Laserstanzen im Vergleich zur rotativen Stanzung

Der digitale Druck, genauer die digitale Bebilderung, erobert auch in der Herstellung selbstklebender Etiketten einen immer größeren Marktanteil. Dabei sind nicht riesige Mengen bewältigter Quadratmeter an Selbstklebematerial das Kriterium, sondern die kleinen bis mittleren Auflagengrößen. Der frühere „Lückenfüller nach unten“ mausert sich zum etablierten Herstellverfahren für Selbstklebeetiketten. Aber wie lassen sich die Drucke stanzen?

 

Inhaltsverzeichnis:

Digital-Laserstanzen

Berechnung der Bahnlaufgeschwindigkeit

Grundlagen des Vergleichs

Lasterstanzen: Eine erste Bilanz

Endgültige Bilanz

Laserstanzen und vollrotatives Stanzen: Weitere Aspekte

Fazit

 

Geschrieben von Herbert Knott

 

Die Hersteller von Digitaldruckmaschinen bieten die Inline-Laserstanzung der Etikettenbahn. Unberücksichtigt von der Tatsache, dass einige Materialen nicht mit Laser geschnitten werden dürfen bzw. können, soll bei dieser Betrachtung der Versuch des Kostenvergleiches zur nachträglichen Stanzung der digital bebilderten Etikettenbahn im Insetting-Verfahren auf einer konventionellen Rotationsstanze unternommen werden. Schwierig genug, denn die Laserleistung ist in Bahnlaufmetern ausgedrückt extrem abhängig von der Etikettenform, den „Brennzentimetern“ je Etikett und dem zu stanzenden Material.

Zudem finden sich auf dem Markt Laserstanzen mit Ein- oder Mehrkopfanlagen, dies beeinflusst sowohl die Anschaffungs- und Wartungskosten als auch die Brenngeschwindigkeit.

Die Anschaffungskosten variieren von EUR 160.000 bis EUR 450.000, unter anderem abhängig davon, ob ein offenes oder geschlossenes System für den CO2-Laser gewählt wird. Zudem sind je nach Bundesland die erlaubten Werte für die Abluftanlage unterschiedlich, so dass sich eine Spanne von (optimistisch) EUR 3000 bis EUR 30.000 als Zusatzausgaben beim Kauf ergeben kann und die laufenden Kosten nicht unerheblich beeinflusst werden. Wir müssen deshalb stark mitteln, um zu rechenbaren Werten zu gelangen.

Angenommen wird für alle Systeme, digital wie konventionell, eine Nutzungsdauer und Amortisationszeit (Amortkosten mit Faktor 1,3) von zehn Jahren bei einschichtigem Betrieb von acht Stunden täglich und 252 Arbeitstagen/Jahr. Die betrachtete Jobgröße liegt bei 800 m.

 

Digital-Laserstanzen

Bei der Gegenüberstellung der Systeme wird von einem durchschnittlichen Anschaffungswert von EUR 300.000 für die Laserstanzeinheit plus EUR 20.000 für eine Abluftanlage ausgegangen. Der laufende Unterhalt der Anlage für Wartung, Lasergas-Verbrauch sowie Reinigung der Abluftanlage schlagen mit EUR 17.400 pro Jahr zu Buche. Daraus ergibt sich ein Kosten-Stundensatz von EUR 45,13 da hier inline gefertigt wird, ohne Kosten für den Operator. Auch Raumkosten und ähnliches werden nicht mitgerechnet.

Als durchschnittliche Lauflänge gelten hier 800 m je Auftrag. Diese werden heute im Einzelfall noch deutlich unterschritten, aber auch überschritten. Die Tendenz geht, häufig wegen des terminlichen Vorteils der digitalen Fertigung, eindeutig nach oben.

 

Berechnung der Bahnlaufgeschwindigkeit

Berechnet wurden folgende Formate:

• 60% Rechteck 50 x 80 mm, Ecken 2 mm, 6 Quernutzen
• 20% Rechteck 100 x 100 mm, Ecken 2 mm, 3 Quernutzen
• 10% Kreis 20 mm, 16 Quernutzen
• 5% Sternform mit 5 Armen, spitze
  Ecken, 19 Quernutzen
• 5% So-Form Rechteck mit Sicherheits-Stanzungen 38 x 20 mm außen, Gesamtlinie je Etikett
  300 mm, innen spitze Ecken 8 Quernutzen.

Dies berücksichtigt, lässt sich eine durchschnittliche Bahngeschwindigkeit von 19 m/min. ableiten. Die Jobwechsel werden in vier Minuten durchgeführt, vorausgesetzt wird die Vorbestückung der Digitalmaschine mit den Daten aus der Vorstufe. Diese Werte wurden durch Angaben von Herstellern und von anwendenden Etikettendruckern ermittelt.

