Wie hoch sind die laufenden Kosten einer Lasermaschine?
Ein Überblick darüber mit welchen laufenden Kosten sie nach der Anschaffung einer Laseranlage rechnen müssen
Esther Silberkuhl | 11. März 2024 ᛫ 10 Min.
Der Kauf einer Laseranlage ist eine große Investition für Unternehmen. In die Entscheidung des Kaufs einer solchen Anlage fließen vielfältige Faktoren ein wie beispielsweise die Leistungsfähigkeit der Anlage. Ein Entscheidungskriterium sind jedoch sicherlich auch die laufenden Kosten. Diese Kosten, die von vielfältigen Faktoren wie dem Stromverbrauch, der Wartung, sowie den Verbrauchsmaterialien beeinflusst werden, sind oft komplex und vielschichtig.
In unserer langjährigen Erfahrung mit dem Betrieb verschiedener Laseranlagen im eigenen Pulsar Laseranwendungszentrum hat sich gezeigt, dass eine umfassende Kenntnis dieser laufenden Kosten unerlässlich ist. Diese Einsicht teilen wir in diesem Beitrag, um Ihnen einen tieferen Einblick in die verschiedenen Kostenfaktoren zu bieten und somit eine fundierte Grundlage für die wirtschaftliche Bewertung dieser fortschrittlichen Technologie zu schaffen.
Dabei beleuchten wir nicht nur die einzelnen Kostenbestandteile und deren Zusammensetzung, sondern auch deren Skalierbarkeit und Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsbedingungen. Unser Ziel ist es, Ihnen ein klares Bild der finanziellen Aspekte einer Laseranlage zu vermitteln, um so Ihre Investitionsentscheidung zu erleichtern.
Was Sie beim Kauf einer Laseranlage beachten müssen, erfahren Sie im Artikel „Wie kaufe ich die richtige Lasermaschine?“
Variabilität der laufenden Kosten: Einflussfaktoren und Bestandteile
Die laufenden Kosten einer Laseranlage können je nach Art der Anlage, ihrer Nutzung, Standort und dem Wartungsbedarf variieren. Folgende Bestandteile fließen in die laufenden Kosten ein:
- Stromkosten: Das Betreiben von Laseranlagen benötigt elektrische Energie. Der Stromverbrauch ist abhängig von der jeweiligen Anlage und der Nutzungsdauer.
- Wartungskosten: Regelmäßige Wartungen sind erforderlich, um eine optimale Leistung der Anlage sicherzustellen und ungeplante Stillstandzeiten zu minimieren.
- Verbrauchsmaterialien: Je nach Art der Laseranlage sind häufig verschiedene Verbrauchsmaterialen notwendig. Hierzu zählen beispielsweise Kühlflüssigkeiten, Prozessgase, Druckluft oder ähnliches.
- Betriebskosten: Hierzu zählen Kosten für das Bedienpersonal und andere Betriebsausgaben für die Anlage wie Versicherungen. Zusätzlich können Kosten für Zertifizierungen oder behördliche Genehmigungen anfallen.
Die genauen Kosten können stark variieren und hängen von vielen Einflussfaktoren wie dem Anlagentyp und örtlichen Gegebenheiten ab.
Wie viel kostet eine Laseranlage?
Entschlüsselung der Stromkosten: Energieverbrauch von Laseranlagen
Die Energiekosten einer Lasermaschine hängen von Leistung der Anlage und der Dauer ihrer Nutzung ab sowie von den örtlich vorherrschenden Stromkosten. Eine Laseranlage, die im Dreischichtbetrieb 365 Tage im Jahr betrieben wird, verursacht höhere Stromkosten als eine Anlage, die in der Entwicklung oder Prototypenherstellung eingesetzt wird.
Welche Leistung eine Anlage benötigt, hängt stark mit der Konfiguration der Komponenten zusammen. Die Stromkosten steigen beispielsweise mit der Anzahl der verbauten Laserstrahlquellen. Die größten Verbraucher sind typischerweise in der Reihenfolge:
- Laserkühler
- Absaugung (zum Entfernen der Abtragspartikel beim Bearbeitungsprozess)
- Maschinenachsen und
- Komponentenkühler (beispielsweise zum Kühlen der Komponenten des Strahlengangs)
Energieverbrauch bei Lasermaschinen durch Nennleistung erschließen: Am Beispiel unserer RDX800 Anlage
Zu jeder unserer Laseranlage wird eine entsprechende Nennleistung angegeben. Hieraus kann auf einen Stromverbrauch zurückgeschlossen werden. Typische Nennleistungen einer RDX800 von Pulsar Photonics liegen beispielsweise bei 12kVA. Diese wird erreicht, wenn alle Komponenten 100% ihrer Leistung erbringen. Im regulären Betrieb werden etwa 30-40% von dieser Nennleistung abgerufen. Wir liegen mit einem Verbrauch von etwa 4kVA im regulären Betrieb.
