Könner in Kunststoff

© Photo | KD Busch

Als erste weltweit schneidet die Geiss AG Thermoformteile per Laser zurecht. Zwei Megatrends kommen ihr dabei entgegen.

Maschinen der Geiss AG im fränkischen Seßlach beherrschen das weite Feld der Thermoplaste, Verbundwerkstoffe und Polyolefine. Das Unternehmen gilt als Pionier in der Thermoformung – ein mit dem Tiefziehen von Blech vergleichbares Konkurrenzverfahren zum Spritzgießen. Beim Thermoformen werden thermoplastische Folien oder Platten unter Hitzewirkung vakuumumgeformt.

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Die Geiss AG mit Sitz im fränkischen Seßlach baut Maschinen für die Bearbeitung von Thermoplaste, Verbundwerkstoffen und Polyoefinen. Das Unternehmen gilt als Pionier in der Thermoumformung und geht auch beim Konturschneiden von Kunststoffen neue Wege: Als einziger Anbieter weltweit setzt die Geiss AG dabei auf das Werkzeug Laser.

Im nächsten Prozessschritt muss das meist innerhalb eines rechteckigen Materialzuschnittes liegende Formteil vom Rand befreit werden. Deshalb bietet Geiss seit 1984 auch CNC-Maschinen zur Konturbearbeitung an. Fräsen und Schneiden mit Ultraschall, heißen und kalten Klingen oder gelegentlich sogar Wasserstrahl sind die Klassiker bei der Konturbearbeitung.

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Die Laserschneidemaschine von Geiss für Thermoformteile. Werfen Sie hier einen Blick in die Maschine. (Galerie)

Nur Manfred Geiß, Inhaber der Geiss AG, hat das Potenzial des Lasers erkannt: „In unserer eigenen Blechfertigung schneiden wir seit vielen Jahren Bau- und Edelstahl mit dem Werkzeug Licht. Warum also nicht auch Kunststoff schneiden?“

Der Laser, so das Kalkül des kunststoffaffinen Maschinenbauers, kennt keinen Verschleiß und braucht nicht wie das Wasserstrahlschneiden Abrasivmittel. Er schneidet flexibel, schnell, trocken und wartungsfrei — und bei gleichbleibender Qualität höchst präzise. Er benötigt lediglich eine Absaugung. Die bindet die beim Schneiden entstehenden Kohlenwasserstoffe.

Welche Kunststoffe sich fürs Laserschneiden eignen

Passen muss der Laser nur bei PVC und anderen halogenisierten Kunststoffen. Denn dabei entstehen Hydrochloride, die sich in der Abluft zu toxischem Dioxin verbinden. Manfred Geiß: „ABS, Acryl, Carbonfaser, PET und Polycarbonate eignen sich gut für die Laserbearbeitung, glasfaserverstärkte Stoffe brauchen mehr Laserleistung, Laminate mit Schaumfüllung gehen gar nicht und bei ganz dünnem Material punktet das Messer.“

Ergänzend zu traditionellen Verfahren entwickelte Geiss zusammen mit TRUMPF seine eigene Portal-Laserschneidanlage. In die kartesisch aufgebaute Maschine ist ein kompakter CO2-Laser TruCoax mit einer Leistung von 1.000 Watt integriert. Alle optischen Komponenten stammen vom Laserhersteller, die CNC-Maschine selbst ist ein Geiss-Unikat. Aufgrund ihrer ausgefeilten Parametrik lassen sich alle 3- oder 5-Achs-CNC-Maschinen von Geiss mit der Option Laserschneiden ausrüsten.

Die Vorteile des Laserlichts

Der CO2-Laser arbeitet speziell für die Kunststoffbearbeitung mit 9,3 statt den üblichen 10,6 Mikrometer Wellenlänge. Bei vielen Kunststoffen werden dadurch Absorption und damit Schnittgeschwindigkeit um rund zehn Prozent verbessert. Das Werkzeug Licht punktet darüber hinaus mit zahlreichen Vorteilen. Die berührungslose Bearbeitung mit dem Laser verursacht keine Schnittkräfte — ein klares Plus bei der Bearbeitung der im Trend liegenden, immer dünneren Werkstoffe. Und ein Kostenfaktor, da die Teileaufnahmen einfach gehalten werden können.

Manfred Geiß ergänzt: „Der Laser fährt auch Konturen und Ausschnitte an, die für eine Frässpindel längst unzugänglich sind. Ebenso sind Ecken und Ausbrüche mit minimalen Radien möglich — sogar haarfeine Durchschüsse in Composite-Materialien.“

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Manfred Geiß schneidet Thermoformteile mit Licht.

Zudem entfällt bei vielen Anwendungsgebieten die Nacharbeit. Beim Schneiden von Acryl beispielsweise wirken die Schnittkanten wie flammpoliert. Und wenn im Reinraum weder Späne noch Staub anfallen dürfen, ist das Laserschneiden das Verfahren der Wahl. Stoßen schließlich die traditionellen Verfahren bei Polyamidfasern an physikalische Grenzen — beim Fräsen würden sich die Fasern aufwickeln, beim Schneiden vor der Klinge aufschieben — , gleitet der Laser schneidig und ohne Ausfransungen durch das Material.

Tests auf Machbarkeit

Ob sich der Laser als Mittel der Wahl eignet und mit welchen Parametern das beste Schneidergebnis erzielt wird, testet Geiss für seine Kunden auf der installierten Vorführmaschine — inklusive zertifizierter Abgasuntersuchungen durch den TÜV Süd. So entsteht beispielsweise eine Kofferschale aus ein Millimeter starkem Polycarbonat. Die Konturnaht hat eine Länge von 2480 Millimetern, 16 Löcher werden gebohrt. Bei einem Vorschub von 9.000 Millimetern pro Minute und einer Laserleistung von 500 Watt dauert der Schneidzyklus 69 Sekunden.

Den selbst entwickelten Rodel aus vier Millimeter starkem ABS mit PMMA (Polymethylmethacrylat) schneidet der Laser bei einer Konturlänge von 2.580 Millimetern und zwei Bohrungen in 49 Sekunden. Und ein Lüftungsgitter aus ABS und Acryl ist trotz 168 rechteckiger Ausbrüche, sechs Bohrungen und 860 Millimeter Konturlänge im Highspeedmodus bereits in 260 Sekunden beschnitten.

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Ob saubere Konturen oder haarfeine Durschschüsse: Für Composite-Material ist der Laser prädestiniert.

Zwei Megatrends in der Fertigung

Ob Scheinwerfer, Verkleidungs- oder Bodenmaterial für das Auto, Sonnenblenden für Lkw oder Folien für die Möbel-, Bau- oder Verpackungsindustrie — die Einsatzgebiete sind vielfältig. Manfred Geiß glaubt an den Erfolg des Laserschneidens: „Zwei Megatrends sorgen für Schub. Einerseits der Trend zur Leichtigkeit. Transportmittel werden heute gewichtsoptimiert konstruiert und damit dünnwandiger. Andererseits der Siegeszug der Composite. Für Materialien wie GFK oder CFK ist der Laser wie gemacht.“

Ansprechpartner
Geiss AG, Manfred Geiß,
Telefon: +49 9569 9221 – 51
E-Mail: manfred.geiss@geiss-ttt.com

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