Wie hoch sind die Kosten für Spritzguss ? Dies ist eine häufig gestellte Frage von Menschen, die über die Einführung dieser Technologie nachdenken.
Spritzgießen ist ein gängiges Fertigungsverfahren zur Herstellung vieler Teile und Komponenten. Daher ist es unerlässlich, sich über die Kosten der Herstellung eines spritzgegossenen Teils zu informieren, bevor man dieses Verfahren für die eigene Fertigung in Betracht zieht.
Dieser Artikel untersucht die Kosten des Spritzgießens. Das Verständnis der Faktoren, die diese Kosten beeinflussen, hilft Ihnen bei der Kostenschätzung Ihres Spritzgießprojekts.
Nachdem Sie diesen Leitfaden gelesen haben, können Sie die genauen Herstellungskosten für das Spritzgussverfahren entsprechend Ihren spezifischen Anforderungen abschätzen.
Kommen wir gleich zum Kern der Sache und beantworten wir die Frage: Wie viel kostet Spritzguss?
Welche verschiedenen Faktoren beeinflussen die Kosten des Spritzgießens?
Die Grundkosten einer Spritzgussform sind keine feste Größe, die für jede Anwendung gleich ist. Es handelt sich um einen variablen Wert, der zwischen einigen Hundert und Hunderttausenden von Dollar liegen kann.
Dies ist eine sehr breite Preisspanne. Der genaue Wert schwankt aufgrund verschiedener Faktoren, die beim Spritzgussverfahren eine Rolle spielen. Zu diesen Faktoren, die die Kosten beeinflussen, gehören:
Equipment
Die Anschaffungskosten für Spritzgussanlagen können je nach Anlagentyp und Anwendungsbereich stark variieren.
Es gibt kleine Spritzgießanlagen, die Unternehmen intern betreiben. Daneben gibt es große Spritzgießmaschinen, die typischerweise von Dienstleistern und Unternehmen der Großindustrie mit hohen Produktionsvolumina eingesetzt werden.
Professionelle industrielle Spritzgießmaschinen kosten zwischen 50,000 und 200,000 US-Dollar. Hinzu kommen gegebenenfalls Versandkosten. Diese Maschinen sind nicht für Hobbybastler und Laien geeignet, da sie qualifizierte Bediener erfordern.
Dies ist zweifellos ein erheblicher Kostenfaktor für jedes Unternehmen. Daher lagern die meisten Hersteller den Spritzgussprozess an Experten wie 3ERP mit modernsten Spritzgussmaschinen aus. Durch Outsourcing wird Spritzguss zu einer kosteneffizienten Option, bei der der Kunde die benötigten Teile zum niedrigsten Preis beziehen und die variablen Produktionskosten minimieren kann.
Kosten für Formen (Werkzeuge).
Die Spritzgießmaschine selbst ist zwar eine einmalige Investition, die Herstellung der Form und des Formgrundkörpers verursacht jedoch Kosten. Diese Kosten fallen bei jedem gefertigten Teil an. Daher zählen die Werkzeugkosten zu den wichtigsten Kostentreibern beim Spritzgießen.
Die Kosten hierfür können je nach dem Verfahren zur Herstellung der Formen variieren. Üblicherweise werden hierfür drei Verfahren eingesetzt:
CNC Dienstleister
Die CNC-Bearbeitung wird üblicherweise für Metallformen eingesetzt. Typische Beispiele sind Formen aus Edelstahl oder Aluminium. Bei der Bearbeitung einer Aluminiumform wird beispielsweise mit Schneidwerkzeugen Material von einem Aluminiumblock abgetragen. Mit diesem Bearbeitungsverfahren lassen sich Aluminiumformen von unübertroffener Präzision herstellen.
Die CNC-Bearbeitung hat einen kleinen Nachteil hinsichtlich des Maschinenzyklus bei der Formenherstellung. Diese Maschinen benötigen Rüstzeiten für die Werkzeuge und den Werkzeugwechsel für unterschiedliche Schnittformen.
Bearbeitung elektrischer Entladungen
Die Funkenerosion, auch EDM genannt, ist eine Technologie zur Herstellung von Formen mit komplexen Strukturen. Dabei wird das Metallwerkstück mittels elektrischer Entladungen geschmolzen, gebogen und in die gewünschte Form gebracht.
