Tipps zur Optimierung des CNC-Bearbeitungsprozesses und zur Senkung Ihrer Kosten
Von wem hängt der Preis eines bearbeiteten Teils ab und die sieben Designentscheidungen, die ihn am stärksten senken, in Reihenfolge der Wirkung.
Der Preis eines bearbeiteten Teils ist vor allem Maschinenzeit und Anzahl der Aufspannungen. Und beide Dinge werden im CAD entschieden, bevor die Datei hochgeladen wird. Sieben Designentscheidungen (Radien von 1 mm oder mehr, flache Taschen, Toleranzen nur dort, wo sie nötig sind, normierte Bohrungen, ein leicht bearbeitbares Material, weniger Flächen zur Bearbeitung und die richtige Menge) können die Schnittzeit halbieren, ohne zu ändern, was das Teil tut.
Diese Anleitung erklärt, woran der Preis bei der CNC-Bearbeitung von Maßanfertigungen hängt, und durchläuft diese sieben Entscheidungen in Reihenfolge ihrer Wirkung, mit dem, was jede davon ändert und warum.
Ein Einzelteil zahlt für Programmierung, Vorbereitung und Schneiden. Das 10. Teil zahlt nur für das Schneiden. Konzipieren Sie zum schnellen Schneiden und geben Sie die Stückzahl an, die das Fixe verteilt.
Woran hängt der Preis eines bearbeiteten Teils?
- CAM-Programmierung und Vorbereitung: Es wird einmalig pro Bestellung berechnet. Es wiegt in einer Einheit viel und in zwanzig fast nichts. Wir erläutern dies in der CAM-Software-Dokumentation zur Bearbeitung.
- Aufspannungen: Jede Fläche, die von einer anderen Richtung aus bearbeitet wird, kann eine weitere Aufspannung sein, mit ihrer Zeit und ihrem Fehlerisiko.
- Schnittzeit: Diese wird vom zu entfernenden Materialvolumen, der Größe des kleinsten Werkzeugs, das Ihre Geometrie zwingt, und der Härte des Materials bestimmt.
- Material: Der Rohling und vor allem seine Bearbeitbarkeit. Ein Edelstahl wird drei bis viermal langsamer geschnitten als Aluminium.
- Toleranzen und Kontrolle: Jede verfeinerte Maßangabe ist ein langsamerer Durchgang und eine Messung.
- Oberflächenbehandlung: Diese wird pro Charge berechnet und verlängert die Lieferzeit.
Die Mindestbestellmenge beträgt 60 € und die minimale Fertigungskosten pro bearbeitetem Teil 46 €: Darunter senkt keine Designoptimierung den Preis weiter.
Die sieben Entscheidungen, die den Preis am meisten senken
| Entscheidung | Was sich in der Werkstatt ändert | Auswirkung auf den Preis |
|---|---|---|
| 1 · Innere Radien von 1 mm oder mehr | Ermöglicht große und steife Fräser, ohne Ecken mit dünnem Fräser nachzuarbeiten | Hoch |
| 2 · Toleranzen nur bei funktionalen Maßen | Vermeiden Sie langsame Oberflächenbehandlungen und stückweise Teilemessungen | Hoch |
| 3 · Weniger zu bearbeitende Flächen | Weniger Aufspannungen, weniger Vorbereitung, bessere Präzision zwischen Flächen | Hoch |
| 4 · Shallow Taschen | Kurze Werkzeuge, mehr Vorschub, weniger Vibration | Mitte |
| 5 · Normierte Bohrungen und Gewinde | Lagerwerkzeuge, ohne Spezialwerkzeuge oder zusätzliche Änderungen | Mitte |
| 6 · Leicht zu bearbeitendes Material | Schneidgeschwindigkeit um ein Vielfaches höher | Mittel bis hoch, je nach Material |
| 7 · Menge, die das Feste verteilt | Programm und Vorbereitung werden auf mehr Teile verteilt | Hoch bei kleinen Stückzahlen |
1 und 4 · Innere Radien und Taschen-Tiefe
Der Fräser ist rund: jede innere Ecke hat den Werkzeugradius. Ein Radius von 0,5 mm im Grund einer Tasche von 25 mm zwingt dazu, sie mit einem 1-mm-Fräser fertigzustellen, der nur einen Bruchteil der Geschwindigkeit eines 10-mm-Fräser erreicht und leicht bricht. Konzipieren Sie Radien von mindestens 1 mm und einem Drittel der Tiefe sowie Taschen mit einer Tiefe, die weniger als drei- bis viermal so breit ist. Wenn ein Bauteil mit scharfen Ecken in eine andere einpassen muss, fügen Sie eine Entformung an den Ecken hinzu, statt eine scharfe Ecke zu verlangen. Die Details der Werkzeuge finden Sie in den verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen.
