Die Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten kann ziemlich kompliziert erscheinen. Es gibt viele Faktoren zu berücksichtigen, was die endgültige Kostenschätzung im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden etwas schwieriger macht.
Zum Beispiel konnte unsere eigene Plattform schon 2017 Laser-Schidpreise in wenigen Sekunden berechnen, indem Materialverbrauch, Schneidzeit und Geometrie berücksichtigt wurden. Dasselbe für CNC-Fräs- und Drehdienstleistungen zu tun, ist deutlich komplizierter, da hier viel mehr Variablen ins Spiel kommen. Doch im Jahr 2021 wurde eine automatisierte CNC-Preisermittlung ebenfalls auf der Plattform eingeführt und seitdem entwickeln und optimieren wir unsere Preisalgorithmen stetig weiter, um immer wettbewerbsfähigere Preise in Einklang mit der aktuellen Marktsituation anbieten zu können.
In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick darauf und erklären, aus welchen Komponenten sich die CNC-Bearbeitungskosten zusammensetzen.
Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktives Verfahren zur Herstellung von Bauteilen. Das bedeutet, dass bei den Bearbeitungsvorgängen Material entfernt wird. Mit diesem Verfahren können notwendige Teile aus einer Vielzahl von Materialien wie Metallen, Kunststoffen usw. hergestellt werden.
Dieser erste Satz fasst im Wesentlichen das Wesen der CNC-Bearbeitung zusammen und grenzt CNC-Drehen und -äsen von anderen Fertigungsmethoden ab, die numerische Steuerung verwenden. Drehen und Fräsen beginnen beide mit einem größeren Materialblock, aus dem so lange Material entfernt wird, bis das gewünschte Endprodukt entsteht.
Die CNC-Bearbeitungskosten setzen sich aus mehreren verschiedenen Aspekten zusammen. Insbesondere sind dies Arbeits- und Maschinenkosten, Werkzeugkosten, Werkzeugverschleiß, Material und Rüstaufwand.
Alle diese Faktoren zu berücksichtigen, kann schwierig sein, da eine genaue Einschätzung für jede Kategorie schwer zu ermitteln ist. Gleichzeitig dürfen diese Komponenten für die endgültige Preisgestaltung auf keinen Fall außer Acht gelassen werden.
Nahezu alle diese Parameter stehen in direktem Zusammenhang mit der Zeit, wobei das Material die einzige Ausnahme darstellt. Bevor wir einen Preis für sie festlegen können, benötigen wir eine Einschätzung des Zeitaufwands. Und genau das ist auch der schwierigste Teil des gesamten Prozesses.
Praktisch alle professionellen Werkstätten verfügen über irgendeine Form von Computer Aided Manufacturing (CAM)-Programmen. Die einfachsten sind CAD-CAM-Programme, die sowohl Konstruktions- als auch CAM-Funktionen bieten.
CAM-Programme benötigen als Eingabe 3D-Modelle. Auf deren Grundlage generieren sie den gesamten Fertigungsprozess, unter Verwendung von Werkzeugbibliotheken und den vom Werkstattbesitzer bereitgestellten Informationen zu den Besonderheiten seiner Maschinen.
CAM-Software erstellt G-Code, der für das Führen der Schneidköpfe, Drehzahlen usw. zuständig ist – im Grunde für alle produktionsbezogenen Aspekte des Prozesses. Der M-Code bestimmt Werkzeugwechsel, den Einsatz von Kühlschmierstoffen usw. All dies geschieht mit Zeitabschätzungen für jeden einzelnen Arbeitsschritt.
So kann man nachvollziehen, wie lange der gesamte Prozess dauert, wie viel Arbeit ein einzelnes Werkzeug verrichtet, wie viele Werkzeugwechsel stattfinden usw. Der Maschinenbediener kann das Programm zudem an seine Maschinen anpassen oder bei Bedarf eine effizientere Vorgehensweise wählen.
Das Entscheidende ist: CAM-Software kann eine gute Schätzung des Zeitaufwands für die Herstellung eines Teils liefern.
Und das alles basiert auf 3D-Modellen. Fehlen diese, stützt sich das Preisangebot häufig auf eine Mischung aus Excel-Tabellen, gesunden Menschenverstand und bisherigen Erfahrungen. Auch wenn der Einsatz von Intuition ungenau erscheinen mag, ist das nicht unbedingt der Fall.
Deshalb ist es auch möglich, den gesamten Preisfindungsprozess mittels KI zu automatisieren. Mithilfe der Bauteilparameter und durch den Vergleich mit bisherigen Arbeiten, deren Produktionszeiten und -kosten, lässt sich ein recht optimaler Preis bestimmen.
