CNC-Bearbeitungskosten verstehen: Faktoren & Kostenreduzierungsstrategien

Computergesteuerte Numerische Steuerung (CNC) Bearbeitung ist die Fertigungsart, bei der Teile mithilfe numerischer Codes hergestellt werden. CNC-Bearbeitung bietet viele Vorteile: Sie erhöht die Geschwindigkeit der Teileproduktion und reduziert die Fertigungszeit bei der Produktion identischer Teile erheblich.

Sie reduziert auch menschliche Fehler während der Fertigung, da sie computersteuerung erfolgt. CNC-Bearbeitung wird auch für die Produktion komplexer Teile mit Präzision bevorzugt.

3D-Druck unterscheidet sich von CNC-Operationen, da es ein additives Fertigungsverfahren ist. Für die Produktion von Kunststoff- und minderwertigen Materialien wird 3D-Druck bevorzugt. Wenn jedoch Produkte mit Präzision geschnitten und eine hohe Anzahl identischer Produkte erforderlich ist, wird CNC-Bearbeitung gegenüber 3D-Druck bevorzugt.

Produkte aus verschiedenen Materialien können mit CNC-Maschinen hergestellt werden – Metalle, Legierungen und Kunststoffe. Die Kosten für 3D-Druckdienstleistungen werden für die Massenproduktion nicht bevorzugt. Die Kosten für die Herstellung von Produkten mit CNC-Technologie hängen von verschiedenen Faktoren ab.

In diesem Artikel werden verschiedene Faktoren diskutiert, die die CNC-Bearbeitungskosten beeinflussen. Er hilft Ihnen, die CNC-Bearbeitungskosten zu berechnen und gibt Tipps zur Kostensenkung.

9 Faktoren, die die Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten beeinflussen

Die CNC-Bearbeitungskosten können je nach verschiedenen Faktoren variieren, wie nachstehend diskutiert:

1. CNC-Maschinenkosten

Die Bearbeitungskosten ändern sich mit dem Maschinentyp. Hauptsächlich gibt es zwei Maschinentypen, die für die Herstellung von Teilen mittels CNC-Bearbeitung verwendet werden: 3-Achsen- und Mehr-Achsen-Maschinen.

Die Maschinenkosten hängen auch von verschiedenen Faktoren ab wie Größe & Gewicht der Maschine, Geschwindigkeit, Leistung und Maschinenkonfiguration.

Die Bearbeitungskosten werden pro Stunde berechnet. Die ungefähren Kosten für 3-Achsen-CNC-Bearbeitung liegen bei ca. 40 $ pro Stunde, während sie für CNC-Drehmaschinen bei etwa 35 $ pro Stunde liegen. Der Stundensatz für CNC-Bearbeitung mit Mehr-Achsen-Maschinen ist vergleichsweise höher und liegt zwischen 75 $ und 125 $.

Aufgrund der Beteiligung komplexerer Teile ist CNC-Fräsen teurer als andere Bearbeitungsarten. Die Bearbeitungskosten steigen mit der Zunahme der Achsen der Fräsmaschinen. Beispielsweise kostet 5-Achsen-Bearbeitung mehr als 3-Achsen-Maschinen.

2. Bearbeitungszeit

Die für die vollständige Bearbeitung eines CNC-Teils benötigte Zeit spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten. Es ist eine Faustregel, dass je mehr Zeit für die Bearbeitung aufgewendet wird, desto höher die Bearbeitungskosten, die sich zum Grundeinrichtungskosten addieren.

Software wie CAM, die ein 3D-CAD-Designmodell erfordert, kann eine Schätzung der für den Projektabschluss benötigten Zeit liefern. Ein Projekt mit hohem Komplexitätsgrad erfordert mehr Stunden für die Fertigstellung.

3. Arbeitskosten

Einer der Vorteile der CNC-Bearbeitung im Vergleich zur manuellen Bearbeitung ist die Reduzierung der Anzahl der in der Fertigung beteiligten Arbeitskräfte. Die primären Arbeitskosten sind die des Experten, der das 3D-CAD-Designmodell für die Bearbeitung entwirft, was mit der Komplexität des gewünschten Produkts steigt.

Diese Kosten bleiben gleich, selbst wenn Sie mehr Teile herstellen müssen, was den Stückpreis pro Teil reduziert. Dann kommen die zusätzlichen Kosten des Bedieners, der die CNC-Maschine bedient, was ebenfalls mit den für die vollständige Bearbeitung des Teils erforderlichen Stunden steigt.

Zusätzliche Kosten werden zu den Arbeitskosten hinzugefügt, wenn manuelle Arbeit für Montage, Nachbearbeitung und Nachbehandlung der Teile erforderlich ist. Zusätzliche Arbeitskosten fallen auch an, wenn das fertige Produkt von der Werkstatt an den Kunden an einem anderen Ort geliefert wird.