 

Grundlagen des Vergleichs

Konventionelle Stanzung:

Als Gegenpart zur „Hardwarefraktion“ gilt eine Insetting-Stanzeinheit für 330 mm Arbeitsbreite (gleiche Breite wie bei der Inline-Laserstanze), mit Magnetzylinder und flexiblen Stanzblechen als Stand der Technik.

Kosten mit Insetting-Technik, Ab- und Aufwickler und Seitenbeschnitt liegen bei EUR 78.000. Die Stanzeinheit wird zur Abdeckung verschiedener Etikettenlängen mit acht Magnetzylindern zu einem Durchschnittspreis von EUR 1800 ausgestattet, die Nutzungsdauer der Magnetzylinder und Gegenwalze (zu EUR 800) mit fünf Jahren angenommen. Daraus ergiben sich ein Kosten-Stundensatz von EUR 11,15 und zusätzlich Bedienerkosten von EUR 32,00 = EUR 43,15 – Raumkosten und ähnliches nicht mitgerechnet. Als Laufgeschwindigkeit werden, angesichts der geringen Laufmeter je Job, durchschnittlich 50 m/min. angesetzt. Ein Jobwechsel wird mit durchschnittlich 8 min. angesetzt.

Konventionelle Stanzung translativ:

Alternativ dargestellt wird eine Stanzeinheit mit intermittierendem Vorzug und nur einem Magnetzylinder mit 20 Zoll Umfang (EUR 2400). Die Nutzungsdauer für den Magnetzylinder beträgt drei Jahre. Kosten inkl. Ab- und Aufwickler, Insetting- und Bahnmanagement-Technologie sowie Bahnbeschnitt: EUR 80.000. Daraus ergibt sich ein Kosten-Stundensatz von EUR 10,30 plus Kosten für Bediener EUR 32,00 = EUR 42,30 – Raumkosten und ähnliches nicht mitgerechnet. Die Laufgeschwindigkeit wird mit 30 m/min. angenommen, die Einrichtezeit beträgt fünf Minuten. In beiden Fällen konventioneller Stanzung sind an Servicekosten für die Stanzeinheiten EUR 1500/Jahr eingerechnet.

 

Lasterstanzen: Eine erste Bilanz

Investitions- und Unterhaltskosten, gerechnet auf zehn Jahre inklusive Amortisation:

• Laser EUR 910.000 (EUR 320.000 + EUR 416.000 Amortisation + 174.000 Wartung)
• Insetting rotativ EUR 224.800 (EUR 78.000 + EUR 101.400 Amortisation + Magnetzylinder
  und Gegenwalzen + Wartung)
• Insetting translativ EUR 207.800 (= EUR 80.000 + EUR 104.000 Amortisation + Magnetzylinder
  und Gegenwalzen + Wartung)

Die konventionellen Verfahren sind bei Invest und Unterhalt im Vorteil. Für das Laserstanzen kann hier „der Strich unter der Rechnung“ gemacht werden. Anders bei den konventionellen Verfahren: die benötigen Stanzwerkzeuge; als kostengünstigstes Verfahren gelten Stanzbleche. Damit werden „die Karten neu gemischt“, mit drastischen Auswirkungen.

Stanzbleche gibt es in unterschiedlichen Qualitätsstufen und Ausstattungen. Ein „Durchschnittsstanzblech“ kostet EUR 90. Dabei fand Berücksichtigung, dass für diese Lauflängen keine veredelten Langlaufbleche und keine übergroßen Stanzbleche zum Einsatz kommen, die Bahnbreite beträgt 330 mm. Standardformen wie Kreise, Rechtecke und Quadrate kommen für unterschiedliche Aufträge zum Einsatz, ein Teil der Aufträge sind auch sogenannte Wiederholer. Dies berücksichtigt, ergibt sich ein Faktor von 0,7 und damit ein anzusetzender durchschnittlicher Wert je Stanzblech von EUR 63, bei translativ EUR 49.

 

Die Karten werden neu gemischt

Resultat Laserstanze:

Ein typischer Auftrag mit 800 m wird in 46 Minuten erledigt. (800 m : 19 m Laufgeschwindigkeit + 4 min Einrichtezeit = 46,1 min Produktionszeit).

Bei einem Kosten-Stundensatz von EUR 45,13 x 46,1 min ergeben sich EUR 34,67 Stanzkosten für 800 m.

Resultat konventionell:

Ein typischer Auftrag mit 800 m wird in 24 Minuten erledigt (800 m : 50 m Laufgeschwindigkeit + 8 min Einrichtezeit = 24 min Produktionszeit).

Bei einem Kosten-Stundensatz inkl. Bediener von EUR 43,15 x 24 min ergeben sich EUR 17,26
Stanzmaschinenkosten für 800 m. Hinzu kommen durchschnittliche Kosten von EUR 63 für das Stanzblech. So ergeben sich EUR 80,26 Gesamtkosten für das Stanzen von 800 m.

Resultat konventionell translativ:

Ein typischer Auftrag mit 800 m wird in 24 Minuten erledigt (800 m : 50 m Laufgeschwindigkeit + 8 min Einrichtezeit = 24 min Produktionszeit).

