“, sagte er. „Sie können 100 Teile gleichmäßig formen und müssen sich keine Gedanken über die Bombierung machen. Und jedes Mal, wenn Sie mit einer neuen Abkantpresse aufrüsten, verbessert sich Ihre Effizienz.“

Der Metallbauer hat im Frühherbst außerdem eine Schröder-Falzmaschine installiert, die ihm dabei helfen wird, größere und unhandliche Teile effizienter zu biegen. Ein Bediener kann ein Werkstück zum einfachen Manövrieren auf einen Tisch legen und dann die Schwenkstange die Formen erstellen lassen.

Dies ist ein weiteres Beispiel dafür, dass Southwest Welding die Technologie nutzt, um mit den gestiegenen Geschäftsmöglichkeiten Schritt zu halten. Es hat auch dazu beigetragen, das Leben in der Laserschneidehalle ziemlich spannend zu machen.

„Ich habe im Laufe der Jahre definitiv viele technologische Fortschritte und Lasermodelle gesehen“, sagte Martin. „Es war ziemlich cool.“