CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen: Vorteile, Anwendungen und Designtipps

In der Fertigung werden mehrere Verfahren zur Herstellung von Teilen angewendet. Ein traditioneller Ansatz ist die Massenproduktion von Teilen, um die Kosten pro Einheit zu senken. Für Prototyping-Projekte und kleine Unternehmen ist dies jedoch nicht praktikabel. Hier kommt die Rolle von CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen Strategie. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Erstellung einiger Prototypen oder einer kleinen Produktserie, um den Betrieb aufzunehmen oder den Markt zu testen. 

In diesem Artikel werden die Vorteile und Einsatzmöglichkeiten der CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen erläutert. Außerdem werden die besten Konstruktionspraktiken für die Bearbeitung kleiner Stückzahlen erläutert und wie Sie den besten Dienstleister auswählen können.

Was ist CNC-Bearbeitung in kleinen Stückzahlen?

CNC-Bearbeitung mit geringem Volumen ist ein strategischer Ansatz, der auf die Herstellung einer geringen bis mittleren Stückzahl von Artikeln abzielt, typischerweise im Bereich von 10 bis 10,000 Stücks, obwohl dieser Bereich je nach Hersteller erheblich variieren kann. Für einige bedeutet geringe Stückzahl, 100 bis 1,000 Einheiten zu produzieren, während andere mehrere Tausend Einheiten als geringe Stückzahl betrachten.

Wie bei der Massenproduktion besteht das Ziel darin, Teile zu kostengünstigen Preisen herzustellen. Der Produktionsumfang wird jedoch stärker kontrolliert, was für mehr Flexibilität, schnelle Durchlaufzeiten und minimale Investitionen sorgt. 

Vorteile der CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen

Die CNC-Bearbeitung kleiner Chargen ist aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile beliebt. Hier ist eine detaillierte Liste der Vorteile für Produktbesitzer und -hersteller:

Kostengünstige Fertigung kleiner Auflagen

Es stimmt, dass die Stückkosten bei der Produktion in großem Maßstab sinken. Die Einrichtungskosten (Werkzeug und Ausrüstung) für diesen Maßstab betragen jedoch Tausende von Dollar. Wenn die Produktion kleiner Chargen in Sicht ist, reichen nur wenige CNCs aus, um Teile zu bearbeiten. 

Die Produktion eines solchen Bestands erfordert erhebliche Investitionen und stellt für kleine Unternehmen ein finanzielles Risiko dar. Aus Sicht neuer Unternehmen ist die Produktion kleiner Stückzahlen daher eine kostengünstige Option.

Hohe Präzision und Konsistenz bei Sonderteilen

Bei kleineren Stückzahlen kann jedem Teil mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden, um sicherzustellen, dass es die genauen Spezifikationen erfüllt. Beispielsweise werden Luft- und Raumfahrtkomponenten, die Präzision und kritische Inspektion erfordern, oft in geringen Stückzahlen hergestellt. 

Was die Konsistenz der bearbeiteten Teile betrifft, so werden die Designs mit äußerster Präzision und Genauigkeit reproduziert, da diese von einem programmierten computergestützten numerischen Steuerungssystem (CNC) hergestellt werden. 

Reduzierte Time-to-Market

Bei der CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen müssen Hersteller nicht warten, bis ganze Serien fertig sind. Stattdessen können kleinere Chargen schnell produziert werden. Sie können sie testen, während des Testlaufs Änderungen vornehmen und dann besser zurückkommen. Die Verwendung von CNC-bearbeiteten Teilen in kleinen Stückzahlen ermöglicht es ihnen also, sich schnell weiterzuentwickeln und den Markt zu durchdringen.

Flexibilität bei Fertigung und Design

Bei kleineren Chargen ist es einfacher, Designs zwischen den Durchläufen zu optimieren, ohne dass dies erhebliche Kosten verursacht. Ein Automobilhersteller könnte beispielsweise verschiedene Geometrien einer Komponente in kleinen Durchläufen testen, um das beste Design zu ermitteln, bevor er mit der Massenproduktion beginnt.

Darüber hinaus bekommen Hersteller bei der Produktion kleiner Stückzahlen die Möglichkeit, den Fertigungsablauf zu testen und zu optimieren, d. h. den Bearbeitungsprozess und die optimale Arbeitsreihenfolge herauszufinden. 