2 · Toleranzen: die Standardtoleranz ist bereits fein
Wenn nichts angegeben ist, wenden wir bei Metallen ISO 2768-f an: ±0,1 mm bei einer Maßangabe von 25 mm. Das ist für Gehäuse, Halterungen und Werkzeuge mehr als ausreichend. Eine Maßangabe nach IT7 (21 µm bei Ø25) kann die Bearbeitungszeit dieser Operation verdoppeln; eine gesamte Bauteilbearbeitung mit ±0,02 macht es teurer, ohne dass es besser funktioniert. Geben Sie die enge Toleranz nur im Lagerbuchse oder am zentrierenden Zapfen an und lassen Sie sie am Bauteil, das am einfachsten zu bearbeiten ist. So schreiben Sie sie in Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung.
3 · Weniger Flächen, weniger Aufspannungen
Eine Platte mit allen Bohrungen und Taschen auf der Oberseite wird in einer Aufspannung bearbeitet. Dieselbe Platte mit zwei seitlichen Bohrungen benötigt zwei oder drei. Bevor Sie das Design abschließen, fragen Sie sich für jedes Element, ob es auf derselben Seite wie die anderen angeordnet werden könnte. Wenn das nicht möglich ist, führt die 5-Achs-Bearbeitung fünf Flächen in einer Aufspannung aus, und ab drei Aufspannungen bei 3 Achsen ist es meist günstiger.
5 · Normierte Bohrungen und Gewinde
Eine Bohrung von 6 mm ist ein Standardbohrer; eine von 6,3 mm ist ein Spezialwerkzeug oder eine Spannfutter. Verwenden Sie normierte Durchmesser (3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 mm), durchgehende Bohrungen, wo möglich, und blinde Bohrungen bis zu 4-facher Bohrdurchmesser. Gewinde ab M3 mit 3-facher Länge der nutzbaren Länge und einem ungewindeten Rand am Ende, wie im PDF angegeben: das 3D-Modell enthält keine Metrik. Jeder verschiedene Bohrtyp ist ein zusätzliches Werkzeug und ein weiterer Wechsel.
6 · Das Material: Bearbeitbarkeit vor dem Rohstoffpreis
Der Rohstoff macht meist nur einen kleinen Teil des Preises aus; entscheidend ist, wie lange es dauert, ihn zu schneiden. Als relative Referenz, mit Aluminium 6082 als Basis:
| Material | Relativer Schneidezeit | Wann es gewählt wird |
|---|---|---|
| Aluminium 6082 / 6061 | 1 (Referenz) | Standard bei strukturellen Bauteilen, Gehäusen und Werkzeugen |
| Messing | ≈ 1 | Anschlüsse, Adapter, dekorative Bauteile |
| POM (Delrin) | ≈ 1 | Einfacher technischer Kunststoff, Führungen und Zahnräder |
| Kohlenstoffstahl | ≈ 2 a 3 | Wellen, verschleißfeste Werkzeuge, Schweißverbindungen |
| Edelstahl 304 / 316 | ≈ 3 a 4 | Korrosion, Lebensmittel, Außenbereich |
| PEEK | ≈ 2 | Temperatur und Chemie, nur dort, wo es nötig ist |
| Titan | ≈ 4 a 6 | Gewicht und Biokompatibilität |
Wenn der Prototyp in Aluminium validiert werden kann, verwenden Sie nicht Edelstahl. Die 21 Materialdatenblätter mit kompatibler Bearbeitbarkeit und Oberflächenbehandlungen finden Sie in Materialien für CNC-Bearbeitung.
