Betriebskosten eines Wasserstrahlschneiders

07.07.21, 12:10

Die Technologie des Wasserstrahlschneidens ist hinsichtlich der Variablen, die die Betriebskosten der Maschine beeinflussen, sehr komplex. Ziel dieses Artikels ist es, alle Faktoren zu ermitteln, die die Betriebskosten der Maschine beeinflussen, und deren gegenseitige Auswirkungen bei Änderungen der Parameterwerte, die die jeweiligen Variablen charakterisieren, aufzuzeigen. Die Angabe konkreter Kostenwerte ist nicht sinnvoll, da diese für jedes Gerät unterschiedlich sind. Wichtiger ist es, potenziellen Investoren aufzuzeigen, wie sich der Preis für Dienstleistungen zusammensetzt, und den Dienstleistungsempfängern bewusst zu machen, woher die ihnen angebotenen Preise stammen.

Variablen, die die Betriebskosten des WaterJets beeinflussen

Das erste Dilemma ist die Frage nach der Maßeinheit für den Schnitt. Es gibt zwei gängige Messmethoden: die Schnittzeit und die Schnittlänge. Beide Umrechnungsfaktoren sind nicht vollständig aussagekräftig, wenn man nicht bestimmte Annahmen zugrunde legt.

Schnittzeit – Preisermittlung auf der Grundlage eines zuvor festgelegten Wertes, der in einer bestimmten Zeiteinheit angenommen wird, zum Beispiel PLN/h. Die grundlegende Frage lautet in diesem Fall: Mit welcher Geschwindigkeit schneidet die jeweilige Maschine? Da man weiß, dass ein bestimmtes Element in unterschiedlicher Zeit geschnitten werden kann, lässt sich leicht erahnen, dass schnelleres Schneiden mit einer Verschlechterung der Qualität einhergeht. Beim Vergleich der Preise zweier Dienstleister sollte man daher immer nach denselben Geschwindigkeiten und Qualitätsklassen fragen.

Laufmeter Schnitt – dieser Umrechnungsfaktor scheint genauer zu sein. Doch auch in diesem Fall sollte der Preis für eine bestimmte Qualitätsklasse angegeben werden. In diesem Fall ist anzumerken, dass das Schneiden eines halben Meters einer Blechplatte genauso viel kostet wie das Ausschneiden eines komplizierten Elements. Der Preis pro Meter variiert natürlich je nach Dicke und Art des Materials.

Ein weiterer Punkt sind die Variablen, die die Preisgestaltung pro Stunde oder Meter Schnitt beeinflussen. In beiden Fällen bleiben die Preisbestandteile identisch:

  • Schleifmittelverbrauch – Nutzer von Wasserstrahlmaschinen berechnen die durchschnittliche Zeitdauer, die für den Verbrauch einer Packung Garnet benötigt wird.  Die Unterschiede im Schleifmittelverbrauch für die einzelnen Materialarten und -stärken sind so gering, dass es nicht notwendig ist, viele Preisstufen festzulegen,
  • Wartungsarbeiten – diese kommen sogar während der Garantiezeit vor. Dieser Faktor ist konstant, da er nicht vom Arbeitsaufwand abhängt, lässt sich jedoch nur schwer genau einschätzen,
  • Ersatzteile, die sich schnell abnutzen – vor allem die Saphir- und die Mischdüse. Sie haben eine bestimmte Lebensdauer, nach deren Ablauf sie ausgetauscht werden müssen,
  • Strom – der Verbrauch ist proportional zum Arbeitsaufwand. Bei Kenntnis des Einheitspreises lassen sich die Kosten für das Schneiden einer bestimmten Materialcharge berechnen,
  • Wasser – der wichtigste Faktor. Die Kosten für den Wasserverbrauch werden auf der Grundlage des durchschnittlichen stündlichen Verbrauchs berechnet. Sie hängen vom jeweiligen Pumpenmodell ab,
  • Arbeit des Bedieners – dies sind Fixkosten, unabhängig vom Arbeitsaufwand. Dieser Satz wird vertraglich zwischen Arbeitgeber und Arbeitnehmer festgelegt,
  • Abschreibung – auch dies sind Fixkosten.

Bei der Preisgestaltung für Dienstleistungen ist auch die Marge ein Bestandteil. Diese kann unterschiedlich hoch sein. Sie wird meist in Abhängigkeit von mehreren Faktoren festgelegt:

  • Größe der zu bearbeitenden Materialcharge – der Preis kann sich mit steigendem Auftragsvolumen ändern,
  • Wettbewerb – eine steigende Anzahl von Anbietern, die dieselben Dienstleistungen erbringen, kann zu einem lokalen Preisrückgang für diese Dienstleistung führen,
  • Saisonalität – dieses Phänomen kann zu Preisschwankungen führen.

