Unterschiede zwischen 2.5D-, XY- und 3D-Rohrlaserschneiden

Bei 247TailorSteel können Sie Rohre und Hohlprofile mit folgenden Techniken laserschneiden lassen:

• 2.5D

• XY*

• 3D*

*Auf Anfrage.

In diesem Artikel vergleichen wir diese Techniken und zeigen, wo die Unterschiede – und Gemeinsamkeiten – liegen. Wir behandeln:

1. Was passiert in der Maschine?

2. Wie sehen die Schnitte bei jeder Technik aus?

3. Was bedeuten diese Schnitte für die Passformen?

4. Unterschiede bei den Lieferspezifikationen und Toleranzen

5. Wann wählt man welche Technik?

6. Ein letzter wichtiger Punkt

1. Was passiert in der Maschine?

Die folgende Tabelle zeigt pro Technik, welche Bewegungen sowohl das Rohr als auch der Schneidkopf in der Maschine ausführen können.

Bei 2.5D steht der Schneidkopf immer still und zeigt senkrecht nach unten, rechtwinklig zur Oberfläche des Rohrs oder Hohlprofils. Das Rohr oder Hohlprofil bewegt sich vor und zurück und dreht sich um seine Achse, während der Laser schneidet.

Bei XY kann sich der Schneidkopf seitlich bewegen, zeigt dabei aber stets senkrecht nach unten. Zusätzlich bewegt sich das Rohr oder Hohlprofil vor und zurück und dreht sich um seine Achse.

Bei 3D kann sich der Schneidkopf seitlich bewegen und bis zu 45° nach vorne oder hinten kippen. Zusätzlich bewegt sich das Rohr oder Hohlprofil vor und zurück und dreht sich um seine Achse.

Die folgenden Videos zeigen die Maschinenbewegungen beim Schneiden eines Schrägschnitts, eines runden Lochs und eines quadratischen Lochs.

Wer nur auf das schaut, was in der Rohrlaserschneidmaschine passiert, könnte meinen, dass 2.5D eher wie 2D wirkt (da der Schneidkopf sich nicht bewegt) und XY eher wie 2.5D (da der Schneidkopf sich doch bewegt).

Die Bezeichnungen beschreiben jedoch keine aufsteigende Skala von Möglichkeiten, sondern unterschiedliche Betrachtungsweisen:

• 2.5D beschreibt das Fehlen räumlicher Winkel.

• XY beschreibt, wie die Kontur erzeugt wird.

• 3D beschreibt die echte Winkelfreiheit des Lasers.

2. Wie sehen die Schnitte bei jeder Technik aus?

Die folgende Tabelle zeigt pro Technik, welche Schnittarten möglich sind.

Querschnitte

Gerade Querschnitte sehen bei allen Techniken gleich aus. Schrägschnitte (wie oben dargestellt) sind bei 2.5D und XY identisch, bei 3D jedoch anders: die Kante wird schräg mitgeschnitten. Das gilt sowohl für runde Rohre als auch für rechteckige Hohlprofile.

Löcher

Die Schnitte von runden und quadratischen Löchern in geraden Wänden von Hohlprofilen sehen bei 2.5D und XY gleich aus. 3D kann diese Schnitte ebenfalls ausführen – zusätzlich auch Schrägschnitte von bis zu 45°.

Bei runden und quadratischen Löchern in runden Rohren ist hingegen ein Unterschied zwischen 2.5D- und XY-Schnitten erkennbar.

• Bei 2.5D entspricht der Umfang des Lochs an der Innenseite der Rohrwand der Zeichnung. An der Außenseite fällt der Umfang größer aus. Dadurch entsteht zusätzlicher Spielraum an den Seiten, wo die Oberfläche abgerundet verläuft. Die Form des Außenumfangs ist stärker oval ausgeprägt – daher spricht man gelegentlich von elliptischen Schnitten.

