Neue Trends bei Hilfsgaslösungen für das industrielle Laserschneiden

Bei der täglichen Laserschneidproduktion von unlegiertem Stahl stellt die Wahl des Hilfsgases selten eine einfache Frage nach „welchem Gas“ dar. Reiner Sauerstoff ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten, doch die Schnittkante weist häufig Schlacke auf, die eine Nachbearbeitung erfordert. Reiner Stickstoff liefert eine saubere Schnittfläche, jedoch sind die Schnittgeschwindigkeiten begrenzt, und die Beschaffungskosten sowie die Logistik für flüssigen Stickstoff bleiben hoch. Das Schneiden mit Druckluft ist kostengünstig, doch seine Prozessstabilität ist gering, und Verunreinigungen durch Öl und Feuchtigkeit stellen ein erhebliches Risiko für den Schneidkopf dar. Seit Jahren müssen Hersteller stets Geschwindigkeit, Qualität und Kosten gegeneinander abwägen.

Heute durchbricht ein neuer Ansatz zur Hilfsgasversorgung diese Sackgasse: die Kombination aus ortseigenen Gasgeneratoren und Mischgas-Schneiden. Diese Transformation geht über eine bloße Anpassung der Gasverhältnisse hinaus – sie stellt vielmehr ein umfassendes Upgrade sowohl der Versorgungsmethode als auch der Prozesslogik dar.

Mischgas-Schneiden: Ein prozesstechnischer Durchbruch mit einer Sauerstoffkonzentration von 4–11 %

Bei der Bearbeitung von Baustahl hat eine umfangreiche Validierung unter realen Produktionsbedingungen einen optimalen Bereich für ein Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch identifiziert: eine Sauerstoffkonzentration zwischen 4 % und 11 %, wobei Stickstoff den Rest ausmacht (89 % bis 96 %). Dieser Bereich ist nicht willkürlich gewählt, sondern beruht auf einem präzisen Gleichgewicht der Schneidmechanismen.

Sauerstoff wirkt während des Schneidens als Verbrennungsförderer und erhöht die Schnittgeschwindigkeit – insbesondere bei mitteldicken bis dicken Kohlenstoffstahlplatten. Stickstoff fungiert als Kühlgas und Schutzgas, hemmt eine übermäßige Oxidation und verringert die Gratbildung. Wenn beide Gase im richtigen Verhältnis gemischt werden, behält die Mischung den Geschwindigkeitsvorteil des Sauerstoffs bei, während Stickstoff die Schnittkantenqualität verbessert. Zudem ermöglicht sie ein stabiles Schneiden bei niedrigerem Druck – dies ist die technische Grundlage für die angegebenen Vorteile: hohe Effizienz bei niedrigem Druck, ein ausgewogener Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Qualität sowie optimierte Gesamtkosten.

Im Vergleich zum Schneiden mit reinem Sauerstoff reduziert das Schneiden mit Gemischgas deutlich die Gratbildung und senkt den Aufwand für die Nachbearbeitung. Im Vergleich zum Schneiden mit reinem Stickstoff erreicht es spürbar höhere Schnittgeschwindigkeiten bei besserer Kostenwirksamkeit. Und im Vergleich zum Schneiden mit Druckluft bietet es eine weitaus größere Prozessstabilität sowie eine konsistente Kantenqualität. Kurz gesagt kombiniert das Schneiden mit Gemischgas die Stärken der drei traditionellen Hilfs­gasverfahren und mindert dabei deren jeweilige Schwächen.

Drei Trends, die die Transformation der Hilfs­gasversorgung vorantreiben

Damit das Schneiden mit Gemischgas seinen vollen Nutzen entfalten kann, muss sich auch die Art der Gasversorgung parallel weiterentwickeln. Drei zentrale Trends prägen derzeit die industrielle Laser-Hilfs­gaslandschaft:

Erstens ersetzt die vor-Ort-Gaserzeugung zunehmend die herkömmlichen Liefermodelle mit Gasflaschen und Flüssiggas. Früher mussten Anwender regelmäßig flüssigen Stickstoff und flüssigen Sauerstoff kaufen, was nicht nur Preisvolatilität mit sich brachte, sondern auch versteckte Kosten wie Transport, Lagerung und Flaschenwechsel umfasste. Die Erzeugung vor Ort verlagert die Gasproduktion direkt in die Fertigungshalle und ermöglicht die bedarfsgerechte Gasproduktion, wodurch die Abhängigkeit von externen Lieferketten entfällt. Das Ergebnis ist eine deutliche Senkung der langfristigen Gas-Kosten.

