{"id":94666,"date":"2026-11-04T20:23:43","date_gmt":"2026-11-04T17:23:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.mikropor.com\/karbon-celigi-fiber-lazer-kesiminde-psa-azot-jeneratoru\/"},"modified":"2026-11-11T10:34:42","modified_gmt":"2026-11-11T07:34:42","slug":"psa-stickstoffgenerator-beim-faserlaserschneiden-von-kohlenstoffstahl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/psa-stickstoffgenerator-beim-faserlaserschneiden-von-kohlenstoffstahl\/","title":{"rendered":"PSA-Stickstoffgenerator beim Faserlaserschneiden von Kohlenstoffstahl"},"content":{"rendered":"\t\t<div data-elementor-type=\"wp-post\" data-elementor-id=\"94666\" class=\"elementor elementor-94666 elementor-94638\" data-elementor-post-type=\"post\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-fa2fe17 e-flex e-con-boxed e-con e-parent\" data-id=\"fa2fe17\" data-element_type=\"container\" data-e-type=\"container\">\n\t\t\t\t\t<div class=\"e-con-inner\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-element elementor-element-835bacc elementor-widget elementor-widget-text-editor\" data-id=\"835bacc\" data-element_type=\"widget\" data-e-type=\"widget\" data-widget_type=\"text-editor.default\">\n\t\t\t\t<div class=\"elementor-widget-container\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<p>Die Entwicklungen in der Faserlasertechnologie haben in den letzten zehn Jahren einen bedeutenden Wandel in der metallverarbeitenden Industrie bewirkt. Dank steigender Laserleistungen k\u00f6nnen Werkstoffe mit deutlich h\u00f6heren Geschwindigkeiten, engeren Toleranzen und h\u00f6herer Produktionskapazit\u00e4t bearbeitet werden. Heutzutage ist die Wahl des Hilfsgases einer der wichtigsten Parameter, die die Leistung von Lasersystemen bestimmen. Das Schutzgas sorgt daf\u00fcr, dass das beim Schneiden entstehende geschmolzene Metall aus dem Schnittkanal entfernt wird, reguliert die Wechselwirkung des Laserstrahls mit dem Werkstoff, kontrolliert das entstehende Plasma und beeinflusst direkt die metallurgische Struktur der Schnittfl\u00e4che. Daher geh\u00f6ren die Zusammensetzung, die Reinheit, der Druck und der Durchfluss des Schutzgases zu den grundlegenden Prozessparametern, die die Schnittqualit\u00e4t bestimmen.<\/p><p>Beim Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl (DKP) wird seit vielen Jahren reiner Sauerstoff bevorzugt. Der Hauptgrund daf\u00fcr ist, dass Sauerstoff mit dem Schneidmaterial eine exotherme Reaktion eingeht und dabei zus\u00e4tzliche W\u00e4rme erzeugt. Da diese Reaktion der vom Laser gelieferten Energie zus\u00e4tzliche Energie hinzuf\u00fcgt, bietet sie insbesondere bei Lasern mit geringer Leistung einen bedeutenden Vorteil. Die Verwendung von Sauerstoff weist jedoch einige wesentliche Nachteile auf. Die auf der Schnittfl\u00e4che entstehende Metalloxidschicht erfordert insbesondere vor elektrostatischen Lackieranwendungen eine zus\u00e4tzliche Oberfl\u00e4chenvorbereitung. Zudem wird die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t durch die starke Oxidation eingeschr\u00e4nkt, was bei einigen anspruchsvollen Anwendungen einen zweiten Arbeitsschritt erforderlich macht. Mit dem Erreichen von Faserlaserleistungen von 6 kW, 10 kW und sogar 20 kW hat sich der Schneidmechanismus erheblich ver\u00e4ndert. Der Schneidvorgang ist nun nicht mehr ausschlie\u00dflich von einer exothermen Reaktion abh\u00e4ngig. Dank der vom Laser bereitgestellten hohen Energie ist das Abtransportieren des geschmolzenen Metalls aus dem Schneidkanal durch einen Hochdruckgasstrom wesentlich effektiver geworden. Dies hat zur Entwicklung neuer Ans\u00e4tze bei der Auswahl des Hilfsgases f\u00fcr das Schneiden von kohlenstoffarmem Stahl gef\u00fchrt.