Verschiedene Faktoren beeinflussen die Kosten von CNC-bearbeiteten Teilen , darunter Material, Design, Oberflächenbearbeitung, Stückzahl und Bearbeitungszeit. Am wichtigsten ist in der Regel die Bearbeitungszeit. Diese kann die Kosten sogar stärker beeinflussen als Materialkosten, Rüstzeiten oder die Art der Oberflächenbearbeitung.
Die Bearbeitungszeit hängt direkt von den gewählten Materialien und der Teilekonstruktion ab. Teilegeometrie und Toleranzen beeinflussen zudem die Anzahl und Art der benötigten Maschinen sowie die Qualifikation der erforderlichen Maschinenbediener, was wiederum die Kosten beeinflusst.
Hier sind zehn Tipps, die Ihnen helfen, Ihre Konstruktionen zu optimieren und kostengünstigere Entscheidungen zu treffen, mit denen Sie bei Ihrem nächsten CNC-Bearbeitungsprojekt Geld sparen können.
Materialauswahl optimieren
Materialien beeinflussen die Kosten sowohl als Rohstoffe als auch hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit. Ein Rohstoff kann zwar günstig sein, ist aber schwer zu bearbeiten, kann dies letztendlich teurer sein als ein etwas teurerer, leichter zu bearbeitender Rohstoff. Weichere Materialien lassen sich in der Regel leichter schneiden, benötigen daher weniger Maschinenzeit und können mit kostengünstigeren Werkzeugen bearbeitet werden. Gefährliche Materialien, die zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen erfordern, können die Produktionskosten ebenfalls erhöhen.
Abwägung zwischen Menge und Bearbeitungszeit
Die Stückzahl einer CNC-Fräsmaschine beeinflusst direkt den Stückpreis: Größere Stückzahlen senken diesen, obwohl die Gesamtkosten höher sind. CNC-Bearbeitung ist in der Regel bei Stückzahlen unter 10,000 am wirtschaftlichsten. Auch die gewünschte Liefergeschwindigkeit wirkt sich auf die Kosten aus: Teile, die innerhalb weniger Wochen geliefert werden, sind günstiger als solche, die innerhalb von zwei bis drei Tagen geliefert werden.
Oberflächen sorgfältig prüfen
Oberflächenbehandlungen wie Wärmebehandlungen, Spezialbeschichtungen und Anodisieren erhöhen die Projektkosten und sollten daher sorgfältig kalkuliert werden. Mehrere Bearbeitungsprozesse oder unterschiedliche Oberflächenarten an einem Bauteil verlängern die Verarbeitungsschritte und erhöhen somit die Kosten.
Vermeiden Sie komplexe Bauteilgeometrien
Die Abmessungen eines Bauteils, einschließlich Größe und Komplexität, haben einen großen Einfluss auf die Kosten. Größere Bauteile benötigen mehr Material. Komplexe, hochdetaillierte Bauteile erfordern mehrere Bearbeitungsschritte und unter Umständen auch mehrere Maschinen, was die Kosten für Programmierung, Vorrichtungen und Rüstvorgänge erhöht. Manche komplexe Bauteile, beispielsweise solche, die Bearbeitungen an mehreren Flächen erfordern, können kostengünstiger hergestellt werden, wenn sie als separate Komponenten konstruiert und nach der Bearbeitung zusammengefügt werden.
Vermeiden Sie dünne Wände
Bauteile mit zu dünnen Wänden – oft definiert als dünner als 0.794 mm (1/32 Zoll) – eignen sich nicht für die CNC-Bearbeitung. So dünne Wände können zu Verformungen führen, wodurch die Einhaltung von Toleranzen erschwert wird. Sie können außerdem Rattern verursachen und die Maschinengeschwindigkeit verringern. Beides führt zu zusätzlichen Kosten durch Maschinen- und Bedienerzeit. Andere Fertigungsverfahren, wie beispielsweise die Blechbearbeitung , können für die Herstellung von Wänden unterhalb dieses Minimums kostengünstiger sein.