Zweitens ersetzt die zentralisierte, alles-in-einem-Gasversorgung die dezentrale, mehrquellige Versorgung. Traditionelle Werkstätten benötigen häufig separate Geräte und Leitungen für Sauerstoff, Stickstoff und Druckluft, was wertvollen Bodenplatz beansprucht und das Management erschwert. Heutzutage werden integrierte „Ein-Maschine-mehrere-Funktionen“-Systeme zunehmend zum Standard. Eine einzige Hauptanlage kann mehrere Gasbedarfe decken und vereinfacht so die Koordination und Wartung der Geräte.

Drittens treibt die kundenspezifische Gasgemischbildung eine Prozessrevolution voran. Hilfsgas ist nicht mehr nur ein Verbrauchsmaterial – es ist zu einer Prozessvariablen geworden, die präzise an die Materialdicke und Qualitätsanforderungen angepasst werden kann. Durch Feinabstimmung des Stickstoff-Sauerstoff-Verhältnisses können Anwender die Prozessparameter flexibel an unterschiedliche Aufträge anpassen und so tatsächlich „den Schnitt mit Gas optimieren“.

Gemeinsam machen diese drei Trends die vor-Ort-Erzeugung in Kombination mit Schneiden mit Gemischgas zu einem wirkungsvollen Hebel zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit in Laserbearbeitungswerkstätten.

Raysoar 'drei Produktfamilien: Verschiedene Wege, ein Ziel

Basierend auf den drei wichtigsten Trends bei der industriellen Laser-Zusatzgasversorgung hat Raysoar drei klar voneinander abgegrenzte Produktfamilien eingeführt – Fine Cutting, Bright Cutting und Pure Air Cutting. Jede Familie richtet sich an unterschiedliche Materialarten, Produktionsumfänge und Qualitätsanforderungen und bietet differenzierte vor-Ort-Gaserzeugungs- sowie Mischgaslösungen. Ihre Wege unterscheiden sich, doch ihr Ziel ist dasselbe: Nutzern zu helfen, in verschiedenen Laserschneidszenarien das optimale Verhältnis von Kosten zu Leistung zu erreichen.

Ob Feinschneiden für die Hochvolumen-Verarbeitung von Kohlenstoffstahl, Hellschneiden für flexible Mischmaterial-Produktion oder Reine-Luft-Schneiden für kostengünstige Luftschneidanwendungen – Raysoar bleibt auf ein einziges Ziel fokussiert: die Bereitstellung einer vor-Ort-Gaserzeugung, die den vielfältigen Anforderungen von Laserschneidanwendungen gerecht wird und gleichzeitig das beste Kosten-Leistungs-Verhältnis erzielt. Die Nutzer können basierend auf ihrer Materialmischung, Auftragsmenge und Qualitätsanforderungen die am besten geeignete Lösung aus den drei Produktfamilien auswählen.

Präzises Schneiden Familie: Die "Smart Gas Brain "für hohe -Volumen-Schneiden von Kohlenstoffstahl

Die Feinschneid-Familie ist für Anwender konzipiert, die eine Hochvolumen-Verarbeitung von Kohlenstoffstahl durchführen und höchste Schnittqualität fordern. Das typische Problem dieser Kunden besteht darin, dass große Mengen an Kohlenstoffstahl sie besonders empfindlich gegenüber sowohl der Schnittkantenqualität als auch der Schneidgeschwindigkeit machen – und kein einziges Gas kann beide Anforderungen gleichzeitig erfüllen.

