Was ist ein Plasmaschneider?
Plasma als physikalische Größe beschreibt ein Teilchengemisch auf atomar-molekularer Ebene, das aus teilweise geladenen Komponenten, also Ionen und Elektronen, besteht. Die elektrische Leitfähigkeit der Ladungsteilchen ist die wesentliche Eigenschaft für die technische Nutzung des Plasmas. Vereinfacht gesagt ist Plasma ein elektrisch leitfähiges Gas mit einer Temperatur von circa 30.000 °C.
Ein Plasmaschneider ist ein elektrisches Gerät, das mit einer Stromquelle betrieben wird und mithilfe von Plasma Metalle oder andere elektrisch leitende Werkstoffe zerschneiden (schmelzen) kann. Bestandteile eines Plasmaschneiders sind Druckluftzuleitung, Handstück, Massekabel, Stromquelle und eine Stromzuleitung.
Aufgebaut ist der Plasmaschneider aus einem Inverter zur Gleichspannungserzeugung und Transformierung der Netzspannung von 380 V/32 A auf eine Betriebsspannung von 100 V/100 A. Zudem ist in dem Inverter eine Hochfrequenz (HF) Hilfs-Stromquelle eingebaut, die den Pilotlichtbogen mit der notwendigen Spannung versorgt. Zum Betrieb werden noch ein Plasma-Schneidbrenner und eine Druckluftquelle (Kompressor) mit mindestens 4,5 bar benötigt.
Wegen der vielen verschiedenen Angebote an Plasmaschneidern auf dem Markt ist es nicht einfach, das richtige Gerät für den jeweiligen gewünschten Gebrauch zu finden, denn einzelne Fabrikate haben natürlicherweise spezifische Stärken und Schwächen sowie Anwendungsgebiete. Dieser Plasmaschneider Fakten-Test soll deswegen eine Hilfestellung bei der Auswahl des passenden Geräts geben
Szeneriebild aus der Produktwelt der Plasmaschneider
Was macht man mit einem Plasmaschneider?
Plasmaschneider werden in Industrie und Handwerk, aber auch im Rettungswesen zum Schneiden von Metall verwendet.
In der Industrie wurden sie für das Schneiden von Metallen entwickelt und auch um Bleche in die gewünschte Form bringen zu können. Da Plasmaschneider unterschiedliche Metallarten bearbeiten können, sind sie sehr flexibel einsetzbar und werden daher auch in anderen Industriezweigen als dem Metallbau verwendet. Beispielsweise in der Automobilindustrie zum Schneiden von Karossen oder beim Schiffsbau, um einzelne Schiffsteile präzise auszuschneiden. Ebenfalls zum Einsatzbereich der Plasmaschneider zählen Notfälle im Rettungswesen, beispielsweise bei Feuerwehr oder THW. Wenn bei Autounfällen Personen nicht aus verklemmten Autos befreit werden können und der Einsatz von Rettungsscheren aufgrund äußerer Umstände nicht möglich ist, wird ein Plasmaschneider eingesetzt. Dieser kann dicht neben dem Unfallopfer angesetzt werden und ermöglicht eine schnelle und sichere Bergung. Die Nähe zu Personen ist durch die geringe thermische Abstrahlung des Plasmaschneiders möglich und erleichtert die Bergung.
Auch im privaten Gebrauch ist der Einsatz von Plasmaschneidern möglich. Dabei werden die handlichen Geräte für Bastelarbeiten mit Metall oder auch für Reparaturen von metallenen Gegenständen eingesetzt. Aber auch für künstlerische Zwecke können Plasmaschneider verwendet werden.
Testbaron Redaktionstipp
Zwei Stickstoffmoleküle werden durch Zufuhr von Wärme gespalten. Durch die konstante Wärmezufuhr lösen sich Elektronen, die sich um die Stickstoffmoleküle sammeln und als Ergebnis entsteht Plasma (ionisiertes Gas). Durch diesen Ablauf werden elektrisch nicht leitende Gase zu elektrisch leitenden Gasen. Plasma hat eine Temperatur von circa 30.000 °C. Wegen der großen Hitze ist es möglich Metall zu schneiden, wobei es physikalisch gesehen ein Schmelzvorgang ist.