Mit einem elektrischen Wirkungsfaktor von 80% (cos φ=0,8), einer täglichen Einschaltdauer von 10h ergibt sich ein Energieverbrauch von 32kWh und mit einem zugrundeliegenden Industriestrompreis von 16,16 €/kWh (inkl. Abgaben, Quelle: Statista 2024) belaufen sich die Stromkosten dieser exemplarischen Maschine dann in der Summe auf 5,17€ pro Tag.
Laseranlagen im automatisierten Betrieb können jedoch auch Nennleistungen von 62kVA aufweisen und brauchen im regulären Betrieb etwa 35kVA. Die gesamtenergetische Betrachtung einer Produktionsmaschine umfasst zudem Nebenaggregate, das Wärmemanagement und ggfs. den Prozessgasverbrauch.
Hier gelangen Sie zu einer Übersicht unserer Pulsar-Laseranlagen
Wartungskosten für eine reibungslose Leistung der Anlage
Die Wartungskosten einer Laseranlage sind außerdem individuell von der Art der Anlage und dem jeweiligen Kunden abhängig. Zusätzlich verändern sich die Wartungskosten mit der Auslastung der Maschine. Folgende Kosten sollten hier beachtet werden:
- Wartungs- oder Serviceverträge: Wartungs- und Serviceverträge unterstützen den Anlagenbetrieb und sichern Reaktionszeiten/ Verfügbarkeiten von Servicetechnikern bei Anlagenstillständen ab. Je nach Leistungsumfang und Entfernung vom nächsten Servicestandort variieren die Kosten. Zusätzlich kommen Skalierungseffekte bei mehreren Anlagen zum Tragen
- Verschleißteile: Eine Lasermaschine weist generell im Vergleich zu mechanischen Bearbeitungen einen geringen Verschleiß auf. Dennoch müssen einzelnen Komponenten regelmäßig ausgewechselt werden. Hierzu zählen beispielsweise Filter von Kühlern, Lüftern, Druckluftsystemen oder Absaugungen
- Ersatzteile: Neben Verschleißteilen ist es erforderlich, Ersatzteile einzulagern, um entsprechende Verfügbarkeiten einer Anlage sicherzustellen und somit unabhängig von Lieferzeiten der einzelnen Komponenten zu sein. Neben den reinen Beschaffungs- und Lagerkosten sind bei einigen Komponenten regelmäßige Funktionstest notwendig
- Geplante Wartungs- und Servicetätigkeiten: Geplante Wartungen können im Wartungs- und Serviceverträgen enthalten sein oder separat beauftragt werden. Je nach Nutzung der Anlage variiert die Wartungsempfehlung. Mindestens jedoch sollte eine jährliche Wartung durch den Hersteller durchgeführt werden
- Ungeplante Wartungs- und Servicetätigkeiten: Leider kommt es bei einer Laseranlage immer mal zu ungeplanten Ausfällen von Komponenten. Für solche Serviceeinsätze muss neben dem Einsatz des Servicetechnikers auch das jeweilige Ersatzteil einkalkuliert werden
- Softwareupdates und Modernisierungen: Im Laufe der Jahre entwickelt sich die Technik und Software der Laseranlage weiter. Entsprechende Modernisierungen oder Updates halten die Anlage weiterhin auf dem Stand der Technik
Welche Wartungen erfordern Laseranlagen eigentlich? Hier gelangen Sie zu einem ausführlichen Beitrag
Die Kosten für Verbrauchsmaterialien im Laserbetrieb
Neben dem Strom für die elektrische Versorgung einer Anlage können noch weitere Verbrauchsmedien für den Betrieb der Anlage erforderlich sein. Hierzu zählen:
- Kühlflüssigkeiten für die verschiedenen Kühlkreisläufe (Laser- & Peripheriekühlung)
- Prozessgase (je nach Prozess)
- Druckluftversorgung
- Klimatisierung/Luftfilterung für besondere Präzision oder auch Sauberkeit
Die Kosten der Verbrauchsmaterialien sind von den Möglichkeiten und Bedingungen des jeweiligen Anlagenbetreibers abhängig.
