Dikker snijden met fiber, maar liever met minder kW’s

De fiberlaser heeft het laatste decennium een sterke opmars doorgemaakt en daarbij de CO₂-laser behoorlijk in de hoek gedrukt. In eerste instantie zorgde de extreem stabiele laserbron zonder bewegende onderdelen en lagere onderhoudskosten voor een belangrijk voordeel. Daarnaast sneed de fiberlaser veel sneller in dun plaatwerk en was het elektrisch rendement vele malen hoger. Nu het aantal kW’s toeneemt en de laserstraal extreem nauwkeurig kan worden geregeld, verdringt de fiberlaser langzamerhand ook de CO₂-laser in het dikkere plaatwerk. Volgens Herbert Wiezer, directeur van Nukon in de Benelux, barst de strijd los om met zo min mogelijk kW’s toch steeds dikker plaatwerk te snijden.

De fiberlaser heeft in korte tijd gigantische technologische sprongen gemaakt. Vermogens van 20 kW waarmee tot wel 80 mm dik gesneden kan worden, behoren tot de mogelijkheden. Ook de snijsnelheden en productiviteit worden mede door de hogere vermogens verbeterd. Voeg daar de hedendaagse snijkoppen aan toe en er ontstaat een zeer stabiel snijproces met een constante hoge kwaliteit en productiviteit. Die hoge vermogens hebben echter ook een nadeel, geeft Wiezer aan, in een interview met TechniShow Magazine. “Het stijgende laservermogen is interessant voor bedrijven die hogere snijsnelheden willen realiseren om hun productie per tijdseenheid te verhogen, of die de snijkwaliteit in dikker plaatwerk willen verbeteren. De snijkoppen zijn inmiddels zo doorontwikkeld dat 20 kW geen probleem meer is. Dankzij de ontwikkeling van optimale koeling in de snijkop kan langdurig met een hoog laservermogen worden gesneden, zonder dat lenzen en snijnozzles thermisch worden overbelast. In sommige gevallen kan de fiberlaser de plasmasnijder hierdoor al vervangen. Maar dit alles komt wel met een behoorlijk prijskaartje, en dat is een groot nadeel.” Wiezer doelt daarmee op de optiek, één van de grotere kostenposten bij een fiberlaser.

Serieuze kosten

Meer vermogen leidt tot meer slijtage aan de optiek en dus tot hogere onderhoudskosten. Daarbij is de optiek van een 20 kW-laser geavanceerder en duurder dan de optiek van een laser met een lager vermogen. “De eerste fiberlasers in de industrie zijn nu ongeveer tien jaar oud. Als we in de onderhoudshistorie kijken, zijn de serieuze kosten te herleiden naar de optiek. Hoe meer vermogen er door de optiek gaat, hoe eerder die aan vervanging toe is.” Daarom ontwikkelt Nukon manieren om met minder vermogen dikker te kunnen snijden. Met N-Light heeft het bedrijf een partner gevonden die een laserbron ontwikkelde waarmee efficiënter kan worden gesneden. De N-Light-laserbronnen zijn verkrijgbaar in vermogens van 1 kW tot 10 kW, en geschikt voor het snijden van een breed scala aan materialen. Om het maximale uit de laserbron te halen, heeft N-Light een systeem ontwikkeld waarmee de diameter van de laserstraal automatisch kan worden aangepast. Hierdoor kan met minder vermogen toch dikker worden gesneden. Ook zijn verschillende materialen mogelijk. “Je ziet dat de fiberlaser op zichzelf geen exclusieve machines meer zijn”, stelt Wiezer. “Vroeger waren de investeringen heel hoog, maar tegenwoordig is de laserbron voor de fiberlaser economisch heel bereikbaar. En in tegenstelling tot de CO₂-laser, waar veel meer techniek bij komt kijken bij het richten van de laserstraal, is dat bij de fiberlaser zeker niet het geval. Simpel gezegd trek je bij een fiberlaser een tuinslang door de machine, waarna je de laserstraal op de juiste plaats hebt. Het gevolg is dat de middenmoot en ook Chinese producenten met fiberlasers op de markt komen. En dat zijn zeker geen slechte machines. Om het verschil te kunnen maken, moeten we dus kijken naar verdere verfijning om meer productiviteit tegen lagere kosten te realiseren.”

