Die Kosten für die CNC-Bearbeitung variieren stark, da jedes Teil unterschiedliche Werkstoff, Geometrie, Bearbeitungsanforderungen, Stückzahl und Qualitätsvorgaben. Eine einfache Aluminiumhalterung erfordert möglicherweise nur wenige Bearbeitungsschritte, während ein komplexes mehrachsiges Bauteil mit engen Toleranzen deutlich mehr Maschinenzeit, Rüstvorgänge, Werkzeuge und Prüfvorgänge erfordern kann.
Bei Dakings berücksichtigen wir all diese Faktoren gemeinsam bei der Erstellung eines Angebots für die CNC-Bearbeitung, anstatt den Preis eines Bauteils allein anhand seiner Größe oder seines Materials zu berechnen. Das Ziel ist es, das effizienteste Fertigungsverfahren auszuwählen und dabei die tatsächlichen Anforderungen des Bauteils zu erfüllen.
Wovon hängen die Kosten für die CNC-Bearbeitung ab?
Material
Das Material beeinflusst die Kosten der CNC-Bearbeitung sowohl durch Rohstoffpreis und Bearbeitbarkeit. Aluminium lässt sich beispielsweise im Allgemeinen einfacher und schneller bearbeiten als härtere Werkstoffe wie Edelstahl oder Titan.
Die Materialauswahl kann sich zudem auf die Werkzeugauswahl, die Schnittparameter, die Bearbeitungszeit und den Werkzeugverschleiß auswirken. Bei Dakings berücksichtigen wir bei der Erstellung eines Angebots sowohl die Materialkosten als auch die Bearbeitbarkeit des Materials.
Teilgeometrie
Die Geometrie eines Werkstücks ist einer der wichtigsten Kostenfaktoren. Ein einfaches Werkstück mit gut zugänglichen Merkmalen lässt sich in der Regel mit weniger Bearbeitungsschritten und Rüstvorgängen bearbeiten, während eine komplexe Geometrie möglicherweise zusätzliche Werkzeugwege, Spezialwerkzeuge oder eine mehrachsige Bearbeitung erfordert.
Merkmale wie tiefe Taschen, dünne Wände, kleine Bohrungen, komplexe Konturen und schwer zugängliche Oberflächen können die Anforderungen an die Bearbeitung erhöhen.
Bearbeitungszeit
Je länger eine CNC-Maschine laufen muss, desto stärker wirkt sich der Bearbeitungsprozess auf die Gesamtkosten aus. Die Bearbeitungszeit hängt von Faktoren wie Werkstückgeometrie, Werkstoff, Zerspanungsstrategie, Werkzeugwege, Anzahl der Bearbeitungsschritte und erforderliche Oberflächengüte.
Dakings prüft den Fertigungsprozess bereits während der Angebotserstellung, um Möglichkeiten zur Reduzierung unnötiger Bearbeitungszeiten zu identifizieren, ohne dabei Abstriche bei der geforderten Qualität zu machen.
Toleranzen
Engere Toleranzen erfordern in der Regel eine strengere Fertigungskontrolle. Sie erfordern möglicherweise präzisere Bearbeitungsstrategien, zusätzliche Endbearbeitungsschritte, eine bessere Werkstückspannung, Temperaturregelung und eine gründlichere Prüfung.
Entscheidend ist, nicht überall die engstmöglichen Toleranzen festzulegen, sondern strengere Toleranzen nur dort anzuwenden, wo das Bauteil sie tatsächlich benötigt.
Anzahl
Die Produktionsmenge beeinflusst, wie sich die Rüst- und Programmierkosten auf die einzelnen Teile verteilen.
Bei einem Prototyp oder einer Kleinserie können die Kosten pro Teil höher ausfallen, da sich die Rüst- und Programmierkosten auf eine geringere Stückzahl verteilen. Mit steigender Stückzahl lassen sich diese Fixkosten auf mehr Teile verteilen, wodurch sich der Stückpreis häufig senkt.