Die Fine-Cutting-Familie adressiert dies durch die Einführung eines „intelligenten Gasgehirns“ – ein intelligentes Steuerungssystem, das die Gasreinheit automatisch an verschiedene Kohlenstoffstahlmaterialien anpasst. Das bedeutet, dass das System beim Bearbeiten von Kohlenstoffstahlplatten unterschiedlicher Dicke oder Güteklassen das Stickstoff-Sauerstoff-Mischungsverhältnis automatisch anpassen kann, ohne dass häufig manuelle Eingriffe erforderlich sind. Dadurch wird eine gleichbleibende Schnittqualität gewährleistet und der betriebliche Aufwand reduziert.

Hinsichtlich der Produktkonfigurationen bietet die Fine-Cutting-Familie flexible Optionen:

1. Für kleine Verarbeitungsstationen, die bereits über eine stabile Gasversorgung verfügen und mit geringem Investitionsaufwand Schneiden mit Gemischgas einführen möchten, bietet Raysoar die Mix-Gas-Generiersystem-Serie Spirit (FCS180) an. Diese kompakte Mischeinheit ermöglicht einen schnellen Einsatz zu kalkulierbaren Kosten.

2. Für mittelgroße bis große Fabriken mit einem 24/7-Dauerbetrieb, die Energieeinsparung und integrierte Systeme priorisieren, ist die Fine-Cutting-Prime-Serie (FCP) die ideale Wahl. Diese Serie basiert auf der branchenüblichen, mitteldruckbasierten Zweiturm-PSA-Technologie zur Stickstofferzeugung und verfügt standardmäßig über IoT-fähige Fernüberwachung sowie die intelligente SMART-REIN-Steuerung, die einen unbeaufsichtigten Betrieb ermöglicht. Die typische Amortisationsdauer im Vergleich zu Flüssiggas-Systemen liegt bei 12 bis 18 Monaten.

Ungeachtet der Konfiguration liegt der Kernwert der Fine-Cutting-Familie darin, das Schneiden von Kohlenstoffstahl vom „erfahrungsorientierten Gasabgleich“ hin zum „automatisierten, bedarfsgerechten Matching“ zu verlagern – was die Gesamtkosten für Prozessgase deutlich senkt und gleichzeitig eine hohe Schnittqualität sicherstellt.

Bright Cutting Familie: Flexible Lösung für die Verarbeitung gemischter Materialien

Die Bright-Cutting-Familie richtet sich an ein anderes Nutzerprofil: Werkstätten, die hauptsächlich Edelstahl oder Aluminium in Chargen verarbeiten, aber auch einen gewissen Anteil an Kohlenstoffstahl-Aufträgen bearbeiten. Diese Kunden legen großen Wert auf Geräteflexibilität. Sie benötigen ein System, das nahtlos zwischen Edelstahl, Aluminium und Kohlenstoffstahl wechseln kann, ohne dass mehrere unabhängige Gasversorgungseinheiten für unterschiedliche Materialien erforderlich sind.

Um diesen Bedarf zu erfüllen, bietet die Bright-Cutting-Familie die BCP-Serie – konzipiert für einen 24/7-Dauerbetrieb mit hohen Durchsatzraten und großformatigem Chargenschneiden. Diese Serie legt besonderen Wert auf Stabilität und eine dauerhafte Gasversorgungskapazität und eignet sich daher ideal für mittlere bis große Betriebe, deren Kerngeschäft die Verarbeitung von Edelstahl oder Aluminium ist. Für Kunden, die zudem gelegentlich auch Kohlenstoffstahl-Aufträge annehmen müssen, bietet die BCP-Serie optional die M-Funktion.

Das herausragende Merkmal der Bright-Cutting-Familie ist ihre Vielseitigkeit. Die Anwender müssen keine separaten Gasquellen für verschiedene Materialien bereitstellen. Ein einziges System deckt die Anforderungen an Hilfsgase für Edelstahl, Aluminium und Kohlenstoffstahl ab und ermöglicht dadurch eine flexiblere Produktionsplanung sowie eine höhere Auslastung der Anlagen.

