Wat 10.000 lassen onthullen over de productiviteit van laserlassen

In sciencefiction helpen lichtzwaarden het sterrenstelsel te redden. In de echte wereld kunnen 20 bespaarde seconden het lot van een heel imperium bepalen. 

Twintig seconden lijkt bijna niets. Totdat het 10.000 keer gebeurt. Dan wordt het meer dan 55 uur productietijd – bijna zeven diensten van acht uur die mogelijk kunnen worden gebruikt om een extra batch af te ronden, een achterstand weg te werken of het volgende klantproject te starten. 

Lassnelheid krijgt aandacht omdat die eenvoudig te meten is. Start de stopwatch. Maak de las. Stop de klok. Maar de klant betaalt niet voor lassnelheid. De klant betaalt voor afgewerkte onderdelen. En dat verandert de berekening. 

Nu fabrikanten al moeite hebben om extra gekwalificeerde lascapaciteit te vinden, wordt het steeds belangrijker om meer productiviteit te halen uit de uren die al beschikbaar zijn. In het rapport van de Europese Arbeidsautoriteit behoren lassers en brandsnijders tot de beroepen met de grootste tekorten in Europa. 

Een technische vergelijking van Kemppi tussen laser-, MAG- en TIG-lassen biedt een nuttige manier om te bekijken wat dat in de praktijk kan betekenen. 

Wat heeft Kemppi vergeleken? 

We vergeleken laser-, MAG- en TIG-hoeklassen op stalen plaat van 1, 2 en 3 mm. 

In de tests werden gemeten: 

• lassnelheid 

• warmte-inbreng 

• elektrisch energieverbruik 

• verbruik van beschermgas 

• verbruik van toevoegmateriaal 

Voor energie, beschermgas en toevoegmateriaal zijn de resultaten gebaseerd op een testlas van 200 mm. 

De vergelijking betekent niet dat de drie processen onderling uitwisselbaar zijn. Met name de keeldikte (a-maat) verschilde tussen de geteste lassen. Dat is belangrijk bij de interpretatie van het verbruik van toevoegmateriaal en andere resultaten. 

Wat de gegevens wel laten zien, is hoe sterk het tijd- en verbruiksprofiel van een las kan veranderen afhankelijk van het proces. En daar begint de businesscase. 

Hoeveel productietijd kan lassnelheid daadwerkelijk vrijmaken? 

Voor de drie plaatdiktes werden de volgende lassnelheden gemeten: 

Onder deze testomstandigheden was laserlassen ongeveer 1,5–2,1 keer zo snel als MAG en ongeveer 8–10 keer zo snel als TIG. 

Laten we één van de tests opschalen. Bij de test met 2 mm staal waren de exact gemeten snelheden 851 mm/min voor laser, 571 mm/min voor MAG en 107 mm/min voor TIG. 

Als een fabrikant 10.000 lassen van elk 200 mm zou hebben, komen die snelheden ongeveer neer op: 

Dat betekent dat de gemeten lasersnelheid in dit voorbeeld ongeveer 19 lasuren aan capaciteit zou vrijmaken ten opzichte van MAG. 

Ten opzichte van TIG bedraagt het verschil ongeveer 272 lasuren. 

Let op: dit is een extrapolatie van de lastijd uit één gecontroleerde test, geen voorspelling van de totale productietijd of gegarandeerde FastBeam³-besparingen. Voorbereiding, positionering, passing, veiligheidsprocedures, inspectie en andere bewerkingen zijn niet inbegrepen, en de geteste lasgeometrieën verschilden. 

Toch illustreert het een belangrijk punt. Enkele seconden per las kunnen op schaal complete productiediensten worden. De bedrijfswaarde van die vrijgekomen uren hangt af van wat ermee wordt gedaan. 

Zo kunnen 19 uur bijvoorbeeld een extra productiebatch mogelijk maken en capaciteit creëren voor een volgend klantproject. Of ervaren lassers kunnen meer tijd besteden aan lasverbindingen en toepassingen die hun vakmanschap echt nodig hebben. 

Waar past laserlassen in? 

Als lassen de bottleneck is, kan bedrijfsgroei daarom afhangen van vragen als: 

• Hoeveel componenten kunnen met elk beschikbaar lasuur worden geproduceerd? 