Maschinentyp
Die für ein Bauteil erforderliche Maschine wirkt sich direkt auf dessen Herstellungskosten aus. Ein einfaches Bauteil lässt sich effizient auf einem handelsüblichen 3-Achsen-Bearbeitungszentrum fertigen, während komplexe, vielseitige Geometrien von einer 4- oder 5-Achsen-Bearbeitung profitieren können.
Dakings wählt das Bearbeitungsverfahren auf der Grundlage von Teilegeometrie, Toleranzvorgaben, Zugänglichkeit, Produktionsvolumen und Effizienz, anstatt automatisch die modernste Maschine auszuwählen.
Oberflächenveredelung
Bei der Oberflächenbearbeitung kommen nach oder parallel zur CNC-Bearbeitung weitere Verarbeitungsschritte hinzu. Zu den Möglichkeiten gehören beispielsweise Eloxieren, Pulverbeschichten, Lackieren, Galvanisieren, Polieren, Sandstrahlen und Bürsten kann sich daher auf die endgültigen Stückkosten auswirken.
Die Auswirkungen hängen von der gewählten Oberflächenbehandlung, der Teilegröße, der Oberfläche, den Anforderungen an die Vorbehandlung und der Stückzahl ab.
Werkzeuge und Einrichtung
Jedes CNC-Teil muss ordnungsgemäß für die Fertigung vorbereitet werden. Die Einrichtung kann die Werkstückspannung, die Werkzeugauswahl, die Maschinenkalibrierung, die Programmierung und die Vorbereitung der Vorrichtungen umfassen.
Teile, die mehrere Ausrichtungen oder spezielle Vorrichtungen erfordern, können zusätzliche Rüstzeiten verursachen. Bei komplexen Teilen oder Kleinserien können sich diese Rüstungsanforderungen spürbar auf die Stückkosten auswirken.
Prüf- und Qualitätsanforderungen
Die Prüfanforderungen hängen von der Genauigkeit und dem Einsatzzweck des Bauteils ab. Bei einigen Bauteilen können standardmäßige Maßkontrollen ausreichend sein, während kritische Bauteile möglicherweise umfangreichere Messungen, eine detaillierte Dokumentation oder spezielle Prüfgeräte erfordern.
Bei Dakings werden die Prüfanforderungen bereits bei der Angebotserstellung berücksichtigt, sodass der Angebotspreis die tatsächlichen Qualitätsanforderungen des Projekts widerspiegelt und nicht nur die Bearbeitung allein.
Wie sich die Werkstückgeometrie auf die Kosten der CNC-Bearbeitung auswirkt
Die Geometrie der Bauteile wirkt sich auf die Kosten aus, da sie bestimmt, wie das Werkstück positioniert, programmiert, angefahren und bearbeitet werden muss.
Einfache Geometrien mit offenen, gut zugänglichen Merkmalen lassen sich oft mit weniger Bearbeitungsschritten und Umrüstungen fertigstellen. Komplexere Konstruktionen erfordern unter Umständen zusätzliche Werkzeugwechsel, Neupositionierungen, Spezialwerkzeuge oder mehrachsige Bearbeitung.
Es gibt mehrere geometrische Merkmale, die in der Regel die Kosten für die CNC-Bearbeitung erhöhen:
- Tiefe Taschen: Erfordern unter Umständen längere Werkzeuge und langsamere Schnittbedingungen.
- Dünne Wände: Erfordern oft sorgfältige Bearbeitungsstrategien, um Verformungen zu vermeiden.
- Kleine Bohrlöcher: Erfordern unter Umständen kleinere Werkzeuge sowie zusätzliche Bohr- oder Nachbearbeitungsschritte.
- Komplexe Konturen: Erhöhen die Programmier- und Bearbeitungszeit.
- Schwer zugängliche Merkmale: Erfordern unter Umständen zusätzliche Vorrichtungen oder eine mehrachsige Bearbeitung.
- Mehrere Teileausrichtungen: Erhöhte Anforderungen an die Einrichtung und Ausrichtung.
Bei Dakings prüft unser Ingenieurteam vor der Produktion die Geometrie der Bauteile, um die effizienteste Bearbeitungsstrategie zu ermitteln. Wenn ein Merkmal den Fertigungsprozess erheblich erschwert, ohne einen funktionalen Mehrwert zu bieten, können wir zudem potenzielle Design for Manufacturing (DFM) Verbesserungen vor Beginn der Bearbeitung.