<\/p><p>In den letzten Jahren werden insbesondere beim Schneiden von d\u00fcnnem und mittelstarkem kohlenstoffarmem Stahl zunehmend Stickstoff-Sauerstoff-Gasgemische (Mix-Gas) eingesetzt. Diese Gase, die eine kontrollierte Menge an Sauerstoff enthalten, verringern die durch reinen Sauerstoff verursachte intensive Oxidation und tragen gleichzeitig dazu bei, die Schnittgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten oder sogar zu erh\u00f6hen. Auf diese Weise lassen sich im selben Prozess eine geringere Gratbildung, eine sauberere Schnittfl\u00e4che und eine h\u00f6here Produktionskapazit\u00e4t erzielen. Die heute verwendeten Mixgas-Systeme basieren meist auf dem Prinzip, dass gasf\u00f6rmiges reines Stickstoff aus Verteilern und reiner Sauerstoff in Gasmischern in pr\u00e4zisen Verh\u00e4ltnissen gemischt werden. Dieses Verfahren ist zwar technisch erfolgreich, erfordert jedoch zwei separate Gasversorgungs leitungen, einen Gasmischer, eine kontinuierliche Kalibrierung, Gaslogistik sowie hohe Anfangsinvestitionskosten. Insbesondere in Laserschneidanlagen mit hohem Verbrauch verursachen diese Systeme erhebliche Betriebskosten.<\/p><p><strong>PSA-Stickstoffgenerator in Laserschneidsystemen f\u00fcr kohlenstoffarmen Stahl<\/strong><\/p><p>Stickstoffgeneratoren, die mit der PSA-Technologie (Pressure Swing Adsorption) arbeiten, k\u00f6nnen Stickstoff mit Reinheitsgraden zwischen 95 % und 99,999 % erzeugen. Die Zusammensetzung des Mischgases, das f\u00fcr Schneidanwendungen bei kohlenstoffarmem Stahl verwendet wird und einen Reinheitsgrad von etwa 95 % bis 98 % aufweist, kann direkt mittels PSA bereitgestellt werden. Der verbleibende Anteil des mit PSA-Stickstoffgeneratoren erzeugten Stickstoffs besteht gr\u00f6\u00dftenteils aus Sauerstoff. Argon, das in der Umgebungsluft zu etwa 0,93 % vorkommt, bleibt am Ende des PSA-Prozesses in \u00e4hnlichen Konzentrationen im Produktgas enthalten. Da Argon aufgrund seiner inerten Eigenschaften nicht an der Laserschneidreaktion teilnimmt, beeintr\u00e4chtigt es die Prozessleistung nicht. Daher kann ein PSA-Stickstoffgenerator, der mit einer Reinheit von ca. 95\u201398 % arbeitet, das f\u00fcr das Schneiden von kohlenstoffarmem Stahl erforderliche Gasgemisch auf nat\u00fcrliche Weise bereitstellen, ohne dass ein zus\u00e4tzlicher Gasmischer erforderlich ist. Dadurch entfallen die Speicherung von Stickstoff in Kryogenanlagen oder Verteilern, die Investition in einen Gasmischer sowie die Notwendigkeit, zwei separate Gase in pr\u00e4zisen Verh\u00e4ltnissen zu mischen. Das System kann ausschlie\u00dflich mit Druckluft, einer geeigneten Filterung, Trocknung und einem PSA-Stickstoffgenerator betrieben werden.<\/p><p>In PSA-Stickstoffgeneratoren besteht die in das System eintretende Umgebungsluft zu etwa 78 % aus Stickstoff, zu 21 % aus Sauerstoff, zu 0,93 % aus Argon und zu sehr geringen Anteilen aus anderen Gasen. Wenn die Druckluft in das Kohlenstoff-Molekularsieb (Carbon Molecular Sieve \u2013 CMS) geleitet wird, werden die Sauerstoffmolek\u00fcle adsorbiert, und am Tankausgang steigt der Stickstoffanteil, w\u00e4hrend der Sauerstoffanteil sinkt. In PSA-Systemen l\u00e4sst sich die Stickstoffreinheit vollst\u00e4ndig an die Anforderungen des jeweiligen Prozesses anpassen. Mit steigender Reinheit sinkt der Produktionsdurchsatz, w\u00e4hrend bei einer Verringerung der Reinheit mit demselben Generator deutlich h\u00f6here Gasdurchs\u00e4tze erzielt werden k\u00f6nnen. Beim Schneiden von kohlenstoffarmem Stahl ist es wichtig, die optimale Gaszusammensetzung zu erzielen, um den gew\u00fcnschten Schneidmechanismus zu gew\u00e4hrleisten.