Minimieren Sie interne Hohlräume
Bauteile mit tiefen Innenaussparungen, oft auch als Taschen bezeichnet, sind ein gutes Beispiel dafür, wie die Bauteilgeometrie die Kosten für Bearbeitungszeit und Materialverbrauch beeinflusst. Für die Herstellung dieser Aussparungen können viele Bearbeitungsstunden erforderlich sein, was zu Materialverlusten und Schwierigkeiten bei der Späneentsorgung führen kann. Die langen, dünnen Schneidwerkzeuge, die zur Herstellung dieser Aussparungen benötigt werden, können zudem leicht brechen. Es empfiehlt sich, die Bauteillänge auf maximal das Vierfache der Bauteiltiefe zu beschränken.
Abgerundete Innenecken beibehalten
Um zu verhindern, dass Ihre Konstruktion die Bearbeitungsgeschwindigkeit Ihrer Werkzeuge beeinträchtigt, sollten Sie deren automatische Funktionen nutzen. Werkzeuge wie Fräser und Schaftfräser erzeugen automatisch abgerundete Innenecken. Je größer der Radius der Ecke, desto weniger Material muss abgetragen werden, wodurch sich die Anzahl der Bearbeitungsdurchgänge reduziert. Enge Inneneckenradien mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mehr als 3:1 erfordern mehr Bearbeitungsdurchgänge und spezielle kleine Werkzeuge, was die Bearbeitungszeit verlängert und Werkzeugwechsel notwendig macht. Sie können die Bearbeitungszeit und die Anzahl der Werkzeugwechsel auch reduzieren, indem Sie für alle Innenecken den gleichen Radius verwenden.
Enge Toleranzen minimieren
Nicht jede Oberfläche eines Bauteils erfordert enge Toleranzen, und zu viele unnötige Toleranzen erhöhen die Gesamtkosten. Numerische Angaben sind üblicherweise nur für die Oberflächen und Merkmale erforderlich, die für die Funktion eines Bauteils absolut entscheidend sind, insbesondere an den Schnittstellen zu anderen Bauteilen. Weniger wichtige Merkmale können mit der Standardtoleranz von +/- 0.127 mm (+/- 0.005 Zoll) bearbeitet werden.
Verwenden Sie Standard-Bohr- und Gewindeschneidlochgrößen.
Eine Konstruktion mit Standard-Gewindebohrloch- und Bohrergrößen senkt die Kosten auf verschiedene Weise. Bei Gewindebohrungen können sowohl die Gewindegröße als auch die Gewindetiefe die Kosten erhöhen. Gewindebohrungen mit einem Durchmesser kleiner als 2-56 Zoll erfordern manuelles Gewindeschneiden, was Zeit und Arbeitskosten erhöht und daher vermieden werden sollte. Standard-Gewindebohrergrößen, wie beispielsweise die gängigeren 4-40-Gewindebohrer, sind in der Regel leichter erhältlich als 3-48-Gewindebohrer. Als Faustregel gilt: Die Gewindelänge sollte maximal dem Dreifachen des Bohrungsdurchmessers entsprechen; noch kleinere Verhältnisse sind besser. Sind die Gewinde zu lang, verlängert sich die Bearbeitungszeit und die Gefahr eines Gewindebohrerbruchs steigt.
Beim Bohren kann die Verwendung von Standardbohrgrößen (Zahlen, Buchstaben oder Bruchteile) die Bearbeitungszeit verkürzen, da das Aufreiben oder Fräsen von Löchern auf Sondermaße entfällt. Standardgrößen sind üblicherweise Bruchteile wie 1/4 Zoll oder 1/8 Zoll oder werden in Millimetern mit ganzen Zahlen wie 2 mm oder 1 mm angegeben.
Sicherstellung der Konstruktionsgenauigkeit
Die Beratung durch einen erfahrenen Maschinenbauer oder Ingenieur während der Konstruktionsphase zur Überprüfung der Genauigkeit Ihrer CAD-Zeichnungen mag zwar zunächst höhere Kosten verursachen, spart Ihnen aber langfristig viel Geld. Unvollständige oder fehlerhafte Zeichnungen können dazu führen, dass Ihr Bauteil zweimal gefertigt werden muss, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, was Zeit und Kosten Ihres Projekts erhöht.
Ebenso kann die Beratung durch einen erfahrenen Hersteller während der Konstruktionsphase dazu beitragen, unnötig teure oder schwer zu bearbeitende Bauteile zu vermeiden. Stattdessen kann so ein Bauteil entwickelt werden, das sowohl funktional als auch kostengünstig herzustellen ist.