Wie sich Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung auf die Kosten auswirken
Toleranzen legen fest, in welchem Umfang Maßabweichungen bei einem Bauteil zulässig sind. Engere Toleranzen können die Kosten für die CNC-Bearbeitung erhöhen, da sie eine genauere Steuerung des Bearbeitungsprozesses und eine Überprüfung der Fertigmaße erfordern.
So kann beispielsweise ein Merkmal mit einer Standardtoleranz im Rahmen eines herkömmlichen Bearbeitungsvorgangs hergestellt werden, während ein kritisches Merkmal mit einer sehr engen Toleranz möglicherweise eine zusätzliche Endbearbeitung, strengere Bearbeitungsbedingungen oder eine gründlichere Prüfung erfordert.
Engere Toleranzen bedeuten jedoch nicht automatisch ein besseres Bauteil. Wir bei Dakings empfehlen, Präzision dort einzusetzen, wo sie funktional erforderlich ist, und unnötig enge Anforderungen an nicht kritische Merkmale zu vermeiden. Dies trägt dazu bei, ein Gleichgewicht herzustellen Teilequalität, Fertigungsaufwand und Kosten.
Eine ausführlichere Erläuterung zu Toleranzarten, Genauigkeit und den Faktoren, die die CNC-Präzision beeinflussen, finden Sie in unserem Leitfaden zu CNC-Bearbeitung: Toleranzen und Präzision erklärt.
Wie sich das Material auf die Kosten der CNC-Bearbeitung auswirkt
Das Material beeinflusst die Kosten der CNC-Bearbeitung nicht nur durch seinen Anschaffungspreis. Auch die Bearbeitbarkeit des Materials bestimmt, wie schnell und effizient ein Bauteil hergestellt werden kann.
Gängige Werkstoffe wie Aluminium lassen sich in der Regel leichter bearbeiten und ermöglichen höhere Schnittgeschwindigkeiten. Härtere oder schwerer zu bearbeitende Werkstoffe wie Edelstahl, Titan und bestimmte Werkzeugstähle erfordern unter Umständen langsamere Schnittbedingungen, Spezialwerkzeuge und einen höheren Zeitaufwand für die Bearbeitung.
Auch die Materialkosten können erheblich variieren. Titan oder technische Kunststoffe wie PEEK können deutlich höhere Rohstoffkosten verursachen als häufig verwendetes Aluminium oder POM.
Bei Dakings berücksichtigen wir beides Materialkosten und Bearbeitungsverhalten bei der Auswahl des Fertigungsverfahrens. Das kostengünstigste Material ist nicht immer die kostengünstigste Option für die Bearbeitung; daher bewerten wir das Material unter Berücksichtigung der Teileanforderungen, der Produktionsmenge und der Bearbeitungsstrategie.
Wie sich die Stückzahl auf die Kosten der CNC-Bearbeitung auswirkt
Die Produktionsmenge wirkt sich direkt auf die Stückkosten aus, da sich die Kosten für Programmierung, Einrichtung, Vorrichtungsbau und sonstige Vorbereitungsarbeiten mit steigendem Produktionsvolumen auf eine größere Anzahl von Teilen verteilen lassen.
Prototyp
Prototypen weisen in der Regel die höchsten Stückkosten auf, da sich die Rüst- und Entwicklungskosten auf nur eine geringe Anzahl von Teilen verteilen. Dennoch sind Prototypen nützlich, um Passform, Funktion, Toleranzen und Konstruktion vor größeren Serienproduktionen zu überprüfen.
Kleinserienfertigung
Bei kleinen Produktionsserien verteilen sich die anfänglichen Einrichtungskosten auf mehr Teile als bei einem Prototyp, wodurch sich der Stückpreis senken lässt. Dies ist oft eine sinnvolle Option, wenn die Nachfrage ungewiss ist oder die Konstruktionen noch weiter verfeinert werden.
Serienfertigung
Mit steigendem Produktionsvolumen wirken sich die Rüst- und Programmierkosten auf jedes einzelne Teil weniger stark aus. Durch die Serienfertigung lässt sich der Bearbeitungsprozess zudem im Hinblick auf Konsistenz und Effizienz optimieren.