Onderhoudsvriendelijke snijkop

Waar je als leverancier ook een groot verschil kunt maken, is volgens Wiezer service en onderhoud. Met de zelfontwikkelde snijkop van Nukon heeft de machinefabrikant een oplossing ontwikkeld waarmee onderhoud aan de optiek in de snijkop kan worden vereenvoudigd. Elke snijkop bestaat uit een collimatorlens, snijlens en twee protectie-windows. Als er normaal gesproken iets mis is met een van de lenzen, dan wordt de complete snijkop van de machine gehaald en vervangen voor een andere snijkop, om door te kunnen produceren. Het vervangen van een snijkop kan zo een hele dag in beslag nemen. De kapotte snijkop wordt daarna opgestuurd en gerepareerd in een cleanroom-omgeving. Dit gaat gepaard met flinke kosten. Om dit te voorkomen heeft Nukon een snijkop ontwikkeld waarbij de lenzen heel eenvoudig vervangen kunnen worden terwijl de snijkop op de machine blijft zitten. De lenzen in de snijkop van Nukon zijn allemaal voorzien van een temperatuur- en reflectiesensor. Loopt de temperatuur op of meet een sensor verkeerde reflectiewaarden, dan geeft de machine in eerste instantie een waarschuwing en stopt hij later vanzelf als de waarden over de limiet heen gaan. Als dat het geval is, kan een monteur ter plaatse het probleem oplossen. De cassette met de lenzen is eenvoudig uit de snijkop te halen. Vervolgens kan de optiek vervangen worden en kalibreert de machine zichzelf. Dit alles neemt slechts drie uur in beslag. Wiezer: “De kosten voor het wisselen en repareren van een normale snijkop liegen er niet om. Normaal gesproken moet de hele snijkop van de machine en moet alles extreem goed schoongemaakt worden. Met de snijkop van Nukon hoeft een monteur alleen de buitenkant van de snijkop te reinigen terwijl de snijkop op de machine kan blijven. Nukon heeft een standaardkit samengesteld waar alle toebehoren inzitten om deze werkzaamheden snel en betrouwbaar uit te voeren. Kostentechnisch is dit een hele slimme ontwikkeling.” Volgens Wiezer ontwikkelt Nukon nieuwe oplossingen op basis van onvrede. “Nukon heeft zelf negen fiberlasersnijmachines in de productie staan. Operators geven alle kleine problemen en ontevredenheden door en die worden dan direct verbeterd door de R&D. Ook ideeën en verbeterpunten van klanten worden heel snel opgepakt. Die flexibiliteit geeft Nukon een sterke concurrentiepositie.”

Avonduren optimaal benutten

Nukon brengt inmiddels al zes jaar eigen automatiseringsoplossingen op de markt. Het leveringsprogramma start bij een standaardlaadsysteem voor één of twee machines. De volgende stap is een compact liftsysteem, gevolgd door de Expert Lift en de Tower System. Die laatste twee staan bij plaatwerkbedrijven in Nederland die 24 uur per dag produceren. De automatiseringssystemen van Nukon zijn optimaal afgestemd op de lasersnijmachines. “Er zijn veel bedrijven die automatieringsoplossingen leveren, maar als alles van dezelfde partij komt werkt het meteen goed. Je hoeft een ander niet achter de broek te zitten en de klant heeft één aanspreekpartner. Dat maakt het wel zo eenvoudig”, aldus Wiezer. Hij vervolgt: “Automatisering is niet meer weg te denken uit de Nederlandse industrie. Alleen met automatisering en kwaliteit kunnen we concurreren tegen lagelonenlanden. Dat betekent dat de onbemande uren optimaal moeten worden benut. Daarbij gaat het niet zozeer om de snelheid van de machine, maar vooral om continuïteit. In de praktijk maakt het niks uit dat een machine een paar seconden sneller is als het voor- en achterliggende proces niet goed geregeld is. Daar komt naast automatisering ook steeds meer digitalisering bij kijken.” 
Nukon biedt Industry 4.0-oplossingen aan om inzicht te krijgen in het machinepark. Daarbij gaat het voornamelijk om het uitwisselen van data. Zo kunnen data zoals bijvoorbeeld met betrekking tot het gas- en stroomverbruik en de operationele tijd worden gebruikt om de kosten per onderdeel te bepalen. Voor de communicatie tussen verschillende machines en alle processen binnen een organisatie werkt Nukon Nederland samen met Lantek en Radan. “Klanten kunnen beter voor een onafhankelijke softwarepartner kiezen, want dan ben je niet merkafhankelijk. Kies je in de toekomst voor een ander machinemerk, dan kan een centrale softwarespeler die nieuwe machine eenvoudig koppelen. Bij software moet je toch iets verder in de toekomst kijken”, besluit Wiezer.