Wie die CNC-Bearbeitung zeichnet sich auch die Funkenerosion durch hohe Genauigkeit aus. Während die CNC-Bearbeitung jedoch auch für andere Werkstoffe als Metalle eingesetzt werden kann, eignet sich die Funkenerosion ausschließlich für Metallformen.
3D Druck
Der 3D-Druck ist eine der kostengünstigsten und schnellsten Methoden zur Herstellung von Spritzgussformen. Für dieses Verfahren wird lediglich ein 3D-Drucker benötigt, wodurch die Kosten erheblich reduziert werden. Zudem sind keine Fachkräfte erforderlich, was die Lohnkosten senkt.
Eingespritztes Material
Das Kunststoffspritzgießen bietet eine gewisse Vielseitigkeit hinsichtlich der als Spritzgussmaterial verwendbaren Kunststoffe. Beispiele hierfür sind ABS, PU, PE, PP und PC.
Die Materialkosten für Kunststoffgranulat, das im Spritzgussverfahren verwendet wird, liegen zwischen 1 und 5 US-Dollar pro Kilogramm. Die endgültigen Kosten des eingespritzten Materials hängen von der verwendeten Menge ab, welche wiederum von der gewünschten Ausführung abhängt.
Weitere Materialien, die eingespritzt werden können, sind verschiedene Metalle und flüssiges Silikon.
Design
Hochkomplexe Konstruktionen mit mehr Kavitäten und hohem Formpoliergrad verursachen zusätzliche Kosten. Solche Konstruktionen erfordern Forschung, Entwicklung und technisches Fachwissen. Hierfür können Sie einen Experten beauftragen oder den Konstruktionsprozess auslagern. Beide Optionen sind mit Kosten verbunden.
Arbeitskosten
Die meisten Schritte beim Spritzgießen sind automatisiert und werden von Softwaresystemen gesteuert. So werden beispielsweise CNC-Maschinen durch computergesteuerte numerische Steuerung (CNC) geregelt, 3D-Drucker arbeiten mit eigener Software, und auch beim Spritzgießen selbst gibt es automatisierte Prozesse.
Es gibt jedoch einige typische Arbeitskosten, die im Folgenden aufgeführt sind:
Rüstkosten: Jeder Schritt des Spritzgießprozesses erfordert spezifische Rüstzeiten. Beispielsweise ist für die Herstellung der Formen eine Werkzeugeinrichtung notwendig. Auch das Einrichten der Form und die Konfiguration der Anlage während des Spritzgießprozesses beanspruchen die Arbeitszeit eines Bedieners.
Reparaturkosten: Spritzgießen ist ein mechanischer Prozess, der verschiedene Anlagentypen erfordert. Daher sind Reparatur- und Wartungsarbeiten unvermeidlich, die Kosten verursachen.
Bedienerkosten: Unabhängig von den eingesetzten selbstregulierenden Maschinen muss ein Bediener den Prozess überwachen. Die Kosten für den Bediener müssen in die Lohnkosten einkalkuliert werden.
Arten von Spritzgussformen
Es gibt drei verschiedene Arten von Spritzgussformen, die sich durch die Anzahl der Formhohlräume unterscheiden. Diese sind:
Form mit einem Hohlraum
Einkavitätenformen besitzen nur eine Kavität. Daher wird pro Zyklus ein Teil gefertigt. Die Kosten der Form sind zwar geringer, die Produktionsrate jedoch niedriger. Dies führt zu höheren Teilekosten.
Formen mit mehreren Kavitäten
Mehrfachformen verfügen über mehrere Kavitäten und können daher mehrere Teile gleichzeitig herstellen. Obwohl diese Formart in der Anschaffung höhere Kosten verursacht, führt sie zu deutlich geringeren Teilekosten. Sie ist eine kostengünstige Lösung für große Stückzahlen.
Familie Spritzgussformen
Familienspritzgussformen verfügen ebenfalls über mehrere Kavitäten. Da die Kavitäten jedoch für unterschiedliche Teile vorgesehen sind, kann eine Familienform gleichzeitig verschiedene Formen von Spritzgussteilen herstellen.