Die Betriebskosten von Wasserstrahlmaschinen setzen sich aus vielen Faktoren zusammen. Dies sollte bereits bei der Investitionsplanung berücksichtigt werden. Insbesondere bei der Planung des Einsatzes der Anlage darf die Beschaffung einer ausreichenden Menge an Abrieb und Verschleißteilen nicht vergessen werden.

Jedes Teil kann in fünf verschiedenen Schnittqualitätsklassen geschnitten werden, die sich preislich unterscheiden. Die unterschiedlichen Schnittqualitäten hängen mit dem sogenannten Konus zusammen, bei dem die Öffnung an der Unterseite des Blechs einen kleineren Durchmesser hat als an der Oberseite (auf der Seite der Schneiddüse). Der Grund für das Auftreten des Konus ist der zunehmende Abstand des zu schneidenden Materials zur Düse. Dadurch ist die Energie des Strahls geringer und somit auch seine Schneidleistung. Beim Wasserstrahlschneiden kann jedoch auch ein umgekehrter Konus auftreten, d. h. das Loch unten ist größer als oben. Dies tritt bei zu langsamem Vorschub und/oder erhöhter Menge an zugeführtem Strahlmittel auf. Dieses Phänomen kann durch die Anwendung eines Qualitätsschnitts (höhere Klasse) minimiert werden.

Es ist wichtig, vor Beginn des Schneidens der Werkstücke die erwartete Schnittqualitätsklasse festzulegen. Bei Lohnschneidarbeiten trifft die Auswahl immer der Auftraggeber. Es ist nicht zulässig, dass der Kunde ein in einer bestimmten Schnittqualitätsklasse gefertigtes Musterteil akzeptiert, die eigentliche Charge jedoch in einer anderen Schnittqualitätsklasse gefertigt wird.

In der Praxis werden zwei grundlegende Modelle zur Kostenkalkulation verwendet:

1. Schnittzeit (PLN/Std.)

Ein Modell, das auf der Maschinenlaufzeit basiert.

  • Entscheidender Faktor: Schnittgeschwindigkeit
  • Höhere Geschwindigkeit = höhere Leistung, aber potenziell geringere Qualität
  • Es ist notwendig, Angebote bei gleicher Qualitätsklasse und gleichen technologischen Parametern zu vergleichen

2. Schnittlänge (PLN/lfm)

Ein Modell, das auf den laufenden Metern des Schnitts basiert.

Scheinbar präziser

Preis abhängig von:

  • Materialart,
  • Dicke,
  • Schnittqualitätsklasse

Die Betriebskosten eines Wasserstrahlsystems setzen sich aus mehreren wiederkehrenden Komponenten zusammen:

Variable Kosten

  • Abrasivmittelverbrauch (Garnet) – der größte Anteil der variablen Kosten
  • Strom – abhängig von Betriebszeit und -intensität
  • Wasserverbrauch – abhängig von der Pumpenleistung
  • Verschleißteile – u. a. Düsen, Mischelemente
  • Wartung und Instandhaltung – teilweise unabhängig von der Produktionsintensität

Fixkosten

  • Arbeit des Bedieners
  • Maschinenabschreibung
  • Feste Kosten für die Instandhaltung der Infrastruktur

Zu den Stückkosten wird eine Marge hinzugerechnet, deren Höhe von folgenden Faktoren abhängt:

  • der Auftragsgröße (Skaleneffekt),
  • dem Wettbewerbsniveau auf dem Markt,
  • der saisonalen Nachfrage.

In der Wasserstrahltechnologie spielt die Schnittqualität eine entscheidende Rolle, da sie sich direkt auf die Kosten der Dienstleistung auswirkt.

Es werden mehrere Qualitätsstufen unterschieden, von denen jede mit einer anderen Bearbeitungsgeschwindigkeit und -präzision einhergeht.

Das Phänomen des Schnittkegels

Während des Prozesses kann Folgendes auftreten:

  • klassischer Kegel (schmalerer Boden des Werkstücks),
  • oder ein umgekehrter Kegel (breiterer Boden).

Dieses Phänomen resultiert aus:

  • einem Energieabfall des Strahls in der Materialtiefe,
  • einer zu niedrigen oder zu hohen Vorschubgeschwindigkeit,
  • einer falschen Schleifmittelmenge.

Die Schnittqualitätsklasse bestimmt das Gleichgewicht zwischen:

  • Präzision,
  • Geschwindigkeit,
  • Stückkosten.

Vor Produktionsbeginn muss die Schnittqualitätsklasse eindeutig festgelegt werden.

Bei Dienstleistungen:

  • legt der Kunde den erforderlichen Standard fest,
  • und seine Abnahme gilt für die gesamte Produktionscharge.

Eine Änderung der Qualitätsklasse während der Ausführung ohne vorherige Absprache ist unzulässig, da dies direkte Auswirkungen auf Kosten, Zeit und technologische Parameter des Prozesses hat.

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