Die Kunden müssen den Anschaffungspreis der Maschinen an die Werkstatt zurückzahlen. Der durchschnittliche CNC-Betrieb rechnet mit etwa 5.000 Stunden als Grundlage für die Amortisation der Anfangsinvestition. Selbst die Preise auf Marktplätzen für gebrauchte CNC-Maschinen können recht hoch sein, obwohl diese Maschinen aufgrund von Geschwindigkeitsbegrenzungen und weniger Automatisierung vermutlich weniger rentabel sind.
Nehmen wir an, die Bearbeitungszeit für Ihr Teil beträgt 0,5 Stunden. Dann besteht der erste Schritt zur Preisfindung darin, 1/10.000 des Maschinenpreises zu den Produktionskosten hinzuzufügen.
Der Standardstundensatz für 3-Achs-Bearbeitung liegt bei etwa 30 £. Für Mehrachsbearbeitung fallen höhere Kosten an, die bis zum Dreifachen betragen können. Je nach Geometrie Ihres Teils kann jedoch durch fortschrittlichere CNC-Zentren auch erhebliche Zeitersparnis erzielt werden.
Zunächst ist natürlich die eigene Zeit oder die des Konstrukteurs zu berücksichtigen. Danach folgt der Fertigungsingenieur, der Ihre Konstruktion auf Herstellbarkeit prüft. Sollten dabei Fehler in der Konstruktion entdeckt werden, wird er mit Änderungsvorschlägen auf Sie zukommen. Solche Expertise hat selbstverständlich ihren Preis.
Als Nächstes kommt der Maschinenbediener ins Spiel. Er richtet die Maschine für den individuellen CNC-Auftrag ein und stellt sicher, dass alles ordnungsgemäß abläuft, sodass ein optimales Ergebnis erzielt wird.
Jedes Teil erfordert eine neue Einrichtung, weshalb Großserienfertigung die Stückkosten erheblich senkt.
CAD-Programme können auf Basis des Teilevolumens und der Materialdichte sehr genaue Massenberechnungen durchführen. Dazu muss lediglich das richtige Material aus dem Dropdown-Menü ausgewählt werden.
Allerdings umfassen die CNC-Bearbeitungskosten mehr Material, als im Endprodukt letztlich sichtbar ist. Da es sich um eine subtraktive Fertigungsmethode handelt, fällt eine beträchtliche Menge an Verschnitt an.
Eine CNC-Fräsmaschine beginnt die Arbeit mit einem massiven Materialblock. Daher werden die allgemeinen Abmessungen des Teils plus etwas Zugabe benötigt, um das Endprodukt zu fertigen.
Beim Drehen ist der Ausgangspunkt meist eine runde Edelstahlstange. Es ist wichtig zu beachten, dass Ihr Bauteil zwar spezifische Maße hat und das „extra Stück“ nicht wesentlich größer als das Endprodukt sein müsste, jedoch gibt es Standardgrößen für Ausgangsmaterialien.
Angenommen, Sie möchten eine Welle mit einem maximalen Durchmesser von 33 mm fertigen. Die nächstliegende Standardrundstange misst 35 mm. Das ist dann das Rohmaterial für das CNC-gefertigte Teil und es ist ein zusätzlicher Drehvorgang erforderlich, um die Endmaße zu erreichen.
Wie bereits erwähnt, entscheidet die CAM-Software, welche Fräswerkzeuge zur Herstellung Ihres Teils verwendet werden. Dies hängt von Ihrer Werkzeugbibliothek ab und der Fertigungsingenieur kann bei Bedarf Anpassungen vornehmen.
Es kommt durchaus vor, dass für einen speziellen Auftrag ein eigens dafür angeschafftes Werkzeug benötigt wird – ähnlich wie bei Biegedienstleistungen für Metall. Obwohl das Werkzeug in der Werkstatt verbleibt, muss der Kunde einen Aufpreis zahlen, wenn dieses Werkzeug so speziell ist, dass es später kaum noch verwendet werden kann.
Außerdem wird auf Grundlage der Zeitberechnungen und der in der Dokumentation angegebenen Werkzeugstandzeiten der Werkzeugverschleiß berücksichtigt. Die Kosten hierfür trägt ebenfalls der Kunde.
Schließlich ist für die Herstellung eines Teils in der Regel ein Werkzeugwechsel erforderlich – es sei denn, das Teil ist sehr einfach. Moderne CNC-Bearbeitungszentren verfügen zwar teilweise über Live-Tooling-Möglichkeiten, aber nicht jede Werkstatt hat darauf Zugriff. Deshalb bedeutet dies einen weiteren manuellen Arbeitsschritt, der sich auf den endgültigen Bearbeitungspreis auswirkt.
Wie Sie sehen, sind bei der Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten viele Faktoren zu berücksichtigen. Deshalb lassen sich viele Anbieter mit der Angebotsabgabe etwas Zeit.
Ein Fehler in der Kalkulation kann entweder zu einem für den Hersteller unrentablen Preis führen oder zu einer Überteuerung, bei der der Auftrag nicht zustande kommt.