4. Formkomplexität und Abmessungen

Die Bearbeitungskosten steigen auch mit der Zunahme der Komplexität der CNC-bearbeiteten Teile. Teile mit höherer Komplexität können mehr Prozessoperationen, verschiedene Werkzeuge und mehr Produktionszeit erfordern.

Teilemerkmale wie scharfe innere Ecken, tiefe Kavitäten oder dünne Wände erhöhen die CNC-Bearbeitungskosten. Designs mit einfachen Merkmalen sind einfacher herzustellen und sparen auch Fertigungszeit.

Teile mit größeren Abmessungen erfordern mehr Rohmaterial und Zeit für die Herstellung, daher sind ihre Kosten höher als bei kleineren Teilen.

5. Materialkosten

Die Materialkosten sind ebenfalls entscheidend für die Berechnung der CNC-Bearbeitungskosten. Der Preis des Endprodukts, das von einer CNC-Maschine hergestellt wird, hängt von der Art der Materialien ab, aus denen Sie das Produkt herstellen müssen. Sie können Teile aus Kunststoff- oder Metallmaterialien herstellen müssen.

Da Kunststoffmaterialien billiger und weniger langlebig sind, sind die Bearbeitungskosten für Kunststoff- oder Aluminiummaterialien geringer als für Edelstahl. Da bei CNC-Maschinen Material von massiven Blöcken entfernt wird, um das 3D-Objekt herzustellen, wird mehr Rohmaterial benötigt als das Material des Endprodukts.

Die Zerspaner kaufen die Materialien in Form von massiven Blöcken und berechnen die Produktkosten pro Block. Die am häufigsten in der CNC-Bearbeitung verwendeten Metalle sind Aluminium, Edelstahl und Messing.

Aufgrund der wirtschaftlichen Preise und der hervorragenden Zerspanbarkeit von Aluminium verwenden die meisten Zerspaner Aluminium in CNC-Maschinen.

Edelstahl und Messing führen aufgrund der schlechteren Zerspanbarkeit im Vergleich zu Aluminium zu höheren Kosten. Die Titanlegierung ist das teuerste dieser Metalle, daher werden die Bearbeitungskosten für dieses Metall am höchsten sein, da sie möglicherweise spezielle Werkzeuge für die Herstellung der Teile erfordert.

Bei Kunststoffen ist der Preis des Schüttguts geringer, die benötigten Werkzeuge kosten weniger und es wird weniger Zeit für die Bearbeitung von Kunststoffen wie Nylon, Delrin und ABS benötigt.

6. Oberflächenveredelung

Bei manchen Produkten ist eine Oberflächenveredelung erforderlich, was ebenfalls zu einer Erhöhung des Preises der Endprodukte führt. Um die Ästhetik des Endprodukts zu verbessern und Kratzer zu entfernen, die während des Bearbeitungsprozesses entstanden sind, benötigen Sie möglicherweise eine gute Veredelung wie Polieren.

Andere Veredelungsprozesse können Beschichtung, Eloxieren, Lackieren, Verchromen, Schwärzen, Verzinken, Bürsten und Water Transfer Printing umfassen. Die Einbeziehung einer dieser Veredelungen fügt dem Preis des Endprodukts zusätzliche Kosten hinzu.

7. Werkzeugkosten

In einigen Fertigungsfällen ist Standardwerkzeug nicht nützlich, sodass Sonderwerkzeug erforderlich ist, was die Fertigungskosten mit CNC-Maschinen ebenfalls erhöht.

8. Toleranzen

Bei der Fertigung von Produkten mit engen Toleranzen steigen die Kosten ebenfalls, da die Fertigung von Teilen mit engen Toleranzen komplexe Maschinen erfordert. Manchmal müssen Sie Löcher oder Kavitäten mit engen Toleranzen herstellen, die Grate auf der Oberfläche erzeugen können und mehr Zeit benötigen, um diese zu reduzieren.

9. Stückzahl

Das Bestellvolumen beeinflusst die Kosten des Endprodukts enorm. Es stimmt, dass die Gesamtkosten mit der Zunahme der benötigten Fertigteile steigen, aber der Stückpreis pro Teil sinkt.

3 Tipps zur Einsparung von CNC-Bearbeitungskosten

Vor Projektbeginn wird berechnet, wie hoch die CNC-Maschinenkosten sein werden. Bei der Herstellung von Teilen mit dem CNC-Bearbeitungsprozess sollte man versuchen, die Bearbeitungskosten zu minimieren.

Es gibt einige feste Anforderungen vom Kunden, die nicht geändert werden können, aber es gibt dennoch verschiedene Methoden zur Kostensenkung wie folgt:

1. Stückzahl

Viele Bearbeitungskosten können eingespart werden, wenn Sie Teile in größeren Stückzahlen herstellen müssen. Der Stückpreis pro Einheit sinkt, da Sie das identische Teil nur einmal designen müssen. In diesem Fall müssen Sie den Maschinenaufbau für jedes Teil wiederholen, was ebenfalls zu einer Senkung der Produktionskosten führt.