<\/p><p>Die typische Zusammensetzung des Produktgases, das aus einem PSA-Stickstoffgenerator mit einer Stickstoffreinheit von ca. 95 % gewonnen wird, ist wie folgt:<\/p><table style=\"width: fit-content; margin: 0 auto; border-collapse: collapse; text-align: left;\"><thead><tr><th style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">Bestandteil<\/th><th style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">Ungef\u00e4hrer Anteil<\/th><\/tr><\/thead><tbody><tr><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">Stickstoff (N\u2082)<\/td><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">%95<\/td><\/tr><tr><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">Sauerstoff (O\u2082)<\/td><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">%4,0-4,5<\/td><\/tr><tr><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">Argon (Ar)<\/td><td style=\"border: 1px solid #ccc; padding: 10px 15px;\">%0,8-1,0<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><div style=\"display: flex !important; justify-content: center !important; width: 100%; margin-top: 10px;\"><span style=\"display: inline-block !important; white-space: nowrap !important; text-align: center !important;\"><br \/><em><strong>Tabelle 1.<\/strong> Gaszusammensetzung <\/em><br \/><\/span><\/div><p>Bei der Untersuchung dieser Gaszusammensetzung zeigt sich, dass der verbleibende Teil des Produktgases zum Gro\u00dfteil aus Sauerstoff besteht. Mit anderen Worten: Der PSA-Stickstoffgenerator erzeugt ohne Einsatz eines zus\u00e4tzlichen Gasmischers eine Gaszusammensetzung, die vielen der beim Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl verwendeten Stickstoff-Sauerstoff-Gemischen sehr nahekommt. Ein wichtiger Punkt, der hier zu beachten ist, ist das Verhalten von Argon. Argon ist ein chemisch inertes Gas und geht beim Laserschneiden keine Reaktionen ein. Ein Argonanteil von etwa 1 % hat keinen nennenswerten negativen Einfluss auf die Schnittqualit\u00e4t. Im Gegenteil: Aufgrund seiner Inertheit geh\u00f6rt Argon zu den bevorzugten Gasen in vielen industriellen Schutzgas-Anwendungen. Daher stellt der Argonanteil im PSA-Produktgas f\u00fcr den Laserschneidprozess von kohlenstoffarmem Stahl keinen Nachteil dar.<\/p><p>Ziel dieser Arbeit ist es, die Schneidleistungen von traditionellem reinem Sauerstoff und von vor Ort mittels PSA-Technologie erzeugtem Stickstoffgas mit einer Reinheit von ca. 95\u201398 % beim Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl experimentell zu vergleichen. In diesem Zusammenhang wurde die technische und betriebliche Machbarkeit von Schnitten mit PSA-Stickstoffgenerator umfassend bewertet, ohne dass eine klassische Gasmischanlage erforderlich war.<\/p><p><strong>2. Experimentelle Untersuchung<\/strong><\/p><p>Im Rahmen der Untersuchung wurden die Schneidleistungen beim Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl unter Verwendung von herk\u00f6mmlichem reinem Sauerstoff mit denen von vor Ort mittels PSA-Technologie erzeugtem Stickstoffgas mit einer Reinheit von ca. 95\u201398 % verglichen. Ziel war es, zu beurteilen, ob das aus dem PSA-Stickstoffgenerator gewonnene Gas beim Schneiden von Kohlenstoffstahl gegen\u00fcber Sauerstoff Vorteile bietet und ob es eine Alternative zu den Mischgasen darstellen kann, die durch das Mischen von Gasen aus Stickstoff- und Sauerstoffverteilern in bestimmten F\u00e4llen in Gasmischern gewonnen werden.<\/p><p>Die Versuche wurden an einer 4-kW-Faserlaserschneidanlage im Mikropor-Produktionswerk durchgef\u00fchrt (Abbildung 1). Bei allen Versuchen wurden die Laserleistung, der Brennpunkt, der D\u00fcsen-Typ, der Fokusabstand, der Schnittweg und andere Maschinenparameter konstant gehalten, w\u00e4hrend lediglich das Hilfsgas gewechselt wurde, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass die festgestellten Unterschiede ausschlie\u00dflich auf die verwendete Gaszusammensetzung zur\u00fcckzuf\u00fchren sind.