Faktoren, die die Kosten der CNC-Bearbeitung beeinflussen

Bei der CNC-Bearbeitung variieren die Kosten je nach Projekt. Sie hängen von vielen Faktoren ab und sind in den meisten Projektplanungen ein entscheidender Aspekt.

Faktoren, die die Kosten der CNC-Bearbeitung beeinflussen

Die wichtigsten Faktoren, die die Kosten von CNC-gefertigten Teilen beeinflussen, lassen sich in die Kategorien Ausrüstung, Materialien, Konstruktion, Ausstoß und Oberflächenbearbeitung einteilen.

Ausrüstung und Maschinen

Die Kosten für die Ausrüstung fallen bereits vor Beginn des Bearbeitungsprozesses an. Maschinen und Anlagen sind jedoch Teil der Produktionsrüstkosten und beeinflussen letztendlich den Bearbeitungsprozess. Je höher die Kosten für Anschaffung, Betrieb und Wartung der Maschine sind, desto teurer sind die mit dieser Maschine gefertigten Teile.

Wie man die richtige CNC-Maschine auswählt

Die CNC-Bearbeitung umfasst eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen, darunter Bohren, Ausdrehen, Schneiden und Fräsen. Die meisten davon können mit CNC-Drehmaschinen oder CNC-Fräsmaschinen durchgeführt werden.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Effizienz der Drehmaschine selbst. CNC-Drehmaschinen wurden im Laufe der Jahre mehrfach weiterentwickelt. Frühe CNC-Drehmaschinen und computergesteuerte CNC-Drehmaschinen sind mit den modernen CNC-Werkzeugmaschinen von heute nicht vergleichbar. Moderne Werkzeugmaschinen sind schneller und effizienter. Langfristig wird diese Geschwindigkeit die Teileproduktion verbilligen.

Wie man verschiedene CNC-Bearbeitungswerkzeuge auswählt

Darüber hinaus beeinflussen die Kosten der Schneidwerkzeuge die Gesamtkosten der Ausrüstung. Material, Beschichtung und Geometrie des Schneidwerkzeugs wirken sich auf diese Kosten aus. Hartmetallwerkzeuge sind beispielsweise härter, hitzebeständiger und für hohe Drehzahlen geeignet, kosten aber mehr als doppelt so viel wie Stahlwerkzeuge.

Warum sind CNC-Fräsmaschinen teurer?

Fräsmaschinen sind aufgrund ihrer komplexeren beweglichen Teile im Allgemeinen teurer als Drehmaschinen. Sie sind schwieriger zu montieren, zu bedienen und zu warten, können aber komplexere Bearbeitungsvorgänge durchführen. Daher sind CNC-Fräsmaschinen im Betrieb in der Regel teurer als andere Werkzeugmaschinen.

Fräsmaschinen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die sich in Komplexität und Leistungsfähigkeit unterscheiden. Je mehr Achsen eine Fräsmaschine hat, desto teurer ist sie. Die meisten modernen CNC-Werkzeugmaschinen verfügen über drei oder fünf Achsen. Fünfachsige Maschinen können zwar sehr komplexe Geometrien präziser und schneller bearbeiten (und benötigen daher weniger Bearbeitungszeit), sind aber in der Regel deutlich teurer als ihre dreiachsigen Pendants.

Produktionseinrichtungskosten

Die Produktionseinrichtungskosten umfassen alle Kosten, die bei der Vorbereitung der eigentlichen Bearbeitung anfallen. Alle CNC-gefrästen Teile sind zunächst 3D-Modelle. Konstrukteure verwenden spezielle CAD-Software (Computer-Aided Design), um diese 3D-Modelle zu entwerfen. Die Ressourcen, die für die Erstellung des finalen, produktionsfertigen 3D-Modells benötigt werden, machen einen erheblichen Teil der Produktionseinrichtungskosten aus.

Zu den Produktionseinrichtungskosten gehören auch die Designoptimierung und alle damit verbundenen Kosten für die Modellerstellung mithilfe spezialisierter CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing).