Pure Air Familie: Zuverlässiges, wirtschaftliches Luftschneiden

Die Pure-Air-Familie nimmt eine andere Position als die beiden vorherigen ein. Sie richtet sich an Anwender, deren Ansprüche an die Schnittqualität wirtschaftlich ausgerichtet sind – sie verlangen keine ultrahohe Oberflächenqualität – und die Materialien wie Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Aluminium verarbeiten. Das Hauptziel dieser Kunden lautet: „Schneiden zu den niedrigstmöglichen Kosten durchführen“, doch sie befürchten häufig die bei Luftschneidverfahren üblichen Probleme mit Öl- und Feuchtigkeitskontamination.

Die Pure-Air-Familie adressiert dies, indem sie die Erzeugung von hochreiner Luft in wirtschaftliche Prozessszenarien bringt. Die Serie umfasst Laserleistungen für das Schneiden von 3 kW bis 60 kW und ist mit gängigen Lasersystemen kompatibel. Am wichtigsten ist, dass die Produktpalette je nach Schneidanwendung Ölgehaltsvarianten von 0,001 bis 0,03 bietet, wodurch das Risiko einer Kontamination des Schneidkopfs mit Öl und Wasser beim Luftschneiden deutlich reduziert wird.

Für Anwender, die vor allem Kosteneffizienz priorisieren und keine strengen Anforderungen an die Oberflächenqualität der Schnittkanten stellen, bietet die Pure-Air-Familie eine Lösung, die Erschwinglichkeit und Zuverlässigkeit in Einklang bringt – stabiler als Standard-Luftkompressoren, aber wirtschaftlicher als Gemischgas-Systeme.

Von Produkten zu Lösungen: Raysoar 's Individualisierungsfähigkeit

Es ist erwähnenswert, dass Raysoar mehr als nur drei separate Produktfamilien bietet. Das Unternehmen stellt eine umfassende Lösungskompetenz bereit, die je nach den tatsächlichen Produktionsbedingungen des Anwenders kombiniert und individuell angepasst werden kann. Ob es sich um einen Hochvolumen-Verarbeiter von Kohlenstoffstahl oder Edelstahl handelt, um eine kleine bis mittlere Werkstatt mit gemischten Materialien oder um eine kosteneffiziente Verarbeitungsstation mit moderaten Qualitätsanforderungen – Anwender finden stets einen geeigneten Ausgangspunkt innerhalb der Produktfamilien Fine Cutting, Bright Cutting und Pure Air Cutting.

Darüber hinaus unterstützt Raysoar lokalisierte Aufrüstungen auf Basis bestehender, stabiler Gasversorgungen. So können Anwender beispielsweise mithilfe des Mix-Gas-Generiersystems Spirit-Serie (FCS180) schnell Mixed-Gas-Schneidfunktionen einführen, ohne ihre Hauptanlagen austauschen zu müssen, und so Prozessverbesserungen bei relativ geringem Investitionsaufwand realisieren.

Fazit: Mixed-Gas-Schneiden als praktische Realität umsetzen

Zusammenfassend ist der technische Nutzen des Schneidens mit Gemischgas gut belegt: Ein Sauerstoffanteil von 4 % bis 11 % bietet die optimale Balance aus Schnelligkeit, Qualität und Kosten. Die Umsetzung dieses technischen Nutzens in konkrete Produktionsvorteile hängt davon ab, die für Ihren spezifischen Anwendungsfall geeignete Gasversorgungsmethode auszuwählen.

Wenn Sie nach einer Assistgas-Lösung suchen, die zu Ihren Produktionsmerkmalen passt, ist ein guter Ausgangspunkt, Ihre Hauptwerkstoffe, Auftragsstruktur und Qualitätsanforderungen zu klären. Raysoar kann Ihnen umfassende Unterstützung bieten – von der Geräteauswahl bis zur Prozessabstimmung –, um das Schneiden mit Gemischgas zu einem praktischen Instrument zur Stärkung Ihrer Wettbewerbsfähigkeit zu machen.