Massenproduktion
Große Produktionsmengen können die Stückkosten erheblich senken, wenn dasselbe Teil wiederholt gefertigt wird. Programmierung, Vorrichtungen, Werkzeuge und die Prozessvorbereitung lassen sich auf eine wesentlich größere Stückzahl umlegen.
Ein höheres Volumen führt jedoch nicht automatisch dazu, dass jedes CNC-Projekt kostengünstiger wird. Materialbedarf, Toleranzen, Zykluszeit, Endbearbeitung und Produktionskapazität bestimmen nach wie vor die Gesamtkosten.
Bei Dakings ermitteln wir bereits zu Beginn des Angebotsprozesses das voraussichtliche Produktionsvolumen, damit die Fertigungsstrategie auf die jeweilige Projektphase abgestimmt werden kann, von vom Prototyp über die Kleinserie bis hin zur Serienfertigung.
Wie sich die Bearbeitungszeit auf die CNC-Kosten auswirkt
Die Bearbeitungszeit ist einer der Faktoren, die sich am unmittelbarsten auf die Kosten der CNC-Bearbeitung auswirken. Ein längerer Zyklus bedeutet in der Regel, dass für jedes Teil mehr Maschinenkapazität, mehr Werkzeugaufwand und mehr Produktionsressourcen erforderlich sind.
Die Bearbeitungszeit kann sich aus folgenden Gründen verlängern:
- Komplexe Teilegeometrie
- Schwer zu bearbeitende Werkstoffe
- Erheblicher Materialabtrag
- Mehrere Bearbeitungsvorgänge
- Mehrere Konfigurationen
- Enge Toleranzen
- Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit
- Spezialwerkzeuge oder langsamere Schnittbedingungen
So kann beispielsweise ein einfaches Aluminiumteil nur einen kurzen Bearbeitungszyklus erfordern, während ein komplexes Titanbauteil mit tiefen Aussparungen, dünnen Wänden und engen Toleranzen deutlich mehr Bearbeitungszeit erfordern kann.
Bei Dakings halten wir Ausschau nach Möglichkeiten, unnötige Zykluszeiten reduzieren, ohne die Anforderungen an die Bauteile zu beeinträchtigen. Dazu gehören unter anderem die Auswahl einer geeigneten Maschine, die Optimierung der Werkzeugwege, die Reduzierung unnötiger Rüstvorgänge und die Wahl effizienter Bearbeitungsstrategien.
Das Ziel besteht nicht einfach darin, schneller zu bearbeiten. Vielmehr geht es darum, die erforderliche Qualität mit dem effizientesten Fertigungsprozess zu erreichen.
Wie sich die Oberflächenbehandlung auf die Kosten der CNC-Bearbeitung auswirkt
Die Oberflächenveredelung erfordert zusätzliche Arbeitsschritte, die über die eigentliche CNC-Bearbeitung hinausgehen, sodass die gewählte Oberflächenbehandlung die Gesamtfertigungskosten erhöhen kann.
Zu den gängigen Optionen gehören:
- Eloxieren
- Pulverbeschichtung
- Malerei
- Galvanik
- Polieren
- Sandstrahlen
- Zähneputzen
Die Auswirkungen auf die Kosten hängen von der Verarbeitungsverfahren, Teilegröße, Oberfläche, Anforderungen an die Vorbehandlung, Menge sowie das geforderte Erscheinungsbild oder die geforderte Leistungsfähigkeit.
So erfordert beispielsweise eine einfache maschinelle Oberflächenbearbeitung möglicherweise keinen zusätzlichen Nachbearbeitungsprozess, während das Eloxieren oder Pulverbeschichten eine zusätzliche Vorbereitung und Bearbeitung erfordert. Auch das Polieren kann die Kosten erhöhen, wenn eine sehr glatte oder ästhetisch ansprechende Oberfläche erforderlich ist.