Materialien

Der Einfluss der Materialpreise auf die Kosten der CNC-Bearbeitung

Die zur Herstellung eines Bauteils benötigten Materialien zählen zu den wichtigsten Kostenfaktoren. Viele Kosten hängen mit der Verarbeitung der Materialien zusammen. Der bedeutendste Kostenfaktor sind die Materialkosten selbst. Die Materialpreise variieren je nach Verfügbarkeit, Materialeigenschaften und den gesamten Produktionskosten.

Metalle sind im Allgemeinen teurer als andere Werkstoffe. Die folgende Grafik veranschaulicht die relativen Preise einiger gängiger technischer Metalle. Es ist wichtig zu beachten, dass Metallpreise schwanken und regional variieren können; die Tabelle dient als relative Preisreferenz.

Vergleich der Kostenunterschiede bei metallischen Rohmaterialien

Schlüsselfaktor: Bearbeitbarkeit des Materials

Neben den Materialkosten ist die Bearbeitbarkeit ein weiterer entscheidender Kostenfaktor. Schwer bearbeitbare Werkstoffe erfordern mehr Zeit und Aufwand bei der Bearbeitung, und Zeit ist Geld – insbesondere in der CNC-Bearbeitung. Die Kosten für die Bearbeitung eines Bauteils sind direkt proportional zur Bearbeitungszeit. Schwer zerspanbare Werkstoffe verbrauchen zudem mehr Ressourcen wie Kühlschmierstoffe, Strom und Schneidwerkzeuge.

Design und Geometrie

Verbesserung der CAD-Konstruktion für die CNC-Bearbeitung

Die Konstruktion und Form eines Bauteils haben einen erheblichen Einfluss auf die Kosten der CNC-Bearbeitung.

Als Faustregel gilt: Je komplexer ein Bauteil ist, desto teurer ist seine Herstellung. Komplexe Bauteile erfordern unter Umständen fortschrittlichere Maschinen, längere Bearbeitungszeiten, mehrere Bearbeitungs- und Montagevorgänge, mehr Ressourcen und eine sorgfältigere Qualitätskontrolle – all dies wirkt sich auf die Kosten des Bauteils aus.

Bei der CNC-Bearbeitung führen bestimmte Teilemerkmale und -designs zwangsläufig zu höheren Kosten. Dazu gehören scharfe Innenkanten, dünne Wände, tiefe Kavitäten, Sonderbohrungsgrößen und Beschriftungen. Diese und weitere kostenintensive Teilemerkmale, die wir bereits zusammengefasst haben, beeinflussen die Kosten erheblich und sollten möglichst vermieden werden, es sei denn, sie sind absolut notwendig. Darüber hinaus können spezifische Designanforderungen, wie z. B. Oberflächenrauheit oder Toleranzoptionen, mehrere Bearbeitungsvorgänge und Qualitätskontrollen erfordern.

Darüber hinaus sind größere Bauteile theoretisch teurer, da sie mehr Rohstoffe, mehr Produktionsressourcen und mehr Zeit benötigen.

Produktionsvolumen: Größere Losgrößen, geringere Kosten. Mit steigender Stückzahl sinken die Kosten für die Fertigung eines kompletten Satzes identischer Teile. Diese proportionale Kostenreduzierung ist auf den Wegfall wiederkehrender Rüstkosten zurückzuführen. Die Vorbereitungskosten, einschließlich CAD-Konstruktion, CAM-Fertigung und Maschineninstallation, werden für die Fertigung desselben Teilesatzes in einem Arbeitsgang abgewickelt.

Oberflächenveredelungsverfahren

CNC-gefräste Teile können direkt eingesetzt werden. Für einige spezielle Anwendungen sind jedoch Nachbearbeitungsschritte wie Hochtemperaturbehandlung, Oberflächenveredelung und Lackierung erforderlich, um die Leistung, die Eigenschaften und die Ästhetik der Teile zu verbessern. All diese Oberflächenveredelungsverfahren erhöhen die Fertigungskosten der Teile.