Reduziertes Bestandsrisiko

Bei kleinen Stückzahlen handelt es sich eher um einen bedarfsgesteuerten CNC-Bearbeitungsansatz, bei dem die Produktion eng an der tatsächlichen Nachfrage ausgerichtet ist, anstatt große Mengen vorherzusagen. Anstatt Tausende von Einheiten in Erwartung der Nachfrage herzustellen, können Sie je nach Bedarf kleine Chargen produzieren. 

Durch reduzierte Lagerbestände und deutlich geringere finanzielle Risiken können sich Unternehmen schnell an Markttrends anpassen oder Designs ändern, ohne die Belastung durch überlagerte Produkte zu tragen.

Wenn Sie CNC-Bearbeitung in kleinen Stückzahlen benötigen

CNC-Bearbeitung in kleinen Stückzahlen ist ein Ansatz für neue Unternehmen in der Prototypphase oder für Unternehmen, die kleine Mengen an Sonderteilen benötigen. Im Folgenden finden Sie einige praktische Anwendungsfälle für die Herstellung von CNC-Bearbeitungsteilen in kleinen Stückzahlen:

Ideal für Prototyping und Produkttests

Bei der Entwicklung eines neuen Produkts ist Prototyping erforderlich, um die Funktionalität und das Design von Teilen zu testen. Forscher für medizinische Produkte können beispielsweise eine Charge einiger chirurgischer Instrumente anfordern und diese an die Öffentlichkeit verteilen, um sie zu testen, bevor sie sie auf den Markt bringen. 

Sonderteile für spezielle Branchen

OEMs benötigen häufig eine Charge kundenspezifischer Produkte für bestimmte Anwendungen. Ein Automobilhersteller kann beispielsweise eine begrenzte Anzahl kundenspezifischer Ansaugkrümmer für ein Hochleistungsfahrzeugmodell bestellen.

Für Startups und kleine Unternehmen

Wenn Sie ein kleines Unternehmen sind, das auf ein Nischenpublikum abzielt, benötigen Sie häufig eine begrenzte Anzahl von Artikeln. Sie können eine kleine Anzahl von Waren herstellen; etwa 50 bis 100 Einheiten reichen aus, um die Marktnachfrage zu kennen und die Dinge später zu skalieren.

Ausfallsicherheit der Lieferkette

Die Belastbarkeit einer Lieferkette ist die Fähigkeit einer Lieferkette, sich auf unerwartete Störungen vorzubereiten, darauf zu reagieren und sich davon zu erholen. Bei einer Produktion mit geringem Volumen können Unternehmen plötzliche Marktstörungen besser und mit geringerem finanziellen Aufwand bewältigen.  

Skalierbarkeitsvorteile für CNC-Werkstätten 

Wenn die Kleinserien die gewünschte Leistung erbringen oder gute Ergebnisse aus ersten Markttests zeigen, können CNC-Werkstätten mit kleinen Stückzahlen die Produktion problemlos in kurzer Zeit hochskalieren. Darüber hinaus fallen für nachfolgende Chargen geringere Werkzeug- und Gemeinkosten an.

Diese hochpräzisen CNC-Werkstätten können auch Teile in kleinen Chargen produzieren, um die Genauigkeit und Konsistenz zu testen. Dies ermöglicht die Optimierung der Werkzeug- und Einrichtungsvariablen für höchste Bearbeitungsgenauigkeit. 

Tipps zur Senkung der CNC-Kosten bei kleinen Stückzahlen

Das Ziel von CNC-Low-Volume-CNC besteht weitgehend darin, die Kosten sowohl für Unternehmen als auch für Hersteller überschaubar zu halten. 

Die folgenden Vorgehensweisen können Ihnen dabei helfen, Ihren Ansatz zu verwalten:

Design für Herstellbarkeit optimieren (DFM)

Um das Design aus Fertigungssicht zu optimieren, empfiehlt es sich grundsätzlich, mit Standardabmessungen und -geometrien zu arbeiten. Vermeiden Sie beispielsweise, Löcher zu konstruieren, die tiefer sind als das Sechsfache ihres Durchmessers, da dies die Spanabfuhr erschwert und teure Werkzeuge erfordert. Vermeiden Sie alle nicht kritischen Merkmale oder unnötigen Komplexitäten, um den Bearbeitungsprozess einfacher und kosteneffizienter zu gestalten.