• Bei XY wird durch die seitliche Bewegung des Schneidkopfs nicht nur rechtwinklig zur Oberfläche geschnitten, sondern der Schnitt kann auch seitlich senkrecht nach unten verlaufen (und damit schräg durch die Wand). Diese geraden, nach unten gerichteten Schnitte haben im Querschnitt eine zylindrische Form. Deshalb wird XY-Rohrlaserschneiden auch als zylindrisches Laserschneiden bezeichnet.

Obwohl 2.5D und XY bei Löchern in geraden Wänden von Hohlprofilen gleiche Schnitte liefern, entstehen die oben beschriebenen Unterschiede auch bei Löchern, die in den Radien von Hohlprofilen geschnitten werden – denn dort gibt es, wie bei einem Rohr, ebenfalls eine abgerundete Oberfläche.

Mit 3D-Rohrlaserschneiden lassen sich neben geraden Standardschnitten auch Fasen in Kanten und Löcher schneiden.

Zur Klarstellung:

Bei 3D wird eine Fase bewusst und einstellbar erzeugt, indem der Schneidkopf kippt. Der Fasenwinkel (maximal 45°) ist damit explizit definiert und reproduzierbar. Bei 2.5D und XY entstehen zwar ebenfalls Schrägschnitte, diese sind jedoch eine Folge der Maschinenbewegung und Geometrie – kein bewusst eingestellter Winkel.

3. Was bedeuten die Schnitte für bestimmte Passformen?

Rohre und Hohlprofile werden in Konstruktionen häufig aneinandergesetzt oder ineinandergesteckt. Die folgenden Abbildungen zeigen, wie gängige Verbindungen je nach Schnitttechnik aussehen.

Gehrung

Möchten Sie zwei Rohre oder zwei Hohlprofile mit abgeschrägter Kante aneinandersetzen, um einen 90°-Winkel zu erzeugen? Das ist mit jeder Technik möglich. Aufgrund der Form der 2.5D- und XY-Schnitte verbleibt an der Außenseite jedoch stets etwas Spielraum (dies kann für das Schweißen nützlich sein). Bei 3D schließt die Verbindung dank der abgeschrägten Seiten vollständig bündig ab.

Durchsteckverbindung

Steckt man ein Rohr senkrecht in ein mit 2.5D geschnittenes rundes Loch, ist an den abfallenden Seiten des Lochs Spielraum sichtbar. Bei einem mit XY geschnittenen Loch ist dieser Spielraum nicht vorhanden. Mit der 3D-Technik lassen sich beide Schnittarten realisieren – zusätzlich können sogar versenkte Löcher (auf Anfrage) erzeugt werden, bei denen rundum der Anschluss Spielraum aufweist.

Soll ein Rohr schräg in ein rundes Rohr oder Hohlprofil gesteckt werden, wird stets ein in 2.5D oder 3D geschnittenes Loch verwendet. Bei 2.5D verbleibt seitlich am Loch Spielraum. Bei 3D schließt das Rohr an den Seiten dagegen eng an. XY wird in der Praxis für Schrägschnitte nicht eingesetzt, da die Technik darauf ausgelegt ist, senkrecht nach unten zu schneiden.

Anschluss

Bei einem Anschluss, wie oben abgebildet, spielt es keine Rolle, ob das Rohr in 2.5D oder 3D geschnitten wurde. In beiden Fällen schließen die Rohre eng aneinander an – vorausgesetzt, beide Rohre wurden mit derselben Technik geschnitten.

Hinweis: Sophia® wandelt 3D-Schnittflächen automatisch in 2.5D-Schnittflächen um. 

4. Welche Unterschiede gibt es bei Lieferspezifikationen und Toleranzen?

Bei jeder Schnitttechnik sind bestimmte Lieferspezifikationen zu beachten. Generell gilt: 2.5D ist einfach, 3D ist komplex, XY liegt dazwischen.

Bei 2.5D ist das Ergebnis am besten vorhersehbar, da der Strahl stets rechtwinklig zur Oberfläche steht. Programme lassen sich vergleichsweise einfach erstellen, und Toleranzen sind gut einhaltbar.

