Sauerstoffschneiden, auch bekannt als Brennschneiden, ist bekannt und wird seit vielen Jahren in vielen Branchen eingesetzt. Es zeigt sich auch, dass dieses Verfahren, obwohl es das älteste ist, noch ein großes Entwicklungspotenzial hat und dank des technologischen Fortschritts neue Möglichkeiten gewinnt. Mit dem Einsatz von Wasserstoff beim Brennschneiden wird ein neues Kapitel aufgeschlagen, das in vielen Bereichen bessere Ergebnisse bringt.

Der bei weitem größte Vorteil der Brennschneidtechnik ist ihre Fähigkeit, kohlenstoffarme und niedrig legierte Stähle mit großen Dicken zu verarbeiten, und in diesem Aspekt ist dieses Verfahren im Grunde konkurrenzlos. Gleichzeitig zeichnet sie sich durch eine geringere Schnittdynamik und eine größere Wärmeeinflusszone aus, wenn auch nur im Vergleich zur Plasmatechnik. Die Forschung zum Einsatz von Wasserstoff, die derzeit unter anderem von führenden Brennerherstellern durchgeführt wird, soll zeigen, ob in diesem Bereich zufriedenstellendere Ergebnisse erzielt werden können.

Grüne Revolution. Die Verwendung von Wasserstoff ist eine neue Richtung in der Brennschneidetechnik

Der Druck nach umweltfreundlichen Lösungen zur Reduzierung der CO2-Emissionen hat die Industrie gezwungen, nach alternativen Rohstoffen und Technologien zu suchen. Eine davon ist Wasserstoff, der in der CNC-Schneidmaschinenindustrie eine breitere Anwendung finden könnte. Er wird bereits seit einiger Zeit u. a. von Brennerherstellern als Alternative zu Acetylen oder Propan im Brennschneidverfahren getestet. Da es sicher und vor allem umweltfreundlich ist, weil das Produkt seiner Verwendung kein schädliches Wasserstoffgas ist, könnte es sich als eine bahnbrechende Lösung erweisen. Auch in Bezug auf andere Parameter, wie Einstechgeschwindigkeit, Schnittdynamik und die Auswirkung der Wärmezone. Die Vorteile der Verwendung von Wasserstoff enden definitiv nicht bei der Ökologie.

Dekarbonisierung des Brennschneidprozesses

Die Forschung zur Verwendung von Wasserstoff im Brennschneidprozess ist in eine entscheidende Phase eingetreten, und es wird erwartet, dass Lösungen wie vollautomatische Gasbrenner und Konsolen, die die Verwendung dieses Elements anstelle von z.B. Acetylen ermöglichen, bereits 2025 auf dem Markt erhältlich sein werden.

Vor allem handelt es sich um ein sicheres und außerordentlich sauberes Schneidsystem, da der Ausstoß von Kohlendioxid, einer der wichtigsten Verbindungen, die aufgrund globaler Umweltbedenken für Industrieemissionen geregelt sind, theoretisch gleich Null ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die mit fossilen Brennstoffen arbeiten, erzeugt das Schneiden mit Wasserstoff bemerkenswert wenig Rauch. Es handelt sich um ein Schneidsystem der nächsten Generation, das die Arbeitsbedingungen erheblich verbessert. Wenn Wasserstoff als gasförmiger Brennstoff verwendet wird, ist die einzige Emission reines H2O.

Mehr Dynamik und bessere Schneidleistung. Schneidet so schnell wie Acetylen, so sicher wie Propan

Bislang diente Acetylen als Vorwärmgas, mit dem in kurzer Zeit sehr hohe Temperaturen erreicht werden konnten, was zu einem schnellen und effizienten Schneiden führte. Studien zeigen jedoch, dass die Verwendung von Wasserstoff im Vergleich zu Acetylen oder Propan eine wesentlich schnellere Vorwärmung sowie bessere Ergebnisse in Bezug auf die Schnittdynamik ermöglicht.

Aufgrund der hervorragenden Wärmekonzentration wird die Einstechzeit erheblich verkürzt, was zu einer höheren Produktivität des gesamten Wasserstoff-Gasschneidprozesses führt. Vorläufige Tests von GCE (laut einer Pressemitteilung des Unternehmens) haben gezeigt, dass die Erwärmung einer 50 mm dicken Bramme mit Wasserstoff zwei bis drei Sekunden dauert. Im Vergleich dazu dauert es 10 bis 11 Sekunden, um dieselbe Bramme mit Propan zu erhitzen, was die viel höhere Effizienz von Wasserstoff als gasförmigem Brennstoff zeigt. Ein Produktmanager von GCE erklärt: "Eine konzentrierte Wasserstoffschneidflamme, die einen bestimmten Punkt erwärmt, verringert das Risiko einer Überhitzung der Metallplatte, was das Lochstechen erleichtert und beschleunigt.

Was die Schneidgeschwindigkeit betrifft, so haben erste Tests gezeigt, dass Wasserstoff etwa 10 % bessere Ergebnisse erzielt als das Schneiden mit Acetylen, das bisher als das wirksamste Gas galt. Andererseits, wenn es darum geht, mit der Sauerstofftechnologie eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Qualität beim Schneiden zu erreichen: "Die Standardschneidgeschwindigkeit für 30 mm dicken Stahl mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme beträgt 400 bis 450 mm/min. Mit unserem Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner haben wir im Labor Ergebnisse von mindestens 480 mm/min erzielt." Offiziell von GCE zur Verfügung gestellte Informationen.