2. Weise Materialauswahl

Um die Produktkosten zu senken, sollte der Materialauswahl besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften haben niedrigere Bearbeitungskosten. Unter Berücksichtigung der Funktion des Produkts müssen Sie das beste verfügbare Material wählen, das leicht zu bearbeiten ist. Es gibt einen Preisunterschied zwischen Kunststoff- und Metallmaterialien. Natürlich können Sie den Anforderungen Ihres Projekts folgen und Ihren Hersteller um weitere Beratung zur Materialauswahl bitten.

3. Designoptimierung

Wenn einige Merkmale des Produkts die Funktionalität nicht beeinflussen, sollte das Design optimiert werden, um die Bearbeitung dieser Merkmale zu vermeiden, was die Produktionskosten senkt.

(1) Bohrungsgrößen und Profile beachten

Bei der Fertigung Ihrer CNC-Teile sollten Sie sicherstellen, dass Ihre Teilmerkmale (z. B. Bohrungen, Konturen, Nuten, Gewinde usw.) mit standardmäßig verfügbaren Werkzeugen hergestellt werden können. Sonderbohrungs- und Gewindegrößen erfordern Spezialwerkzeuge, die recht teuer sein können. Es gibt viele Referenzen zu Standardgrößen in der Bearbeitungsindustrie im Internet.

(2) Dünne Wände und tiefe Kavitäten für Ihr Teiledesign vermeiden

Dünnwandige Teile und tiefe Kavitäten sind durch Bearbeitung sehr schwer zu erreichen und neigen meist zu Maßungenauigkeiten. Diese Teilmerkmale neigen dazu, Vibrationen am Teil zu verursachen und manchmal zum Ausschuss von Teilen zu führen.

(3) So weit wie möglich sehr enge Toleranzen vermeiden

Teile mit engeren Toleranzen sind erheblich schwerer zu erreichen, was sie teuer macht. Kontrollieren Sie eine Dimension nur, wenn sie für die Gesamtfunktionalität des Teils essenziell ist. Ein guter Rat ist, Ihr Teil so zu designen, dass es einen gemeinsamen Referenzpunkt oder Datum hat. Dies hilft sowohl Ihnen als auch dem Zerspaner. Erstens Ihnen, um die Maßkontrollen zu minimieren, die Sie an einem Teil anbringen müssen, und zweitens dem Zerspaner, um die Inspektionszeit zu verringern, was ebenfalls Kosten senkt.

(4) Wenn Komplexität unvermeidbar ist, wandeln Sie ein Stück dieses komplexen Teils in modulare Komponenten um

Wenn ein Teil zu komplex wird, ist es ratsam, ein ganzes Teil in mehrere Komponenten aufzuteilen, die montiert werden. Dies macht die Bearbeitung viel einfacher und simpler. Es reduziert die Rüstzeit erheblich, verringert Bearbeitungsoperationen und optimiert die Bearbeitungszeit. Dies ist eine häufig von Designern verwendete Strategie, um die Fertigbarkeit eines Teils zu fördern und seine Fertigungskosten zu senken.

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FAQs

F: Ist CNC-Bearbeitung teuer?

A: Das mit CNC-Bearbeitung hergestellte Produkt wird günstiger, wenn es in größeren Stückzahlen gefertigt wird. Beispiel: Sie sollen ein Produkt herstellen, für das die Maschinenaufbaukosten 500 $ betragen. Das Rohmaterial für ein Produkt kostet 10 $.

Die gesamten Bearbeitungskosten für eines betragen 510 $. Wenn Sie aber 50 identische Teile herstellen müssen, sinkt der Stückpreis auf 20 $. Mit der Zunahme der benötigten Teile sinken die Kosten, da die Maschinenaufbaukosten nicht variieren.

F: Wie reduzieren Sie CNC-Bearbeitungskosten effektiv?

A: Die Kosten für CNC-Operationen können durch Optimierung des Designs ohne Beeinträchtigung der vollständigen Funktionalität des Produkts minimiert werden. Dies kann durch Hinzufügen von Radien an inneren vertikalen Kanten des Teils, Begrenzung der Kavitätentiefe, Erhöhung der Wandstärke, ordnungsgemäße Begrenzung der Gewindelänge, Optimierung der Gewindebohrungen, Aufteilen komplexer Teile in einfachere separate Teile, Wahl nur wesentlicher Oberflächenveredelungen und Minimierung der Maschinenaufbauten für Operationen erreicht werden.

Fazit

Es gibt verschiedene Ansätze zur Herstellung unserer gewünschten Produkte wie 3D-Druck und CNC-Bearbeitung. Jeder Kunde wünscht sich ein erschwingliches Produkt vom Fertigungsunternehmen. Die verschiedenen Faktoren zur Berechnung der Bearbeitungskosten und zur Reduzierung der Produktausgaben werden in diesem Artikel diskutiert.

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