Beispielsweise lassen sich Ober- und Unterseite eines Kunststoffbehälters in einem Einkavitäten-Spritzgießwerkzeug herstellen. Diese Art der Werkzeugkavität ist zwar kostenintensiver, beschleunigt und verbilligt aber den gesamten Produktionsprozess.
Arten von Formgebungsverfahren
Es gibt drei verschiedene Spritzgussverfahren. Diese sind:
Grundlegendes Spritzgießen
Dies ist das einfachste Spritzgießverfahren. Der Kunststoff wird direkt in die Formhohlräume eingespritzt, um das fertige Teil herzustellen. Von den drei verschiedenen Spritzgießverfahren ist dieses das kostengünstigste.
Formteil einlegen
Dieses Verfahren ist etwas komplexer als das einfache Spritzgießen. Dabei werden Metalleinsätze in die Form eingesetzt. Sobald die Metalleinsätze positioniert sind, erfolgt das eigentliche Spritzgießen des Kunststoffs.
Bei diesem Verfahren werden Kunststoffteile hergestellt, in die Metalleinsätze direkt eingeschmolzen werden. Ein Beispiel hierfür sind die Metallbefestigungen, die in Kunststoffbauteilen eingesetzt werden.
Das Verfahren führt zu einer Endmontage mit größerer Festigkeit als die mechanische Verbindung der Kunststoff- und Metallteile.
Umspritzen
Das Umspritzen ist etwas komplexer als das einfache Spritzgießen. Beim Umspritzen wird zunächst ein Teil, nennen wir es Teil 1, im Spritzgießverfahren hergestellt. Anschließend wird Teil 1 in eine andere Form eingesetzt und erneut spritzgegossen.
Im zweiten Prozess entsteht Teil 2, der Teil 1 enthält. Dieser Prozess ähnelt dem Einlegeverfahren, mit dem Unterschied, dass anstelle eines Metalleinsatzes beide Teile im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden.
Ein Beispiel hierfür ist der weiche Gummigriff, der in Kunststoff- und Gummiprodukten wie Zahnbürsten eingearbeitet ist.
Weitere Variablen, die die Kosten für Spritzgussformen beeinflussen
Teilvariablen
Die Größe und das Design des Bauteils beeinflussen die Kosten erheblich. Große Spritzgussteile erfordern höhere Materialkosten und größere Formen. Ebenso kann bei komplexen Designs ein mehrstufiger Spritzgussprozess notwendig sein.
Teilemerkmale
Die Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen auch die Kosten der Spritzgussform. Bei komplexen Produktmerkmalen können kleine Bauteile erforderlich sein, die in einem separaten Spritzgussverfahren hergestellt werden. Eine Möglichkeit zur Kostensenkung besteht darin, unnötige Merkmale bereits in der Designphase zu eliminieren.
Produktionsvolumen
Sie haben vielleicht schon festgestellt, dass die Herstellungskosten pro Teil sinken, wenn in großen Stückzahlen produziert wird. Dasselbe Prinzip gilt auch für das Spritzgießen.
Bei großen Produktionsmengen benötigen Sie entsprechend viele Formen. Die Kosten der Formen steigen jedoch nicht linear. Beträgt der Preis einer Form beispielsweise 1 US-Dollar pro Teil für 100 Teile, so können die Kosten für 5000 Teile etwa 0.5 US-Dollar pro Teil betragen und für 100,000 Formen etwa 0.25 US-Dollar pro Teil.
Ebenso sinken die Lohnkosten pro Teil bei größeren Produktionsmengen. Obwohl die Gesamtproduktionskosten mit steigenden Produktionsmengen zunehmen, sind die Kosten pro Teil deutlich geringer.
Zusatzservices
Benötigt der Hersteller zusätzliche Dienstleistungen wie Polieren oder eine Nachbearbeitung des Produkts, entstehen dadurch zusätzliche Kosten. Diese sind zwar nicht in den Spritzgusskosten enthalten, können aber vom Dienstleister als Mehrkosten betrachtet werden.
Kostenübersicht für Spritzguss
Um die Kosten für das Kunststoffspritzgießen eines Bauteils bei unterschiedlichen Produktionsmengen besser zu verstehen, betrachten wir einen typischen Fall.