Was sollte man beachten, wenn man einen Plasmaschneider kaufen möchte?
Leistung des Kompressors
Schneidleistung
Sicherheit
Schweißerbrille und Schutzhelm
Zuletzt: Auch wenn der Plasmaschneider keine Schweißfunktion hat, so sind Schweißerbrille und Schutzhelm dringend zu verwenden. Dadurch werden Augen und Haut vor dem grellen Licht sowie der Hitze geschützt. Außerdem sind unbedingt entsprechende Schweißerhandschuhe zu verwenden. Dieses Zubehör sollten beim Kauf eines Plasmaschneiders unbedingt mit erworben werden, falls sie sich noch nicht im Besitz befinden
Wie funktioniert ein Plasmaschneider?
Bei Gebrauch wird im Plasmaschneider ein Lichtbogen zwischen einer Elektrode (normalerweise Wolfram-Elektrode) und dem Werkstück erzeugt. Gezündet wird der Lichtbogen meist mit einer Hochfrequenzzündung (andere Zündungsarten wie Kontakt oder Lift-Arc auch üblich) und an der Austrittstelle durch eine isolierte, zumeist wassergekühlte, Kupferdüse eingebunden. Wegen der hohen Energiedichte des Lichtbogens schmilzt das darunterliegende Metall und wird durch einen Gasstrahl weggeblasen, dadurch entsteht die Schnittfuge. Am häufigsten wird normale Druckluft zum Ausblasen verwendet. Für eine klarere Schnittfuge können auch Schutzgasgemische benutzt werden, diese vermindern Oxidation oder verhindern sie gänzlich. In Bereichen mit höherer Leistung, beispielsweise Industrie, wird statt der Druckluft ein Gasgemisch (z. B. 35 % Argon und 65 % Wasserstoff) oder einatomiges Gas (Argon) genutzt. Kennzeichnend für Plasmaschneidfugen ist die Abrundung der Schneidkante.
Beim Wasser-Plasmaschneiden wird, anders als bei der allgemeinen Plasmaschmelztechnik, zusätzlich Wasser (etwa 3 l pro Minute) in den Plasmastrahl radial eingespritzt. Wegen dieser radialen Wasserbewegung wird ein einseitig stärker wirkendes Plasma gebildet, wodurch der Schnitt auf der einen Seite nahezu senkrecht wird, aber dafür auf der anderen Seite bis zu 10 °C Abweichung von der Idealform bekommen kann.
Durch den freigesetzten Sauerstoff des Wassers bekommt der Plasmastrahl einen besonders hohen Energiegehalt, wodurch schlackenfreie Schnittunterkanten und Schnittflächen entstehen. Mit dem restlichen, nicht verdampften Wasser, werden entstehende Metalldämpfe und Schneidstaub abtransportiert. Ebenfalls erfolgt durch Wasser-Plasmaschneiden eine Lärmverringerung. Gesundheitsschädliche Reizgase, wie Ozon, Stickstoffmonoxid oder Stickstoffdioxid, werden darüber hinaus zu einem Großteil im Wassernebel gebunden.
Nicht zuletzt kann die Umwelt erheblich entlastet werden, wenn der Schnitt mit einem Plasmaschneider 10 bis 20 cm über einem Wasserbad erfolgt, da der entstehende Staub besser im Wasser gebunden werden kann und nicht frei in der Atmosphäre schwebt.
Welche unterschiedlichen Plasmaschneider gibt es und was zeichnet diese aus?