Verwenden Sie Standardwerkzeuge und -vorrichtungen 

Vermeiden Sie die Verwendung von benutzerdefinierten Werkzeugen und Vorrichtungen, es sei denn, dies ist unbedingt erforderlich. Verwenden Sie stattdessen Standardwerkzeuge, da diese leicht verfügbar und kostengünstiger sind. Standardwerkzeuge sind schneller einzurichten und mit mehreren Maschinen kompatibel. Sie können beispielsweise modulare Vorrichtungssysteme und Standard-CNC-Fräser verwenden. 

Wählen Sie kostengünstige Materialien

Die Materialauswahl sollte immer auf der Anwendung basieren, aber Kosten und Bearbeitbarkeit sind entscheidende Faktoren. Weichere Materialien wie Aluminium oder Kunststoffe sind einfacher und billiger zu bearbeiten als härtere Materialien wie Titan. Wenn Sie am Ende die falschen Materialien auswählen, können diese die Kosten erheblich in die Höhe treiben und die Bearbeitung erschweren. 

Begrenzen Sie sekundäre Operationen

Sekundärvorgänge wie Polieren, Eloxieren oder Gravieren erhöhen den Zeit- und Kostenaufwand des Prozesses. Sofern sie nicht unbedingt für die Funktionalität oder das Aussehen erforderlich sind, sollten diese Schritte minimiert werden.

Nutzen Sie die Mehrteilbearbeitung

Bei der Mehrteilbearbeitung werden mehrere Komponenten aus derselben Aufspannung bearbeitet. Diese Technik verkürzt die Umrüstzeiten und erhöht die Effizienz. Wenn Sie beispielsweise mehrere identische Halterungen herstellen, sollten Sie eine Strategie oder einen Mechanismus entwickeln, mit dem Sie mehrere Teile aus einem einzigen Materialblock schneiden können.

Chargenähnliche Teile

Während die Bearbeitung kleiner Stückzahlen eine individuelle Anpassung ermöglicht, lassen sich die Kosten am besten optimieren, wenn eine Charge ähnlicher Teile hergestellt wird. Ungleiche Teile erfordern separate Einstellungen, Werkzeuge und Programme, was die Einzelkosten in die Höhe treibt.

Vermeiden Sie enge Toleranzen

Enge Toleranzen sind manchmal unerlässlich, aber aus Fertigungssicht kostspielig. Um präzise Toleranzen zu erreichen, müssen Sie möglicherweise die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringern, Spezialwerkzeuge verwenden und häufige Qualitätskontrollen durchführen. 

CNC-Bearbeitung in kleinen Stückzahlen vs. Massenproduktion

Massenproduktion vs. Kleinserienproduktion ist in der Branche ein heiß diskutiertes Thema. Die Leute sind oft neugierig, wie sich die beiden im Großen und Ganzen unterscheiden.

Produktionsmaßstab

Die CNC-Bearbeitung kleiner Stückzahlen ist für kleine Chargen gedacht, wahrscheinlich 10 bis 1,000 oder vielleicht 10,000. Bei der CNC-Bearbeitung großer Stückzahlen hingegen werden Zehntausende oder sogar Millionen Teile hergestellt.

Werkzeuge und Einrichtung

Die Produktion im großen Maßstab erfordert teure Werkzeuge, automatisierte Einrichtungen und zusätzliche Arbeitskräfte, um große Mengen zu bewältigen. Außerdem wird mehr Lagerraum benötigt, um die fertigen Waren zu lagern. Im Gegensatz dazu kann die Produktion kleiner Stückzahlen mit ein paar CNC-Maschinen und minimalen Werkzeugen beginnen.

Vorlaufzeit

Die Vorlaufzeit bezeichnet die Gesamtzeit vom Produktionsbeginn bis zur Auslieferung des Endprodukts. Bei der Fertigung kleiner Stückzahlen verkürzen sich die Vorlaufzeiten – je nach Komplexität beträgt sie zwischen einigen Tagen und einigen Wochen. Bei Massenprodukten sind die Vorlaufzeiten in der Regel länger und betragen Wochen oder sogar Monate.