Bei XY kommt ein lateraler Offset hinzu – das heißt, der Schneidkopf bewegt sich seitlich, sodass der Laserstrahl schräg durch die Wand verlaufen kann. Die Beziehung zwischen Außen- und Innenkontur wird dadurch weniger intuitiv und erfordert mehr Fachkenntnis.

Bei 3D fügt der kippende Schneidkopf (maximal 45°) zusätzliche Achsen und Parameter hinzu, die den Schneidprozess komplexer und die Toleranzen größer machen. Zudem wird das Material an schrägen Enden sehr dünn, was Brandgefahr mit sich bringt.

Darüber hinaus hat jede Technik eine maximale Wanddicke, die für eine einwandfreie Qualität nicht überschritten werden darf. Unsere Möglichkeiten im Überblick:

5. Wann wählt man welche Technik?

Wir möchten betonen, dass keine Schnitttechnik grundsätzlich besser ist als eine andere. So ist der zusätzliche Spielraum, den 2.5D rund um Löcher erzeugt, ideal zum Einarbeiten einer Schweißnaht, während die Fase bei 3D oft einen ästhetischen Vorteil bietet. Für eine einfache Durchsteckverbindung mit engem Sitz ist XY wiederum die bessere Wahl, da die Toleranzen optimal bleiben.

Sie sind unsicher, für welche Schnitttechnik Sie Ihre Konstruktion zeichnen sollen? Sprechen Sie in diesem Fall immer mit dem Metallbearbeiter.

In der Praxis zeigt sich, dass über 80 % der Anfragen mit Rohren und Hohlprofilen problemlos in 2.5D geschnitten werden können. Auch wenn Kunden glauben, 3D zu benötigen, sind sie in den meisten Fällen mit 2.5D besser bedient.

Nur wenn die Form der Verbindung sichtbar oder konstruktiv sehr eng anschließen muss, oder wenn ein abgeschrägter Winkel erforderlich ist, empfehlen wir XY bzw. 3D.

6. Ein letzter wichtiger Hinweis!

Viele Konstruktionen werden so gezeichnet, als würden die Rohre vollständig in 3D geschnitten. In der Praxis arbeiten jedoch viele Rohrlaser mit der 2.5D-Technik. Daher werden viele Zeichnungen entsprechend konvertiert. Das bedeutet, dass Schnitte, Aussparungen und Anschlüsse anders ausgeführt werden, als ursprünglich beabsichtigt. In den meisten Fällen ist das kein Problem – bei Anschlüssen führt es jedoch häufig zu Fehlern.

Siehe folgendes Beispiel.

Der Anschluss links ist in 3D gezeichnet, wobei das rechtwinklige Rohr über ein Loch gesteckt wird. Konvertiert man diese Zeichnung jedoch nach 2.5D, wird das rechtwinklige Rohr anders geschnitten und schließt nicht mehr an.

Tatsächlich lässt sich die Spitze des rechtwinkligen Rohrs gar nicht schneiden – auch nicht mit der 3D-Technologie.

Zeichnet man den Anschluss von vornherein in 2.5D und wird er auch in 2.5D geschnitten (rechts dargestellt), entsteht kein Problem.

Stimmen Sie Ihre Konstruktion daher immer auf die Schnitttechnik ab, die der Metallbearbeiter verwendet.

Zur Vollständigkeit: Unsere Online-Software Sophia® lädt Zeichnungen so ein, wie sie gezeichnet wurden, konvertiert sie für unsere Rohrlaser jedoch standardmäßig in 2.5D. Dies ist die Technik, mit der wir die höchste Qualität und die besten Toleranzen gewährleisten können.

Haben Sie noch Fragen?

Haben Sie Fragen oder sind Sie unsicher, ob Ihre Zeichnung zu unseren Rohrlasern passt? Kontaktieren Sie uns gerne. Wir helfen Ihnen weiter.