<\/p><p><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-94640 size-full\" src=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi.png\" alt=\"\" width=\"1672\" height=\"941\" srcset=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi.png 1672w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi-300x169.png 300w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi-1024x576.png 1024w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi-768x432.png 768w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/Kusursuz-Endustriyel-Fabrika-Makinesi-1536x864.png 1536w\" sizes=\"(max-width: 1672px) 100vw, 1672px\" \/><\/p><div style=\"display: flex !important; justify-content: center !important; width: 100%; margin-top: 10px;\"><span style=\"display: inline-block !important; white-space: nowrap !important; text-align: center !important;\"><br \/><em><strong>Abbildung1.<\/strong> 4-kW-Faserlaserschneidemaschine<\/em><br \/><\/span><\/div><p>Als Versuchsmaterial wurde der in der Industrie allgemein als DKP-Blech bekannte kohlenstoffarme Stahl der G\u00fcteklasse S235 gem\u00e4\u00df der Norm EN 10025 gew\u00e4hlt. Die Versuche wurden mit Blechdicken von 3 mm und 4 mm durchgef\u00fchrt, um die Leistung unter verschiedenen Schnittbedingungen zu bewerten. Bei den<\/p><p>Versuchen mit reinem Sauerstoff wurde das Gas direkt \u00fcber das Verteilerrohrsystem in die Laseranlage geleitet.<\/p><p>Das in den Versuchen verwendete System besteht aus einem Kompressor, Vorfiltern, einem gek\u00fchlten Trockner, Feinfiltern, einem PSA-Stickstoffgenerator und einer Booster-Einheit, die den hohen Druckbedarf deckt. Das erzeugte Gas wurde ohne Verwendung eines externen Gasmischers direkt dem Laserschneidsystem zugef\u00fchrt. Auf diese Weise wurde die einfachste und wirtschaftlichste Systemkonfiguration geschaffen, die unter Praxisbedingungen eingesetzt werden kann.<\/p><p>Abbildung 2 zeigt eine schematische Darstellung des in den Versuchen verwendeten Gasversorgungssystems;<\/p><p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-94727 size-full\" src=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-2-de.png\" alt=\"\" width=\"1462\" height=\"338\" srcset=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-2-de.png 1462w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-2-de-300x69.png 300w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-2-de-1024x237.png 1024w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-2-de-768x178.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1462px) 100vw, 1462px\" \/><\/p><p>In diesem System erfolgte die gesamte Gaserzeugung innerhalb der Anlage, wobei weder ein Kryogen-Stickstofftank noch ein Gasmischer oder zus\u00e4tzliche Gasmischanlagen zum Einsatz kamen. Der PSA-Generator wurde mit einer Stickstoffreinheit von 97 % betrieben. Das an diesem Betriebspunkt gewonnene Produktgas besteht zu etwa 97 % aus Stickstoff, zu etwa 2 % aus Sauerstoff und zu etwa 1 % aus Argon. In den Versuchen wurden die folgenden Leistungskriterien bewertet:<\/p><div style=\"text-align: left !important; line-height: 1.6 !important; padding-left: 15px; margin: 0 !important;\">\u2713 \u00a0\u00a0 Gesamtschnittgeschwindigkeit<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Qualit\u00e4t der Schnittfl\u00e4che<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Gratebildung an der Oberfl\u00e4che<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Geometrie der Schnittkanten<\/div><p>Nach dem Schneiden wurden alle Proben untersucht, die Schnittfl\u00e4chen visuell verglichen und die Schnittzeiten protokolliert. Gleichzeitig wurden die Beobachtungen der Bediener in die Bewertung einbezogen, um die Prozessstabilit\u00e4t zu analysieren. Das Ziel dieser Arbeit besteht nicht nur darin, die Schnittgeschwindigkeit zweier verschiedener Gase zu vergleichen. Es geht auch darum, die Machbarkeit einer Gaserzeugung vor Ort mittels PSA-Technologie als Ersatz f\u00fcr die klassische Gasmischer-Infrastruktur beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl zu bewerten. Daher wurden die experimentellen Ergebnisse nicht nur hinsichtlich der Schneidleistung, sondern auch im Hinblick auf die einfache Bedienbarkeit und die Kosten des Systems analysiert.