• Welke lassen vereisen werkelijk het hoogste niveau van handmatige lasvaardigheid? 

• Kunnen repetitieve of geschikte toepassingen anders worden uitgevoerd, zodat vakbekwame lassers zich op andere taken kunnen richten? 

Laserlassen maakt lasexpertise niet overbodig. Proceskeuze, ontwerp van de verbinding, materiaalkennis, kwaliteitscontrole en veilig gebruik blijven essentieel. Maar bij geschikte toepassingen kan een hogere output per lasuur fabrikanten helpen om het capaciteitsprobleem vanuit een andere richting aan te pakken. 

Wat gebeurt er als één minuut van elk onderdeel verdwijnt? 

Als een procesverbetering slechts één minuut per component bespaart, komt jaarlijks de volgende capaciteit vrij: 

Bij 100.000 onderdelen is dat meer dan 200 productiediensten van acht uur. 

Het duurste werk begint vaak pas na het lassen 

Lassnelheid is slechts één plek waar productietijd kan verdwijnen. 

Een andere is herstelwerk. 

Een lage warmte-inbreng wordt doorgaans besproken als een technische laseigenschap. Voor de businesscase is echter vooral interessant wat een lagere warmte-inbreng kan betekenen voor de vervolgstappen in de productie. 

In de tests van Kemppi lag de warmte-inbreng bij laserlassen duidelijk lager dan bij MAG en TIG voor alle drie geteste plaatdiktes. Op de plaat van 2 mm werd bijvoorbeeld gemeten: 

• Laser — 0,048 kJ/mm 

• MAG — 0,189 kJ/mm 

• TIG — 0,287 kJ/mm 

Dat maakt warmte-inbreng interessant, omdat een lagere thermische belasting bij geschikte toepassingen kan helpen vervorming te verminderen. 

En vervorming brengt aanzienlijke arbeidskosten met zich mee. Onderzoek van TWI naar de Europese scheepsbouw meldde dat herstelwerk als gevolg van onnauwkeurigheden en thermische vervorming in sommige toepassingen werd geschat op 15–30% van de arbeidskosten bij nieuwbouw van schepen. TWI noemde minder vervorming – en daarmee minder richten en herstelwerk – als een van de belangrijke economische drijfveren voor laser- en laserhybridelassen in de scheepsbouw. 

Werk na het lassen voorkomen levert soms meer op dan de las zelf sneller maken. 

Daarom kijkt actueel onderzoek naar laserproductie steeds vaker verder dan alleen de pure processnelheid. Fraunhofer ILT beschrijft de uitdagingen van industriële laserproductie in termen van kortere cyclustijden, minder uitval, lager energieverbruik, beter materiaalgebruik, processtabiliteit en betrouwbare kwaliteit – allemaal factoren die bepalen of een snel proces in serieproductie werkelijk waarde oplevert. 

Wat gebeurt er met verbruiksmaterialen wanneer de productie opschaalt? 

Daarnaast zijn er kosten die klein lijken omdat ze telkens met slechts enkele grammen of liters oplopen. 

Neem dezelfde testlas van 200 mm op plaat van 2 mm. 

Het gemeten verbruik van beschermgas was: 

• Laser — 5,2 l 

• MAG — 5,6 l 

• TIG — 11,2 l 

Bij 10.000 herhalingen van die test zou dat wiskundig ongeveer neerkomen op: 

• Laser — 52.000 l 

• MAG — 56.000 l 

• TIG — 112.000 l 

Het verbruik van toevoegmateriaal voor dezelfde test was: 

• Laser — 1,5 g 

• MAG — 8,7 g 

• TIG — 3,6 g 

Bij 10.000 testlassen: 

• Laser — 15 kg 

• MAG — 87 kg 

• TIG — 36 kg 

Dit mag opnieuw niet worden geïnterpreteerd als een universele procentuele besparing, omdat de keeldikte van de lassen verschilde. In de test met 2 mm waren de geregistreerde a-maten 0,8 mm voor laser, 2,2 mm voor MAG en 1,6 mm voor TIG. 

Precies daarom is een productiespecifieke ROI-berekening belangrijk. 