Je nach Anwendungsgebiet oder Einsatzart können verschiedene Ausführungen das beste Ergebnis bringen. Um einen guten Überblick zu erhalten, werden im folgenden Plasmaschneider Vergleich die häufigsten Ausführungen dargestellt.
| Kontaktzündung | Um den Lichtbogen zu zünden, muss direkter Kontakt zwischen Werkstück und Plasmaschneider bestehen. Das bedeutet, um den Plasmaschneider zu nutzen, muss erst mit der Düse auf das zu schneidende Material getippt werden. Das Schneiden mit direktem Kontakt auf dem Blech erzeugt aber dadurch auch einen erhöhten Düsenverschleiß. |
| High Frequency Zündung (HF-Zündung) oder gegenteilig: Low Frequency Zündung | Bei einer HF-Zündung kann eine Führungshülse genutzt werden, die dann den optimalen Abstand zum Material hält. Dadurch ist das Schneiden mit einer Schablone ebenfalls einfacher. |
| Lift-Arc Zündung (engl. „abgehobener Bogen“) | Der Brenner wird an der Schnittstelle auf das Werkstück gesetzt und es fließt ein geringer Strom, der aber schwach genug ist, um den Brenner keinen Schaden zu zuführen. Der Brenner wird vom Gasstrom von der Werkstückoberfläche weggedrückt, der Lichtbogen zündet und der Strom wird von der Schweißstromquelle auf die für den Schnitt erforderliche Stärke erhöht. Wegen der hohen Energiedichte des Lichtbogens wird das Metall geschmolzen und wird durch den Gasstrahl weggeblasen, dadurch entsteht die Schnittfuge. |
Zudem gibt es für den Hausgebrauch Plasmaschneider mit unterschiedlicher Schneidleistung. Diese reicht von 1 bis 40 mm bei bis zu 120 A. In der Industrie können Plasmaschneider mit weitaus höherer Leistung und Schneidkraft eingesetzt werden. Hier ist eine Leistung von 300 A für etwa 70 mm Schwarzblech möglich. Je nach gewünschter Arbeit mit dem Plasmaschneider empfiehlt sich also ein Gerät mit stärkerer oder schwächerer Leistung.
Ebenfalls sind Unterschiede hinsichtlich Schneidspannung und Schneidstrom zu finden, je nach angestrebter Leistung des Geräts und Hersteller kann beides variieren.
Es werden aber auch Kombigeräte angeboten. Diese können dann nicht nur schneiden, sondern verfügen ebenfalls über die Funktion eines Schweißgeräts, sodass geschnitten und geschweißt werden kann.
Testbaron Redaktionstipp
Was sollte man für einen guten Plasmaschneider im Einkauf ausgeben?
Preislich rangieren Plasmaschneider in einem breiten Feld zwischen etwa 200 EUR bis über 2.000 EUR. Aber für den Hausgebrauch muss keinesfalls ein teures High End Gerät erworben werden. Für einen Plasmaschneider, der in moderatem Gebrauch ist, empfiehlt sich ein Gerät aus der niederen Preisklasse um etwa 300 EUR bis 400 EUR. Natürlich muss auch die Schneidkraft beachtet werden, gegebenenfalls eignet sich dann ein preisgünstiges Modell nicht mehr.
Welche Plasmaschneider-Hersteller gibt es?
Je nach gewünschter Schneidkraft, Anforderungen und Preisklasse werden natürlich verschiedene Hersteller und Fabrikate empfohlen. DEN absoluten Plasmaschneider Vergleichssieger gibt es also nicht, weil es immer auf das Anwendungsgebiet oder die Einsatzart ankommt. Gerade weil viele Anbieter auf dem Markt vorhanden sind, ist es für Einsteiger nicht einfach den Überblick zu behalten, aber folgende Auswahl an bekannten Herstellern bietet gute Anlaufstellen:
- Berlan
- Bulkston
- NTF
- Stamos Germany
- Prime Tech
Welche Vor- & Nachteile haben Plasmaschneider?