<\/p><p><strong>3. Experimentelle Ergebnisse und technische Bewertung<\/strong><\/p><p><strong>3.1. Ergebnisse beim Schneiden von DKP-Blech (3 mm)<\/strong><\/p><p>Zun\u00e4chst wurden Versuche an 3 mm dicken DKP-Blechproben durchgef\u00fchrt. Dabei wurden die Laserleistung, die optischen Einstellungen und die Schnittparameter beibehalten und lediglich das Hilfsgas ausgetauscht. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass die erzielten Leistungsunterschiede direkt auf die Gaszusammensetzung zur\u00fcckzuf\u00fchren sind.<br \/>Beim Vergleich der Schnittfl\u00e4chenqualit\u00e4ten wurden bei beiden Schnitten saubere, gratfreie Oberfl\u00e4chen erzielt.<br \/>Den Versuchsergebnissen zufolge wurde der Schneidvorgang an der 3-mm-DKP-Blechprobe unter Verwendung eines PSA-Stickstoffgenerators im Vergleich zum Schneiden mit reinem Sauerstoff um 60 % schneller abgeschlossen. Dieses Ergebnis wird insbesondere f\u00fcr Unternehmen in der Serienfertigung als wichtiger Vorteil gewertet, der die Produktionskapazit\u00e4t direkt steigern kann. Abbildungen der geschnittenen Proben sind in Abbildung 3 dargestellt.<\/p><p><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-94731 size-full\" src=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-3-de.png\" alt=\"\" width=\"1467\" height=\"431\" srcset=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-3-de.png 1467w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-3-de-300x88.png 300w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-3-de-1024x301.png 1024w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-3-de-768x226.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1467px) 100vw, 1467px\" \/><\/p><p><strong>3.2. Ergebnisse des DKP-Blechschneidens (4 mm)<\/strong><\/p><p>Bei den Schnitten mit einer Materialst\u00e4rke von 4 mm wurden die Laserleistung, die optischen Einstellungen und die Schnittparameter beibehalten und lediglich das Hilfsgas gewechselt. Dadurch wurde sichergestellt, dass die erzielten Leistungsunterschiede direkt auf die Gaszusammensetzung zur\u00fcckzuf\u00fchren sind. Beim Vergleich sowohl mit reinem Sauerstoff als auch mit Stickstoff mit einer Reinheit von 97 % blieb die Menge an Graten auf der Unterseite bei beiden Schnitten auf einem minimalen Niveau, und die Schnittkanten waren glatt; allerdings verk\u00fcrzte sich die Schnittzeit beim Schneiden mit Stickstoff mit einer Reinheit von 97 % im Vergleich zum System mit reinem Sauerstoff erheblich.<\/p><p>Die Versuchsergebnisse zeigen, dass das System mit einem PSA-Stickstoffgenerator beim Schneiden von 4-mm-DKP-Blechen einen Zeitvorteil von etwa 60 % bietet. Dieser Wert deutet auf eine sehr hohe Steigerung der Schneidleistung hin, die bei Laserschneidprozessen allein durch den Wechsel des Hilfsgases erzielt werden kann. Abbildungen der geschnittenen Proben sind in Abbildung 4 dargestellt.<\/p><p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-94735 size-full\" src=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-4-de.png\" alt=\"\" width=\"1458\" height=\"468\" srcset=\"https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-4-de.png 1458w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-4-de-300x96.png 300w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-4-de-1024x329.png 1024w, https:\/\/www.mikropor.com\/wp-content\/uploads\/2026\/11\/figure-4-de-768x247.