Geringe Produktionsmenge
Kleinserienfertigung umfasst Stückzahlen zwischen einhundert und einigen tausend Teilen. Für diese Anwendungen fertigen die Hersteller die Formen in der Regel selbst und führen den Spritzguss auch selbst durch.
Bei geringen Produktionsmengen fertigen die Hersteller Formen aus 3D-gedrucktem Polymerharz an, da dieses kostengünstig ist und keinen langen Produktionszyklus durchlaufen muss.
Die gesamte Produktionsserie für diese Stückzahl benötigt etwa 3 Tage zur Herstellung der fertigen Teile. Für eine Serie von 100 Teilen gehen wir von folgenden Parametern aus:
- Anzahl der Teile = 100
- Kosten der Form = 100 $
- Kosten des Rohmaterials pro Teil = 0.5 $
- Gesamtmaterialkosten = 50 $
- Arbeitskosten pro Teil = 3 $
- Gesamtarbeitskosten = 300 USD
- Gesamtkosten des Spritzgussverfahrens = 450 $
Kosten pro Teil = 4.5 $
Produktion mittlerer Stückzahlen
Die Serienfertigung mittlerer Stückzahlen kann zwischen fünftausend und zehntausend Teilen liegen. Bei dieser Produktionsgröße lagern die Hersteller die Werkzeugherstellung und die Spritzgussverfahren in der Regel aus.
Bei mittleren Produktionsmengen gehen wir von einem Produktionszyklus von 5,000 Einheiten desselben Teils aus.
- Anzahl der Teile = 5,000
- Kosten der Form = 2500 $
- Materialkosten pro Teil = 0.5 $
- Gesamtmaterialkosten = 2500 $
- Arbeitskosten pro Teil = 2 $
- Gesamtarbeitskosten = 10,000 USD
- Gesamtkosten für Spritzguss = 15,000 $
Kosten pro Teil = 3 $
Großserienfertigung
Bei der Großserienfertigung werden Hunderttausende von Teilen hergestellt. Nehmen wir für diesen Vergleich an, wir produzieren 100,000 Teile desselben Typs.
- Anzahl der Teile = 100,000
- Kosten der Form = 25,000 $
- Materialkosten pro Teil = 0.5 $
- Gesamtmaterialkosten = 50,000 $
- Arbeitskosten pro Teil = 1 $
- Gesamtarbeitskosten = 100,000 USD
- Gesamtkosten für Spritzguss = 175,000 $
Kosten pro Teil = 1.75 $
Wie Sie sehen, sinken die Spritzgusskosten pro Teil bei der Serienfertigung deutlich. Daher bieten Projekte mit hohem Produktionsvolumen die beste Kosteneffizienz im Hinblick auf die Spritzgusskosten.
Wie lassen sich die Kosten für Spritzguss reduzieren?
Das Spritzgießen ist aufgrund seiner Kosteneffizienz und hohen Zuverlässigkeit das bevorzugte Herstellungsverfahren.
Das Verfahren ist zwar im Vergleich zu Alternativen kostengünstig, die Kosten lassen sich aber noch weiter senken. Hier einige Punkte, die Sie dabei beachten sollten:
Optimierung des CAD-Designs
Ein einzelnes Bauteil kann mithilfe verschiedener CAD-Konstruktionen realisiert werden. Allerdings ist nicht jede Konstruktionsidee optimal. Manche Konstruktionen für dasselbe Bauteil können zu Zeit- und Ressourcenverschwendung führen. Daher gewährleistet die Vereinfachung der Bauteilkomplexität durch effiziente CAD-Konstruktion die bestmögliche Ressourcennutzung.
Vereinfachung der Funktionen
Komplexe Merkmale erfordern komplexe Formen und zusätzliche Arbeitsschritte im Spritzgießprozess. Daher führt die Vermeidung unnötiger Merkmale zu geringeren Kosten für Spritzgießformen.
In diesem Zusammenhang können Sie alle Ausstattungsmerkmale weglassen, die lediglich der optischen Aufwertung dienen. Dadurch sparen Sie letztendlich Geld.
Verkleinerung der Teilegröße
Größere Teile sind nicht immer besser. Mit zunehmender Teilegröße steigen auch die Kosten für die benötigten Spritzgussformen. Lässt sich der gleiche Prozess durch Verkleinerung der Teile realisieren, ist dies ratsam.