Bei einem Kosten-Stundensatz inklusive Bediener EUR 42,30 x 31,6 min ergeben sich EUR 22,28 Stanzmaschinenkosten für 800 m. Hinzu kommen EUR 49 durchschnittliche Kosten für das Stanzblech. Dies ergibt EUR 71,28 Gesamtkosten für das Stanzen von 800 m.

 

Endgültige Bilanz

Die reine Kostenrechnung sieht für den „800 m-Musterauftrag“ mit

• EUR 34,67 für Laser inline zu
• EUR 80,26 für Stanzung vollrotativ
  (EUR 17,26 + EUR 63) bzw.
• EUR 71,28 für Stanzung translativ
  (EUR 22,28 + EUR 49)

die Laserstanze inline deutlich im Vorteil bei den Stanzkosten.

 

Laserstanzen und vollrotatives Stanzen:

Weitere Aspekte

In Betracht ziehen sollte man auch, dass die Produktionszeit bei konventioneller vollrotativer Stanzung um etwa den Faktor 2 kürzer ist als bei Laserstanzung. Digital gefertigt werden 10,4 Aufträge je 800 m pro Tag. Die rotative Stanze bringt es auf 20 Aufträge und erreicht somit fast die doppelte Leistung. Die Stanzmaschine ist mit der Tagesleistung nur einer Digitalduckmaschine nicht ausgelastet.

Wird die Stanzmaschine ausschließlich für eine Digitaldruck-Maschine eingesetzt und „steht damit den halben Tag“, so steigen dadurch die rechnerischen Investkosten von EUR 11,15 Stundensatz auf EUR 22,30 zzgl. Kosten für den Bediener von EUR 32,00. Der neue Stundensatz beträgt damit EUR 54,30. Die hier gerechnete Produktionszeit für den 800 m-Job von 24 min x EUR 54,30 ergibt EUR 21,72. Hinzu kommen die Stanzkosten von EUR 63. Damit ergeben sich EUR 84,72 für den „800 m Durchschnittsjob“.

Zum Vergleich: Für das Laserstanzen von 800 m ergaben sich Kosten von EUR 34,68. Ein besseres Verhältnis der Auslastung von Digitaldruck zur nachträglichen Stanzung ergibt sich bei zwei Digitaldruck-Maschinen zu einer vollrotativen Stanzeinheit. Translativ arbeitende Stanzmaschinen harmonieren in etwa bei drei Digitaldruck-Maschinen zu zwei Stanzen.

 

Weitere Blickwinkel

Die Vergleiche beziehen sich auf den „800 m-Musterauftrag“ und sehen die Laserstanzung inline unter dieser Prämisse als günstigste Lösung. Bei nur 200 m Lauflänge wird der Unterschied mit EUR 10,92 zu EUR 71,63 bzw. EUR 57,22 noch deutlicher.

Fertigt man 2000 m, ergibt dies für die Laserstanzung EUR 82,18, für die vollrotative Stanzung EUR 97,52 sowie für die translative Stanzung EUR 99,52. Hier kreuzen sich die Kosten bei vollrotativ und translativ. Bei einer Annahme von 3000 m Lauflänge betragen die Kosten für die Vollrotation EUR 111,90, bei der Laserstanzung EUR 121,77 und bei der translativen Stanzung EUR 123,03.

Damit ergeben sich nahezu gleiche Kosten. Bei 5000 m Lauflänge ergibt sich für die Insettingstanze vollrotativ mit EUR 140,67 Jobkosten – (gegen Insetting translativ mit EUR 170,02 und Laser mit EUR 200,95) ein deutlicher Vorteil.

 

Fazit

Behandelt wurde hier in erster Linie der „800 m–Musterauftrag“. Alle Annahmen sind zwar mit Ergebnissen aus der Praxis abgeglichen, stellen aber zwangsläufig sowohl eine Momentaufnahme hinsichtlich der Anlagenkosten als auch eine Mittelung der Laufleistungen dar.

Der individuelle Anwender mag für seinen Betrieb deutlich abweichende Voraussetzungen vorfinden, die zu anderen Resultaten führen. Bei kleinen und (für digital) mittleren Material-Lauflängen ist die Kombination Digitaldruckmaschine mit Inlinelaser im Vorteil. Bei etwa 3000 Metern Lauflänge wandelt sich das Bild.

Die Investitionsentscheidung Drucken und Stanzen in konventionellen Verfahren oder digital hängt neben den zu erwartenden Auflagenhöhen von vielen weiteren Faktoren ab, betrachtet wurden bei diesem Artikel “Laserstanzen im Vergleich zur rotativen Stanzung” jedoch nur die Stanzkosten. Eine Rechenaufgabe stellt die Entscheidung Laserstanzung inline in der Digitaldruckmaschine oder Insetting mit Magnetzylinder/Stanzblech allemal dar.