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1458px) 100vw, 1458px\" \/><\/p><p><strong>4. Industrielle Vorteile des Einsatzes von PSA-Stickstoffgeneratoren<\/strong><\/p><p>Die Gasinfrastruktur in Laserschneidanlagen f\u00fcr Kohlenstoffstahl, in denen Gasmischer zum Einsatz kommen, besteht aus einem kryogenen Stickstofftank, einem Sauerstoffverteiler, einem Gasmischer, Druckreglern, Durchflussregelger\u00e4ten sowie zus\u00e4tzlichen Systemen, die eine kontinuierliche \u00dcberpr\u00fcfung der Gasmischung gew\u00e4hrleisten. Diese Konfiguration erh\u00f6ht nicht nur die Anfangsinvestitionskosten, sondern auch den Wartungsaufwand.<\/p><p>Durch die Erzeugung und Nutzung von Stickstoff vor Ort mittels PSA-Stickstoffgeneratoren wird das System erheblich vereinfacht. Mit einem Kompressor, einem geeigneten Filtersystem, einem Lufttrockner, einem PSA-Stickstoffgenerator und einer Booster-Einheit kann das f\u00fcr das Laserschneiden von Kohlenstoffstahl erforderliche Gas direkt erzeugt werden. Ein zus\u00e4tzlicher Gasmischer, eine kryogene Stickstoffspeicherung sowie Mischsteuerungsanlagen sind nicht erforderlich. Dieser Ansatz bietet Unternehmen folgende Vorteile:<\/p><div style=\"text-align: left !important; line-height: 1.7 !important; padding-left: 15px; margin: 0 !important;\">\u2713 \u00a0\u00a0 Entfall der Investition in einen Gasmischer,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 die Reduzierung von zwei getrennten Gasversorgungsinfrastrukturen auf ein einziges System,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Durch die Vor-Ort-Erzeugung wird die Abh\u00e4ngigkeit von der kontinuierlichen Logistik von Gasflaschen oder Fl\u00fcssiggas verringert,<br \/>\u2713\u00a0 \u00a0 Vermeidung von Qualit\u00e4tsproblemen, die durch \u00c4nderungen des Mischungsverh\u00e4ltnisses entstehen k\u00f6nnten,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Geringerer Wartungsaufwand,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Geringere Betriebskosten,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 H\u00f6here Prozesskontinuit\u00e4t,<br \/>\u2713 \u00a0\u00a0 Gasproduktion vor Ort, unterbrechungsfrei und in gleichbleibender Qualit\u00e4t.<\/div><p>Insbesondere in Laserschneidanlagen mit hohem Produktionsvolumen leisten diese Vorteile nicht nur bei den Gaskosten, sondern auch in Bezug auf Produktionsplanung, Wartungsmanagement und Prozesssicherheit einen wichtigen Beitrag.<\/p><p><strong>5. Ergebnisse und Branchenempfehlungen<\/strong><\/p><p>Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Verwendbarkeit von vor Ort mittels PSA-Technologie erzeugtem Stickstoffgas mit einer Reinheit von ca. 97 % als Alternative zum herk\u00f6mmlichen Einsatz von reinem Sauerstoff beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl experimentell untersucht. Als Ergebnis der Untersuchung wurden nicht nur hinsichtlich der Schneidleistung, sondern auch in Bezug auf die Architektur des Gasversorgungssystems, die Investitionskosten und die Betriebskontinuit\u00e4t bedeutende Vorteile erzielt.<\/p><p>Die Versuche haben gezeigt, dass das aus dem PSA-Stickstoffgenerator gewonnene Produktgas beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl eine hohe Leistung erbringen kann. Bei Schnitten an 3-mm- und 4-mm-DKP-Blechproben wurden im Vergleich zu Anwendungen mit reinem Sauerstoff um 60 % k\u00fcrzere Schnittzeiten erzielt.<\/p><p>Bei Versuchen im Reinheitsbereich von 90\u201394 % wurde festgestellt, dass die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zu Sauerstoff um 30 % h\u00f6her war. Damit wurde best\u00e4tigt, dass der optimale Reinheitsbereich f\u00fcr den Laserschneiden von kohlenstoffarmem Stahl bei 95\u201398 % liegt.