Jenseits des Stroms: Betriebskosten und Verwaltungsausgaben im Laserbetrieb
Im Laseranlagenbetrieb fallen weitere regelmäßige und einmalige Kosten an. Hierunter fallen beispielsweise:
- Personalkosten: Hierzu gehören Kosten, die den Fertigungsprozess sicherstellen wie das Bedienpersonal
- Versicherungen: Die Wahl der Versicherungen rund um die Laseranlage ist abhängig von den Bedürfnissen des jeweiligen Unternehmens und dem spezifischen Risiko der Anlage. Mögliche Versicherungen können eine Betriebshaftpflichtversicherung, Maschinenversicherung, Betriebsunterbrechungsversicherung, Arbeitsunfallversicherung und Umweltversicherung sein.
- Zertifizierungen: Je nach Branche sind verschiedene Zertifizierungen für die Laseranlage notwendig. Insbesondere im Bereich der Medizintechnik und Lebensmittelverarbeitung sind mit höheren Auflagen zu rechnen.
- Behördliche Genehmigungen: Je nach Branche sind unterschiedliche behördliche Genehmigungen erforderlich. Diese können vom Arbeitsschutz bis hin zum Strahlenschutz reichen.
Diese Kosten sind stark abhängig von dem jeweiligen Unternehmen, Branche und den örtlichen Gegebenheiten.
Eine umfassende Kostenanalyse für Laseranlagen
Die laufenden Kosten einer Laseranlage unterliegen vielfältigen Einflussfaktoren und sind von den Gegebenheiten im Unternehmen, der Branche und Art der Laseranlage abhängig. Einige Kosten werden dabei durch den jeweiligen Betreiber beeinflusst, andere wiederum sind vom Hersteller abhängig. Somit muss für jede Laseranlage eine individuelle Berechnung durchgeführt werden.
Um eine Prognose der laufenden Kosten für eine Laseranlage zu erhalten, ist es somit wichtig, sich zunächst über den Einsatz, die Auslastung und die weiteren Rahmenbedingungen Gedanken zu machen. Im weiteren Schritt können dann die einzelnen Kostenpositionen klassifiziert werden.
Fazit
Die Entscheidung für eine Laseranlage geht weit über die anfänglichen Anschaffungskosten hinaus. Die laufenden Kosten, die durch Faktoren wie Stromverbrauch, Wartung, Verbrauchsmaterialien, Betriebs- und Verwaltungsausgaben beeinflusst werden, spielen eine wesentliche Rolle in der Gesamtbetrachtung der Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage. Wie wir gesehen haben, variieren diese Kosten je nach Anlagentyp, Nutzung, Standort und Wartungsbedarf und erfordern daher eine individuelle Bewertung.
Es ist entscheidend, dass Unternehmen, die eine Investition in eine Laseranlage in Erwägung ziehen, sich umfassend über diese laufenden Kosten informieren und diese in ihre Gesamtkalkulation einbeziehen. Eine genaue Analyse und Prognose dieser Kosten ermöglichen es, die langfristige Rentabilität der Anlage besser einzuschätzen und Überraschungen in Bezug auf unerwartete Ausgaben zu vermeiden. Durch unseren detaillierten Einblick in die verschiedenen Kostenfaktoren und deren Zusammensetzung bieten wir eine wertvolle Ressource für eine fundierte Entscheidungsfindung. So können Unternehmen sicherstellen, dass sie nicht nur eine technologisch geeignete, sondern auch wirtschaftlich nachhaltige Wahl treffen, wenn sie sich für den Kauf einer Laseranlage entscheiden.
Neben den laufenden Kosten einer Laseranlage sollte man auch über die Anschaffungskosten aufgeklärt sein. Wie sich diese Kosten zusammensetzen und mit welchem Gesamtpreis man rechnen sollte, erfahren sie in diesem Beitrag
Mehr über die Autorin:
Esther Silberkuhl, M. Sc.
Esther Silberkuhl ist Leiterin des Servicebereiches bei Pulsar Photonics. Sie hat ihr Ingenieursstudium an der RWTH Aachen mit dem Master in Produktionstechnik abgeschlossen und den Bereich Service bei Pulsar Photonics aufgebaut.