Brennschneiden oder Plasmaschneiden?

Brennschneiden oder Plasmaschneiden? Diese Frage stellen sich viele Unternehmen, wenn sie Aufträge an Lohnfertiger vergeben. Sowohl das Plasmaschneiden als auch das Autogene Brennschneiden zählen zu den thermischen Schneideverfahren und werden im konstruktiven Stahlbau häufig verwendet. In diesem Artikel werden ausschließlich stationäre CNC Schneideanlagen betrachtet, keine mobilen Handgeräte zum Brennschneiden.

Es gibt auch Kombianlagen die sowohl einen Plasma- als auch einen Autogenschneidkopf haben.

Autogenes Brennschneiden

Wie funktioniert autogenes Brennschneiden

Beim Autogenen Brennschneiden wird die Wärme aus der Verbrennung von autogenen Brennstoffen und aus der exothermen Reaktion von Metall mit Sauerstoff genutzt, um den Schneidvorgang durchzuführen.

Beim Autogenschneiden werden Gase wie Propan oder Acetylen als Brennstoff verwendet. Diese verbrennen und erhöhen die Temperatur des Stahls, so dass es mit dem Sauerstoff zu reagieren beginnt. Bei der Reaktion von Metall mit Sauerstoff entstehen Oxide und Wärme. Die Oxide sinken ab, während die Wärme aus der Reaktion das weitere Schneiden fördert. Sobald die Produktion von Metalloxiden beginnt, reicht die Wärmeproduktion aus, um den Schneidprozess aufrechtzuerhalten.

Die Wärme der Autogenbrennstoffe wird jedoch weiterhin zugeführt, um den Schneidvorgang zu lenken und zu unterstützen.

Für welche Stähle ist Autogenes Brennschneiden geeignet

Das Autogene Brennschneiden eignet sich für Baustähle mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und nichtrostende Stähle sind schwieriger zu schneiden, da sie oxidationsbeständiger sind.

Materialstärken bei Autogenem Brennschneiden

Autogenschneiden vor allem für mittlere und größere Materialdicken bis zu 1000mm. Gängige Anlagen können Materialdicken von ca. 5-300mm bearbeiten.

Autogenes Brennschneiden Vorteile

  • Hohe Materialstärken
  • Gerade Schnittkante

Autogenes Brennschneiden Nachteile

  • Hoher Wärmeeintrag
  • Verzunderung
  • große Wärmeeinflusszone
  • Verzug
  • Bartbildung
  • Hoher Gasverbrauch

Plasmaschneiden

Wie funktioniert Plasmaschneiden

Beim Plasmaschneiden wird Plasma oder überhitztes ionisiertes Gas für die Durchführung des Schneidvorgangs verwendet. Das Plasmaschneiden wird auch als Plasmabogenschneiden bezeichnet. Die Temperaturen reichen bis zu 30.000 °C. Beim Schneiden von Metall wird der Plasmastrom mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gerichtet und schmilzt aufgrund seiner hohen Temperatur jegliches Metall in seinem Weg. Plasma wird durch Erhitzen von Gasen wie Wasserstoff, Argon, Stickstoff oder deren Gemisch mit Hilfe von elektrischem Strom erzeugt. Der Strom wird durch eine Elektrode im Brenner und dem Werkstück als Anode erzeugt.

Für welche Materialien ist Plasmaschneiden geeignet

Mit dem Plasmaschneiden kann jedes elektrisch leitende Metall geschnitten werden. Allerdings sind Bleche und Platten aus rostfreiem Stahl, Aluminium und Kohlenstoffstahl die üblichen Werkstücke.

Materialstärken beim Plasmaschneiden

Es können Materialstärken von 0,5 mm bis ca. 150 mm bearbeitet werden. Meist werden Bleche von ca. 10 mm bis 40 mm damit geschnitten. Für dünnere Bleche kommt häufig das noch präzisere Laserschneiden zum Einsatz. Für dickere Bleche oft das Autogene Brennschneiden.

Plasmaschneiden Vorteile

  • Höhere Schnittgeschwindigkeit als Autogenes Brennschneiden (Bei ca. 20 mm Schnittdicke ist die Schnittgeschwindigkeit ca. 4-mal höher. Erst bei höheren Materialstärken nähern sich die Geschwindigkeiten an.
  • Plasmaschneiden ist auch für Edelstahl und Aluminium geeignet
  • Die Bauteile können mit dem Plasmaschneider auch markiert werden
  • Geringerer Wärmeeinfluss und dadurch weniger Verzug als beim Brennschneiden

Plasmaschneiden Nachteile

  • Hoher Wärmeeintrag (kann durch Unterwasser-Plasmaschneiden reduziert werden)
  • Starke Abgasbildung, die eine Absaugung erfordert
  • Beim Plasmaschneiden ist die Schnittkante nicht im rechten Winkel. Der Schnittspalt ist an der Oberseite dicker und verjüngt sich nach unten

Kostenvergleich Plasmaschneiden vs. Autogenes Brennschneiden

Investitionskosten

Die Kosten für eine neue CNC Plasmaschneidanlage liegen bei rund 50.000 bis 100.000€, je nach Ausstattung und Leistung. Kombi-Brennschneideanlagen mit Plasma- und Autogenschneidköpfen sind ca. 20% teurer.

Einfache Autogen-Brennschneideanlagen sind etwas günstiger als Plasmaschneidmaschinen. Die Kosten hängen aber von der Tischgröße, der Anzahl der Brenner und der Belastbarkeit des Tisches ab.

Laufende Kosten

Der Gasverbrauch beim Autogenschneiden ist deutlich höher. Zudem sind Autogene Brennschneideanlagen deutlich Wartungs- und Reparaturanfälliger als Plasmaschneideanlagen.

Bei geringen und mittleren Blechdicken ist das Plasmaschneiden günstiger als das Autogene Brennschneiden. Erst bei höheren Blechdicken ab ca. 40mm wird das Brennschneiden günstiger. Bei sehr hohen Blechstärken steigen die Kosten für das Plasmaschneiden überproportional an.

Fazit: Brennschneiden oder Plasmaschneiden?

Für die meisten Betriebe im konstruktiven Stahlbau sind Plasmaschneider oder Kombianlagen empfehlenswert. Unsere Lieferanten für Stahlbau für Hallen, Gebäude oder Brücken haben meist beide Maschinentypen im Einsatz, da die Investitionskosten für die Brennschneideanlage relativ gering sind. Autogene Brennschneideanlagen haben Ihre Vorteile bei sehr dicken, niedrig legierten Blechen.