CNC-Setups: Der Schlüssel zur Kontrolle von Projektkosten

Um Ihren Produktionslauf termingerecht und im Budget abzuschließen, ist es am besten, von Anfang an ein klares Bild der erwarteten Projektkosten zu haben. Die Vorhersage genauer CNC-Bearbeitungskosten ist jedoch für viele Produktteams leichter gesagt als getan. Sie müssen Materialkosten und Zerspanbarkeit, die Komplexität Ihres Teils, Nachbearbeitungsanforderungen und die tatsächlichen CNC-Maschinensetups berücksichtigen. Lassen Sie uns den Einfluss von CNC-Setups auf Produktionskosten untersuchen.

Kostentreiber bei CNC-Setups aufschlüsseln

Abhängig von der Komplexität Ihres Designs muss Ihr CNC-Operator möglicherweise mehrere CNC-Maschinensetups verwenden, um Teile mit Features auf mehreren Seiten, Ebenen oder Achsen zu fertigen. Um diese Features zu bearbeiten, muss Ihr Operator Ihr Teil aus der Maschine nehmen und umdrehen, um die andere Seite zu bearbeiten, oder es zu einem anderen CNC-Maschinensetup bewegen, um den Produktionsprozess abzuschließen. Er muss auch jedes Mal die Spannvorrichtung und Werkzeuge neu kalibrieren. Je länger die Bearbeitung eines Teils dauert, desto höher Ihre Projektkosten.

Ein Teil, das nur ein Setup auf einer 3-Achsen-Fräsmaschine benötigt, erfordert nur eine Fläche mit Werkzeugzugang, wie im untenstehenden Bild zu sehen.

Ein Teil, das mehrere Setups auf einer 3-Achsen-Maschine benötigt, hat mehrere Flächen, die Zugang erfordern, wie das untenstehende Teil.

Bei der Identifikation, ob ein Teil mehrere Setups zur Bearbeitung benötigt, bedenken Sie, wie das Werkzeug auf alle verschiedenen Features im Design zugreifen wird.

Es gibt einige zusätzliche Kostentreiber bei jedem CNC-Setup, darunter:

• Spannvorrichtungen: Während der Bearbeitung muss der Rohling in einer festen Orientierung oder Position mit einer Spannvorrichtung gesichert werden. Spannvorrichtungen können für Teile mit unregelmäßigen Formen erforderlich sein, wenn ein Standardschraubstock Werkzeugwege einschränkt, und können helfen, Toleranzen sicherzustellen. Manchmal reicht ein Standardschraubstock, aber für spezifische Projekte muss Ihr Zerspaner möglicherweise eine kundenspezifische Spannvorrichtung entwerfen und fertigen, was Lieferzeit und Kosten erhöht.
• Spezialisierte/nicht-standardmäßige CNC-Werkzeuge: Wenn Ihr Design einzigartige Features hat, muss Ihr Fertigungspartner möglicherweise neue CNC-Bearbeitungswerkzeuge beschaffen. Diese kosten typischerweise zwischen 50 und 500 $ und können Ihre Stückkosten schnell in die Höhe treiben, besonders bei Kleinserien.
• Werkzeugwege: Der Werkzeugweg ist der vorgegebene Kurs, dem das Schneidwerkzeug der CNC-Maschine während der Bearbeitung folgt. Zerspaner optimieren Werkzeugwege oft, um ineffiziente oder unnötige Aktionen und Werkzeugfahrten zu minimieren oder zu eliminieren. Dies kann Zeit sparen und Fertigungskosten senken, unabhängig von der Produktionsgröße.