Kosten pro Teil

Die anfängliche Einrichtungszeit und die Kosten für die Massenproduktion sind aufgrund von Werkzeugen und Ausrüstung höher. Die Kosten pro Teil sinken jedoch mit zunehmendem Produktionsvolumen. Bei der Produktion kleiner Stückzahlen bleiben die Kosten pro Teil höher, da die Kosten auf weniger Einheiten verteilt werden.

Anpassungsflexibilität

Bei der Produktion kleiner Stückzahlen ist eine einfachere Anpassung und Mikroverwaltung einzelner Teile möglich, was sie ideal für Spezialprojekte macht. Bei der Produktion großer Stückzahlen ist eine Anpassung weniger praktikabel, da sie die Einheitlichkeit des Prozesses stört.

Andere Fertigungsverfahren für kleine Stückzahlen

Neben der CNC-Bearbeitung gibt es noch einige weitere beliebte Fertigungsverfahren für die Kleinserienproduktion. 

Kleinserien-Spritzguss

Spritzgießen stellt Teile her, indem geschmolzenes Material in eine Form gespritzt wird. Das Verfahren wird hauptsächlich für Kunststoffprodukte verwendet, obwohl auch Metalle verwendet werden können. Kleine Chargen von Artikeln wie Gehäusen, Kappen, kundenspezifischen Gehäusen oder funktionalen Prototypen werden im Spritzgussverfahren hergestellt.

3D-Druck in kleinen Stückzahlen

3D Druck ist ein additiver Fertigungsprozess, bei dem Teile Schicht für Schicht aus Materialien wie Kunststoff, Harz oder Metall hergestellt werden. Diese Methode eignet sich am besten für die Herstellung von Prototypen oder komplexen Geometrien, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden eine Herausforderung darstellen würden.

Auswahl eines CNC-Bearbeitungsdienstleisters für kleine Stückzahlen

Bevor Sie sich für einen CNC-Dienstleister für kleine Stückzahlen entscheiden, empfehlen wir Ihnen, alle diese Faktoren im Auge zu behalten:

Qualität

Qualität kann anhand mehrerer Kriterien beurteilt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, Referenzen und Fallstudien früherer Projekte zu überprüfen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Präzisions- und Toleranzniveaus zu prüfen, die sie anbieten. Sie können auch Musterteile anfordern, um zu überprüfen, ob ihre Arbeit Ihren Spezifikationen entspricht.

Vorlaufzeit

Erkundigen Sie sich beim Anbieter nach der Vorlaufzeit und stellen Sie sicher, dass diese mit Ihrem Projektzeitplan übereinstimmt. Es ist ratsam, Angebote von mehreren Dienstanbietern anzufordern, um deren Zeitpläne zu vergleichen und dann festzustellen, welcher zu Ihrem Zeitplan passt.

AnzeigenPreise

Fordern Sie Kostenvoranschläge für unterschiedliche Chargengrößen an, um zu sehen, wie sich die Preise mit dem Volumen ändern. Prüfen Sie, ob die Kosten pro Einheit bei der Bestellung größerer Mengen sinken. Vergleichen Sie Angebote verschiedener Anbieter, um sich einen klaren Überblick über die Marktpreise zu verschaffen. 

Zertifizierungen und Industriestandards

Stellen Sie sicher, dass der Anbieter die relevanten Branchenzertifizierungen und -standards einhält. Zum Beispiel: ISO 9001 sorgt für Qualitätsmanagementprozesse und ISO 14001 Der Schwerpunkt liegt auf Umweltmanagementsystemen.

Wählen Sie RapidDirect CNC-Bearbeitungsdienste

Auf der Suche nach ein CNC-Bearbeitung Anbieter? Egal ob Kleinserien- oder Großserienproduktion, Sie können sich bei allen Ihren CNC-Bearbeitungsanforderungen auf RapidDirect verlassen.

Wir verfügen über eine riesige Auswahl von über 700 CNC-Maschinen (einschließlich 5-Achsen-CNC-Bearbeitungsmaschinen) sowie 3D-Druckern, Formgebungsanlagen, Laserschneidern und Drahterodiermaschinen, um allen Produktanforderungen gerecht zu werden. Sie können aus mehr als 100 Materialien und über 60 Oberflächenveredelungen wählen, um genau das zu bekommen, was Sie brauchen.

Senden Sie uns einfach Ihre Anforderungen und wir erstellen Ihnen umgehend ein Angebot. Lassen Sie es uns wahr werden!

Häufig gestellte Fragen