Formen wiederverwenden
Nutzen Sie die Formen optimal, indem Sie sie für verschiedene Anwendungen wiederverwenden. Sie können dieselbe Form nicht nur für dasselbe Teil, sondern auch für ähnliche Teile verwenden. Dies lässt sich durch Anpassungen oder Modifikationen der Form erreichen.
Nutzung von Einlegeformen
Der Einsatz von Technologien wie dem Einlege-Spritzgießen und dem Umspritzen trägt langfristig zur Kosteneinsparung bei. Beispielsweise entfällt beim Einlege-Spritzgießen die Notwendigkeit, Gewinde in den Kunststoff einzuarbeiten, um ihn mit Metallteilen zu verbinden.
DFM-Analyse
DFM steht für Design for Manufacturing (fertigungsgerechte Konstruktion). Im Spritzgussverfahren bezeichnet DFM die Herstellung eines Bauteils, das den Anforderungen des Kunden entspricht und innerhalb seines vorgegebenen Budgets liegt.
Bei DFM berücksichtigen Analysten verschiedene Faktoren aus den Bereichen Kunst, Wissenschaft und Technologie, um das effizienteste Design zu finden, was zu reduzierten Kosten für Spritzgussformen führt.
Verwendung von Mehrfachformen und Familienformen
Mehrfachformen und Formenfamilien ermöglichen eine Vervielfachung der Produktionsrate und eine Verkürzung der Zykluszeit. Dadurch lassen sich die Gesamtkosten erheblich senken, insbesondere bei mittleren bis großen Produktionsserien.
Selbstpaarende Teile
Dies ist eine der kreativsten Methoden, um bei Spritzgussformen Kosten zu sparen und die Konstruktion zu vereinfachen. Selbstpassende Teile sind Teile, die sich durch eine Drehung um 180 Grad selbst verbinden.
Der Vorteil selbstpassender Teile liegt darin, dass man mit einer einzigen Formhälfte das gesamte Teil herstellen kann. Dadurch bleiben die Formkosten niedrig, und die Größe der Spritzgussform halbiert sich. Dieses Verfahren erhöht das Produktionsvolumen.
Wie bereits in der Kostenübersicht für Spritzgussformen erläutert, bedeuten höhere Stückzahlen niedrigere Kosten pro Teil. Dies, kombiniert mit Einsparungen bei der Formgröße und -anzahl, führt zu erheblichen Kosteneinsparungen bei den endgültigen Spritzgussformenkosten.
Angebot für Spritzguss zum günstigsten Preis und in bester Qualität einholen
Nachdem Sie nun die verschiedenen Kosten des Spritzgussverfahrens kennen, bleibt eine wichtige Frage unbeantwortet: Wie hoch werden die Spritzgusskosten für mein Projekt sein?
Generell gilt: Um ein Angebot für die Kosten einer Spritzgussform zu erhalten, sollten Sie den Hersteller wählen, der Ihnen die besten Ergebnisse zum günstigsten Preis bietet. 3ERP ist in dieser Hinsicht die richtige Wahl.
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Fazit
Spritzgießen ist heutzutage eines der am weitesten verbreiteten Fertigungsverfahren. Täglich sehen und berühren wir zahlreiche Teile, die mit diesem Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise Flaschenverschlüsse und Kunststoffgriffe.
Nach dem Lesen dieses Artikels haben Sie nun einen besseren Überblick über die Kosten des Kunststoffspritzgusses und deren Schwankungen je nach Projekt. Sie kennen nun auch die Kostenunterschiede, die durch die Kosten für die Spritzgussform und die Werkzeuge entstehen.
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Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Ist Spritzguss teuer?
Keineswegs. Spritzgießen ist eines der kostengünstigsten Fertigungsverfahren. Dennoch können Sie die Kosten pro Spritzgießzyklus senken, indem Sie die Tipps in diesem Leitfaden befolgen.
Welches Formmaterial eignet sich am besten für das Spritzgießen?
Jedes Spritzgussmaterial hat seine spezifischen Vorteile. Welches Material für Ihre Spritzgussform am besten geeignet ist, hängt von Ihren Anforderungen und Ihrem Budget ab.