Die Oberflächenbehandlung sollte daher entsprechend den tatsächlichen funktionalen und optischen Anforderungen des Bauteils festgelegt werden. Bei Dakings berücksichtigen wir bei der Erstellung eines Angebots sowohl die Bearbeitungs- als auch die Oberflächenanforderungen, um unnötige Nachbearbeitungskosten zu vermeiden und gleichzeitig die geforderte Oberflächenqualität und das gewünschte Erscheinungsbild zu gewährleisten.
Kosten der CNC-Bearbeitung im Vergleich zum 3D-Druck
Bei der CNC-Bearbeitung hängen die Kosten maßgeblich von folgenden Faktoren ab: Bearbeitungszeit, Materialabtrag, Rüstvorgänge, Werkzeugausstattung, Toleranzen und Endbearbeitung. Ein einfaches Bauteil, das sich schnell bearbeiten lässt, kann besonders bei steigendem Produktionsvolumen äußerst kosteneffizient sein.
Beim 3D-Druck werden Teile in der Regel Schicht für Schicht aufgebaut, wodurch der Bedarf an Werkzeugen reduziert und die Herstellung hochkomplexer Geometrien für Prototypen oder Kleinserien wirtschaftlich gestaltet werden kann. Allerdings können Materialkosten, Druckzeit, Nachbearbeitung sowie das erforderliche Material oder die benötigte Technologie den Endpreis weiterhin beeinflussen.
Bei demselben Bauteil kann die CNC-Bearbeitung kostengünstiger sein, wenn enge Toleranzen, hohe Werkstoffleistung, hervorragende Oberflächengüte oder reproduzierbare Fertigung sind wichtig. Der 3D-Druck kann einen Kostenvorteil bieten, wenn komplexe Geometrie, geringe Stückzahlen oder schnelle Designiterationen ist die Priorität.
Die richtige Wahl sollte sich daher an den gesamten Fertigungsanforderungen orientieren und nicht allein auf dem Vergleich der Maschinenkosten basieren.
So senken Sie die Kosten für die CNC-Bearbeitung
Die Senkung der Kosten für die CNC-Bearbeitung bedeutet nicht zwangsläufig, dass man sich für ein billigeres Material entscheiden oder Abstriche bei der Qualität hinnehmen muss. Der effektivste Ansatz besteht darin, unnötige Komplexität bei der Fertigung beseitigen und gleichzeitig die Funktionen beibehalten, die das Bauteil tatsächlich benötigt.
Bauteilgeometrie vereinfachen
Komplexe Geometrien erfordern oft zusätzliche Werkzeugwege, Bearbeitungsschritte, Rüstvorgänge oder Spezialwerkzeuge. Durch die Vereinfachung nichtfunktionaler Merkmale lassen sich die Bearbeitungszeit verkürzen und die Fertigung des Bauteils vereinfachen.
Tiefe Vertiefungen, extrem dünne Wände, unnötige Konturen und schwer zugängliche Stellen sollten nach Möglichkeit überprüft werden.
Vermeiden Sie unnötig enge Toleranzen
Enge Toleranzen sollten für Merkmale vorbehalten bleiben, die die Passung, Bewegung, Abdichtung, Ausrichtung oder andere kritische Funktionen beeinflussen.
Die Anwendung unnötig enger Toleranzen auf das gesamte Bauteil kann den Bearbeitungsaufwand und die Prüfanforderungen erhöhen, ohne die Leistung zu verbessern.
Materialauswahl optimieren
Das Material sollte entsprechend den Anforderungen des Bauteils ausgewählt werden. Festigkeit, Gewicht, Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Anwendungsanforderungen, Allerdings sollten auch die Bearbeitbarkeit und die Materialkosten berücksichtigt werden.
Wenn mehrere Werkstoffe die funktionalen Anforderungen erfüllen können, lassen sich durch die Wahl einer leichter zu bearbeitenden und kostengünstigeren Option die Gesamtfertigungskosten senken.
Anzahl der Rüstvorgänge reduzieren
Jede weitere Einrichtung kann zu zusätzlichem Zeitaufwand für die Werkstückspannung, Ausrichtung, Programmierung und Prüfung führen.