\u00a0<\/p><p>Eines der wichtigsten Ergebnisse der Studie ist die Zusammensetzung des Produktgases aus PSA-Stickstoffgeneratoren, die mit einer Reinheit von etwa 95\u201398 % arbeiten. Damit weist das Produktgas eine \u00e4hnliche Zusammensetzung auf wie viele der beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl verwendeten Stickstoff-Sauerstoff-Gemische. Dies zeigt, dass der traditionelle Ansatz mit Gasmischern beim Laserschneiden von Kohlenstoffstahl neu bewertet werden muss.<\/p><p>In klassischen Systemen werden hochreiner kryogener Stickstoff und reiner Sauerstoff separat beschafft und in Gasmischern im gew\u00fcnschten Verh\u00e4ltnis gemischt, bevor sie dem Schneidsystem zugef\u00fchrt werden. Dieser Ansatz ist zwar technisch erfolgreich, bringt jedoch zus\u00e4tzliche Kosten mit sich, wie hohe Anfangsinvestitionskosten, zwei separate Gasinfrastrukturen, Gasmischer, Durchflussregelger\u00e4te, Kalibrierungsbedarf und die Abh\u00e4ngigkeit von der externen Gasversorgung. Bei vor Ort betriebenen Gaserzeugungssystemen mit PSA-Technologie l\u00e4sst sich derselbe Prozess hingegen mit einer wesentlich einfacheren Infrastruktur realisieren. Dadurch k\u00f6nnen der Gasmischer, der Tank f\u00fcr kryogenes Stickstoff sowie ein Gro\u00dfteil der damit verbundenen Zusatzausr\u00fcstung aus dem System entfernt werden.<\/p><p>Die Vorteile der Gaserzeugung vor Ort beschr\u00e4nken sich nicht nur auf die anf\u00e4nglichen Investitionskosten. Der Wegfall der kontinuierlichen Gaslogistik, der Verzicht auf den Austausch von Gasflaschen oder Fl\u00fcssiggas, die Unabh\u00e4ngigkeit des Prozesses von der externen Lieferkette sowie die kontinuierliche Aufrechterhaltung der gleichen Gasqualit\u00e4t bieten wichtige Vorteile f\u00fcr die Produktionskontinuit\u00e4t. Insbesondere in Anlagen mit hohem Produktionsvolumen senkt dieser Ansatz die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership \u2013 TCO) und erh\u00f6ht gleichzeitig die Prozesszuverl\u00e4ssigkeit.<\/p><p>Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass die von Mikropor entwickelten Hochdruck-PSA-Stickstoffgenerator-L\u00f6sungen f\u00fcr Laserschneidanwendungen bei Kohlenstoffstahl nicht nur eine Anlage zur Gaserzeugung vor Ort darstellen, sondern auch eine integrierte Prozessl\u00f6sung bieten, die den Bedarf an Gasmischern \u00fcberfl\u00fcssig macht. Unternehmen k\u00f6nnen \u00fcber ein einziges System kontinuierlich und zuverl\u00e4ssig die ben\u00f6tigte Gaszusammensetzung erzeugen und so ihre Investitionskosten senken sowie die Produktionseffizienz steigern.<\/p><p>Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Mikropor<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Entwicklungen in der Faserlasertechnologie haben in den letzten zehn Jahren einen bedeutenden Wandel in der metallverarbeitenden Industrie bewirkt. Dank steigender Laserleistungen k\u00f6nnen Werkstoffe mit deutlich h\u00f6heren Geschwindigkeiten, engeren Toleranzen und h\u00f6herer Produktionskapazit\u00e4t bearbeitet werden. Heutzutage ist die Wahl des Hilfsgases einer der wichtigsten Parameter, die die Leistung von Lasersystemen bestimmen. Das Schutzgas sorgt daf\u00fcr, [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[49],"tags":[],"class_list":["post-94666","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-unkategorisiert"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/94666","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=94666"}],"version-history":[{"count":19,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/94666\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":94741,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/94666\/revisions\/94741"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=94666"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=94666"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.mikropor.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=94666"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}