Hohe Schnittqualität mit kleiner Wärmeeinflusszone

Das Brennschneidverfahren mit Wasserstoff ähnelt weitgehend dem thermischen Schneiden mit Propan oder Acetylen. Im Vergleich zu herkömmlichen Gasen wird bei diesem Verfahren jedoch bis zu 60 % weniger Wärme zugeführt. Bei Tests hat sich nämlich herausgestellt, dass das Verhältnis der Wärmezufuhr beim Schneiden mit Wasserstoffgas zu der mit Propan beispielsweise 3:5 beträgt. Das bedeutet, dass die zugeführte Wärmemenge bei der Verwendung von Wasserstoff viel geringer ist. Dadurch wird die Erwärmung des Grundmaterials minimiert, was zu einer deutlichen Verringerung der thermischen Verformung führt. Das Wasserstoffschneidsystem ermöglicht die Herstellung qualitativ hochwertiger Teile. Die Schnittfläche ist glatt und die Kanten sind scharf, so dass ein Produkt entsteht, das sich durch hohe Präzision auszeichnet.

Vollautomatische Wasserstoffschneidanlage

Moderne Lösungen nutzen unter anderem fortschrittliche Sensorik zur Auswahl der geeigneten Schneidparameter. Die neue Generation von IHT-Gaskonsolen ermöglicht es, das volle Potenzial des Wasserstoffschneidbrenners auszuschöpfen und die Flamme richtig auszurichten. Geprüfte Einsätze machen den Schneidprozess vollautomatisch, sicher und eliminieren Fehler, die beim manuellen Betrieb unvermeidlich sind. Wir erhalten ein komplettes Paket von Funktionen, die den Produktionsprozess vorhersehbar und wiederholbar machen: Gassteuerung, ein an das Wasserstoffschneiden angepasster Brenner, eine Reihe von Sensoren. Eine Datenbank mit vordefinierten Daten, d. h. einsatzbereiten Parametern für das Zünden der Flamme, das Erwärmen, das Einstechen und das Schneiden, erhöht die Prozesseffizienz erheblich und schließt menschliche Fehler aus.

Einsparungen und reduzierte Kosten. Geringerer Sauerstoffverbrauch

Vorläufige Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigen laut GCE, dass das Schneiden mit Wasserstoff etwa ein Fünftel weniger kostet als Acetylen und 30 % weniger als Propan. Außerdem wird dabei weniger Sauerstoff verbraucht. Das Wasserstoff-Gasschneidsystem verwendet zwar auch Sauerstoff unter hohem Druck, aber sein Verbrauch ist unvergleichlich geringer als der von herkömmlichen Gasschneidsystemen. Tests haben gezeigt, dass beim Schneiden mit Wasserstoff der für den Vorwärmprozess benötigte Sauerstoffverbrauch auf 1/5 oder weniger sinkt und der Gesamtsauerstoffverbrauch unter Berücksichtigung des Schneidprozesses um etwa 20 % verringert wird. Auf diese Weise lassen sich die Kosten für das Gas erheblich senken. Nicht zu vergessen ist auch, dass durch die hohe Schnittgeschwindigkeit die Länge des geschnittenen Teils deutlich reduziert wird, was letztlich natürlich die Produktionskosten senkt.

Einfache Schlackenentfernung. Deutlich reduzierte Nacharbeit nach dem Schneiden

Einer der wichtigsten Vorteile des Brennschneidens mit Wasserstoff ist die einfache Entfernung der während des Prozesses entstehenden Schlacke. Im Vergleich zu herkömmlichen Gasen ist die Schlackenentfernung schneller und effizienter. Infolgedessen wird die für die Bearbeitung der geschnittenen Teile erforderliche Zeit erheblich verkürzt, was zu einer höheren Produktivität, geringeren Kosten und einer besseren Qualität der Endprodukte führt. Darüber hinaus erzeugt der Wasserstoffschneidprozess glatte Oberflächen, und die für Wartung und Reinigung erforderlichen Arbeitsstunden können erheblich reduziert werden.

Fertigstellung: Zusammenfassung und Sicherheit

Das Brennschneiden mit Wasserstoff ist eine Methode, die sich als absolut bahnbrechend erweisen könnte, und das nicht nur aus Gründen des Umweltschutzes: Der größte Vorteil von Wasserstoff ist das Fehlen von CO₂-Emissionen bei der Verbrennung. Studien und Tests zeigen, dass er gegenüber herkömmlichen Gasen Vorteile in Bezug auf Einstechzeit, Schneiddynamik und Kosten hat. Die Wärmeeinflusszone ist klein und die Verformung durch die Wärmezufuhr minimal. Außerdem hat Wasserstoff eine höhere Selbstentzündungstemperatur und eine höhere Explosionsgrenze, so dass er sicherer ist als Propan und Acetylen. Moderne Wasserstoff-Schneidbrenner, die in naher Zukunft für Eckert-Maschinen verfügbar sein werden, kombinieren das volle Potenzial dieser Technologie mit Lösungen, die ein Höchstmaß an Sicherheit garantieren.