7 · Die Menge, die Sie festlegen
Programmierung, Vorbereitung und das erste Aufspannen werden einmalig berechnet; zwischen einer und fünf Stück sinkt der Stückpreis sehr deutlich; zwischen fünf und zwanzig Stück sinkt er weiter, jedoch weniger stark. Bei der Anforderung des Angebots können Sie bis zu drei Stückzahlen vergleichen: prüfen Sie die Kurve vor der Entscheidung über die Bestellmenge, und wenn Sie in einigen Monaten Ersatzteile benötigen, ist es meist rentabel, diese jetzt herzustellen.
Was den Preis nicht senkt (auch wenn es so scheint)
- Das Teil entleeren, um Material zu sparen: Jede Tasche ist eine Schneidzeit; das verbleibende Aluminium wird nicht berechnet, das entfernte jedoch.
- Ein Teil in zwei teilen, um es zu vereinfachen: zwei Teile sind zwei Programme, zwei Aufspannungen und eine Montage.
- Angebot anfordern für eine Oberflächenbehandlung „schön anzusehen" an einem internen Teil: Das Sandstrahlen oder Eloxieren wird pro Charge berechnet und verlängert die Lieferzeit. Wann sich welche Option lohnt, erfahren Sie in Oberflächenbehandlungen für die CNC-Bearbeitung.
- Ein STL-Datei anstelle einer STEP-Datei übermitteln: Der Programmierer muss die Geometrie neu aufbauen, und das kostet Zeit.
So bestellen Sie, um den fairen Preis zu erhalten
- Laden Sie pro Teil ein STEP-Modell hoch.
- Fügen Sie eine PDF-Datei nur mit den Gewinden und den funktionalen Maßen sowie deren Toleranzen bei.
- Erklären Sie in einem Satz, wozu das Teil dient: Der Ingenieur kann Ihnen ein günstigeres Material oder eine günstigere Oberflächenbehandlung vorschlagen, die den Anforderungen entspricht.
- Geben Sie drei Stückzahlen an.
Das Angebot kommt innerhalb von 24 Stunden mit der Fertigbarkeitsprüfung inklusive; wenn etwas im Design die Kosten des Teils erhöht, ohne Funktion beizutragen, werden wir es Ihnen vor der Fertigung mitteilen. Die Konstruktionsleitfäden für die CNC-Bearbeitung auf der Service-Seite erläutern jeden Punkt mit einem Beispiel.
Häufige Fragen zu den Kosten der CNC-Bearbeitung
Was treibt die Kosten einer bearbeiteten Bauteils am meisten in die Höhe?
Die Maschinenlaufzeit und die Anzahl der Aufspannungen. Kleine innere Radien, tiefe Taschen, enge Toleranzen über die gesamte Zeichnung und bearbeitete Flächen aus mehreren Richtungen verursachen den größten Zeitbedarf.
Wie sinkt der Preis pro Teil bei höherer Stückzahl?
Deutlich zwischen einer und fünf Stück, da Programmierung und Vorbereitung aufgeteilt werden, und ab dann flacher. Bei der Angebotsanfrage können Sie bis zu drei Stückzahlen vergleichen, um die Kurve zu sehen.
Ist es günstiger, Aluminium oder Edelstahl zu bearbeiten?
Aluminium. Es wird mehrere Male schneller als Kohlenstoffstahl und drei bis vier Mal schneller als Edelstahl geschnitten. Wenn sich der Prototyp in Aluminium validieren lässt, ist dies die kostengünstigste Option.
Gibt es eine Mindestmenge bei der CNC-Bearbeitung?
Ja: Die Mindestbestellmenge beträgt 60 € und die Mindestherstellungskosten für ein bearbeitetes Teil betragen 46 €. Unter diesen Werten senkt keine Designoptimierung den Preis weiter.