Durch die Konstruktion von Bauteilen, bei denen mehr Merkmale mit weniger Umrüstungen bearbeitet werden können, lassen sich sowohl die Bearbeitungszeit als auch die Rüstkosten senken. In manchen Fällen kann die Wahl einer geeigneten mehrachsigen Bearbeitungsstrategie zudem den Bedarf an wiederholten Neupositionierungen verringern.
Produktionsmenge optimieren
Das Produktionsvolumen hat einen erheblichen Einfluss auf die Stückkosten, da sich die Rüst- und Programmierkosten auf eine größere Anzahl von Teilen verteilen lassen.
Ist die Nachfrage vorhersehbar, kann eine Zusammenlegung von Bestellungen oder eine Erhöhung der Produktionsmenge die Kosten pro Teil senken. Gleichzeitig führt die Bestellung von mehr Teilen als benötigt, nur um einen niedrigeren Stückpreis zu erzielen, nicht unbedingt zu einer Senkung der Gesamtkosten des Projekts.
Design für die Fertigungsfähigkeit anwenden
Beim Design for Manufacturability (DFM) wird bereits vor Beginn der Fertigung berücksichtigt, wie ein Bauteil tatsächlich hergestellt wird.
Bei Dakings können durch eine DFM-Prüfung Merkmale identifiziert werden, die die Bearbeitungszeit verlängern, unnötige Rüstvorgänge erfordern oder vermeidbare Anforderungen an Werkzeuge und Prüfverfahren mit sich bringen. Diese Anpassungen bereits in der Konstruktionsphase vorzunehmen, ist in der Regel wesentlich einfacher und kostengünstiger als eine Prozessoptimierung nach Produktionsbeginn.
Wie CNC-Bearbeitungsunternehmen ein Angebot berechnen
Ein Angebot für die CNC-Bearbeitung basiert in der Regel auf den gesamten Fertigungsanforderungen und nicht auf einem einzelnen Faktor wie dem Werkstoff oder der Bauteilgröße.
Ein Zerspanungsunternehmen bewertet in der Regel:
- Teilegeometrie — bestimmt die Bearbeitungsvorgänge, Werkzeugwege, Einrichtungsvorgänge und die Zugänglichkeit der Maschine.
- Material — wirkt sich auf die Rohstoffkosten, die Schnittbedingungen, die Werkzeugauswahl und die Bearbeitungszeit aus.
- Anzahl — legt fest, wie sich die Einrichtungs- und Programmierkosten auf den Auftrag verteilen.
- Toleranzen — wirkt sich auf die Bearbeitungsstrategie und die Prüfvorgaben aus.
- Oberflächenbeschaffenheit — fügt gegebenenfalls Anforderungen an die Bearbeitung oder Nachbearbeitung hinzu.
- Werkzeuge und Einrichtung — umfasst Werkstückspannung, Sonderwerkzeuge, Vorrichtungen und Vorbereitungsarbeiten.
- Bearbeitungszeit — gibt die für die Herstellung des Teils erforderliche Maschinenkapazität wieder.
- Anforderungen an die Inspektion — umfasst die Maßprüfung und die erforderliche Qualitätsdokumentation.
- Endbearbeitung und Folgearbeiten — umfasst Verfahren wie Eloxieren, Beschichten, Polieren oder Montieren.
- Lieferzeiten und Produktionsanforderungen — kann sich auf die Fertigungsstrategie und die verfügbaren Produktionskapazitäten auswirken.
Bei Dakings beginnt der Angebotsprozess mit einer technischen Prüfung des CAD-Modell, Zeichnungen, Material, Menge, Toleranzen, Oberflächenbehandlung und Lieferbedingungen. Anschließend legen wir ein geeignetes Bearbeitungsverfahren und einen geeigneten Fertigungsablauf fest, bevor wir den Endpreis berechnen.
Dieser Ansatz trägt dazu bei, dass die angebotenen Kosten den tatsächlichen Anforderungen des Bauteils entsprechen, anstatt sich auf eine pauschale Schätzung des Stückpreises zu stützen.
Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung dazu, welche Angaben bei der Anforderung eines Angebots erforderlich sind und wie der Angebotsanfrageprozess abläuft, finden Sie unter So erhalten Sie ein Angebot für die CNC-Bearbeitung.