Zodra een fabrikant de werkelijke draadprijs, gasprijs en het jaarlijkse lasvolume invoert, worden grammen en liters echte kosten. 

De ROI van laserlassen 

Voor een fabrikant die FastBeam³ overweegt, heeft een bruikbare ROI-berekening meer nodig dan alleen lassnelheid. 

Er moet rekening worden gehouden met: 

Productievolume: Hoeveel relevante onderdelen of meters las worden jaarlijks geproduceerd? 

Lasuren: Hoeveel operatortijd vereist het bestaande proces? 

Voorbereiding en passing: Biedt de toepassing de vereiste consistentie van de verbinding voor het proces? 

Afwerking: Hoeveel slijpen, reinigen of cosmetisch werk volgt op het lassen? 

Correctie van vervorming: Hoeveel arbeid is nodig om gelaste onderdelen weer binnen tolerantie te brengen? 

Herstelwerk en uitval: Hoe vaak moet werk worden gecorrigeerd of afgekeurd? 

Verbruiksmaterialen: Hoeveel toevoegmateriaal, gas en andere verbruiksmaterialen vereist elk proces? 

Energie: Wat is het werkelijke energieverbruik per afgewerkt onderdeel? 

Investering: Welke apparatuur, training, onderhoud en infrastructuur voor laserveiligheid zijn nodig? 

Wat is één vrijgekomen productie-uur waard voor uw bedrijf? 

Diezelfde 100 uur vrijmaken in een werkplaats met een orderachterstand van zes weken kan het bedrijf in staat stellen meer orders aan te nemen zonder direct een extra dienst of lasstation toe te voegen. 

Zo wordt lasproductiviteit commerciële capaciteit. 

Drie werkplaatsen. Drie totaal verschillende businesscases voor laserlassen. 

Stel u drie fabrikanten voor die dezelfde technologie overwegen. 

De toeleverancier met hoge volumes 

Deze produceert duizenden vergelijkbare plaatwerkassemblages met een stabiele passing. 

Vijf of tien seconden maken verschil wanneer ze duizenden keren worden herhaald. Sneller lassen, een lager verbruik van verbruiksmaterialen en kortere vervolgbewerkingen kunnen samen aanzienlijke jaarlijkse capaciteit opleveren. 

De grootste kans kan een hogere doorvoer zijn. 

De RVS-fabrikant 

De volumes zijn lager, maar de zichtbare laskwaliteit is belangrijk. Veel arbeid gaat naar slijpen, reinigen en het corrigeren van vervorming. 

De grootste besparing hoeft helemaal niet uit de lassnelheid te komen. 

Die kan juist ontstaan door alles wat na het lassen gebeurt te verminderen. 

De werkplaats met veel productvariatie 

Deze produceert voortdurend wisselende componenten, kleine series en verbindingen met variërende passing. 

De lasersnelheid kan er indrukwekkend uitzien tijdens een demonstratie, maar de werkplaats kan die niet per se bij elke opdracht benutten. MAG en TIG kunnen voor veel toepassingen nog steeds de betere keuze zijn. 

De uitdaging is daarom de juiste lasertoepassingen te vinden, in plaats van elk bestaand proces te vervangen. 

Dat onderscheid is belangrijk. 

Laser vervangt MAG of TIG niet 

Een nuttige vraag is: 

Welke delen van onze productie zouden meer waarde opleveren als we ze anders zouden lassen? 

De tests van Kemppi laten zien dat laser onder de geteste omstandigheden hogere lassnelheden, een lager elektrisch energieverbruik per testlas van 200 mm, een lager gasverbruik en een lager verbruik van toevoegmateriaal opleverde dan de overeenkomstige geteste MAG- en TIG-lassen. 

Die cijfers zeggen niet dat elke fabrikant dezelfde beslissing moet nemen. 

Kijk in plaats daarvan naar de seconden die het lassen kost. 

Vermenigvuldig die vervolgens met het jaarlijkse volume. 

Kijk naar de minuten voor afwerking, herstelwerk en de lasuren die de productie momenteel beperken. 

Kijk wat 20, 100 of 500 extra beschikbare uren zouden kunnen betekenen voor het orderboek. 

Want de sterkste businesscase draait om wat uw bedrijf kan doen met de tijd die het terugkrijgt.