Vorteile
- Schneidet alle elektrisch leitfähigen Metalle
- Schnittgeschwindigkeit ist nicht von der Härte des Materials abhängig, sondern von der elektrischen Leitfähigkeit
- Spezielle Techniken: Unterwasserschneiden oder Trockenschneiden möglich
- Schneidet auch ölige Oberflächen oder rostigen Stahl, ebenso lackierte Flächen, wenn eine bestimmte Dicke nicht überschritten wird
- Eines der wirtschaftlichsten Schneidverfahren im Stahl-Bereich bis 35/40 mm Dicke
- Geringe thermische Abstrahlung, Hitze bleibt auf Plasmastrahl fokussiert
- Investitions- und Betriebskosten geringer als beim Laserschneiden
- Es werden keine besonderen Anforderungen an die Umgebung gestellt (im Gegensatz zu Laserschneidverfahren)
- In der Industrie: gut zu automatisieren, mannlosen Schneiden möglich
Nachteile
- Schneidet keine anderen Materialien
- Staubbelastung ist hoch, ein Filter ist erforderlich bzw. Pflicht, ebenso geeignete Schutzkleidung
- Lärmentwicklung bei Trockenschnitt (z.T. >108 dBA bei 200A)
- Schnittqualität ist nicht konstant und von vielen Parametern (Verschleiß, Schneiddauer etc.) abhängig.
- Je nach Brennertyp, Einstellung, Erfahrung oder Zustand sind hohe Kosten bei Verschleißteilen möglich, vor allem wenn der Plasmaschneider nicht korrekt bzw. optimal benutzt wird
- Eine Nachbearbeitung oder Überarbeitung kann je nach Anspruch notwendig sein (je nach Brennertyp und Material)
- Schneidqualität ist nicht mit der durch Laserschneiden vergleichbar, denn Plasma ist kein Laser und erreicht deswegen nicht dessen Genauigkeit
Fazit
Für den Gebrauch von Plasmaschneidern sind keine Vorkenntnisse oder besonderen Fähigkeiten notwendig. Für den Hobbybedarf werden Geräte empfohlen, die mit etwas weniger Leistung arbeiten. Der Vorteil dieser Geräte ist, dass sie üblicherweise etwas kleiner und handlicher sind und sich für den sporadischen Einsatz optimal eignen. Als Zündungsart wird bei diesen Plasmaschneidern größtenteils Kontaktzündung verwendet und die Funktion mit Druckluft, sodass keine Gase oder Gasgemische zugekauft werden müssen.
Selbstverständlich sollte die oben bereits erwähnte Schutzkleidung zwingend verwendet werden, ebenso sollte ein gewisses Grundverständnis von Metallen vorhanden sein. Wie immer gilt es die Bedienungsanleitung des Gerätes vor dem ersten Gebrauch zu lesen und gegebenenfalls an einem kleinen Werkstück erstmals zu üben, doch dann steht dem Einsatz des gewählten Plasmaschneiders, oder sogar auch des Plasmaschneider Vergleichssiegers nichts mehr im Wege.
Wichtig außerdem sind ausreichend Abluft und eine feuerfeste Unterlage, das bedeutet nicht im Wohnzimmer, sondern in einer Werkstatt oder einer Garage arbeiten, wo eventuelle Funkenschläge nichts entzünden können und ausreichend gelüftet werden kann. Als Schneiduntergrund bieten sich am besten Beton oder Stein an, da diese in der Regel nicht entzündbar sind.
Zur Lagerung des Plasmaschneiders empfiehlt sich ein trockener, frostfreier Raum. Außerdem ist keine besondere Lagerung des Geräts zu beachten. Nach der eingehenden Beschäftigung mit der Materie und der Auswahl des richtigen Geräts steht Hobbybastlern, Künstlern oder Do-it-yourself Handwerkern nichts mehr im Weg, um mit dem jeweiligen Plasmaschneider zu arbeiten. Zudem ist es nach der Lektüre dieses Plasmaschneider-Fakten-Testberichts und damit verbundenem Plasmaschneider-Vergleich möglich, das für den persönlichen Gebrauch passende Gerät zu wählen.