Finanzielle Auswirkungen von CNC-Setups untersuchen

Jedes Teil und jedes Projekt ist anders, daher ist es schwierig, eine definitive Zahl dafür anzugeben, wie CNC-Setups die Projektkosten erhöhen. Je mehr Setups Sie jedoch haben, desto mehr Zeit verbringt Ihr Operator mit dem Zurücksetzen der CNC-Maschine, Neukalibrieren von Werkzeugen und Entwerfen neuer Spannvorrichtungen – all das kann die Kosten Ihres Projekts erhöhen.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Anzahl der Setups nicht der einzige Kostentreiber ist. Wenn Sie beispielsweise ein exotisches oder schwer zerspanbares Material verwenden, muss Ihr Operator mit Ihrem CNC-Setup langsamer arbeiten, was Bearbeitungszeiten verlängert und Materialkosten erhöht. Die Verwendung nicht-standardmäßiger Werkzeuge und das Fahren der CNC-Maschine mit nicht-optimierten Werkzeugwegen kann Ihr Projekt ebenfalls verteuern.

Produktteams, die ihre Budgets maximieren und CNC-Bearbeitung kosteneffizienter gestalten wollen, können durch Beachtung der oben genannten Punkte einen Unterschied machen.

CNC-Bearbeitung für Kosteneffizienz optimieren

Einige kluge Entscheidungen hinter den Kulissen können Ihre Gesamtprojektkosten senken. Um CNC-Bearbeitungskosten so weit wie möglich zu reduzieren, erwägen Sie:

Höhere Produktionsstückzahlen wählen

Eine der einfachsten Möglichkeiten, Ihre Stückkosten zu senken, ist, mehr Teile zu bestellen. Wenn Ihr Fertigungspartner ein teures CNC-Werkzeug verwendet und eine kundenspezifische Spannvorrichtung fertigt, um ein komplexes Design umzusetzen, aber nur wenige Teile fertigt, würde jedes Teil einen erheblichen Betrag kosten. Die Fertigung einer größeren Stückzahl mit demselben Werkzeug und derselben Spannvorrichtung verteilt diese Kosten gleichmäßiger und ermöglicht dem Hersteller, Rohmaterial in großen Mengen zu günstigeren Preisen einzukaufen – was gemeinsam die Stückkosten erheblich senken kann.

Materialien sorgfältig auswählen

Mehrere Faktoren bestimmen Ihre Materialwahl, darunter Festigkeit, Zerspanbarkeit, Kosten und Verfügbarkeit. Denken Sie daran, dass exotische Materialien kostspielig sind und Metalle typischerweise teurer als Kunststoffe. Als Faustregel: Wenn möglich, gewöhnliches Aluminium statt teurerer Metalle verwenden, um die Gesamtkosten der CNC-Bearbeitung zu senken.

Sie sollten auch die Zerspanbarkeit des Materials berücksichtigen, da schlechter zerspanbare Materialien die Fertigungskosten in die Höhe treiben. Exotische Materialien erfordern oft teure Spezialwerkzeuge, und Materialien, die langsamere Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfordern, bedeuten längere Fertigungszeiten und höhere Maschinenbetriebskosten. Wann immer möglich, Materialien wie niedriglegierten Stahl und Aluminium wählen, da sie schneller, einfacher und günstiger zu bearbeiten sind.

Achten Sie auch auf Materialien, die bereits in Größe und Form Ihrem Teil ähneln. Dies stellt sicher, dass Sie kein Geld für das Abtragen von viel Übermaterial verschwenden, und reduziert auch die Bearbeitungszeit.

Standardwerkzeuge, Rohlinge, Vorrichtungen & Spannvorrichtungen nutzen

Wie bei den meisten Dingen kostet Anpassung mehr. Werkzeuge, Rohlinge und andere Objekte gibt es typischerweise in Standardgrößen wie Ganzzahlen und Brüche in Zweiervielfachen (z. B. ¼, ⅛ etc.). Wenn Sie ein Feature designen, das einen Bohrer mit 0,265 Zoll Durchmesser erfordert, muss Ihr Hersteller einen kundenspezifischen Bohrer beschaffen. Wenn Sie jedoch eine standardmäßigere Werkzeuggröße wie 0,25 Zoll wählen, reicht das standardisierte Werkzeug, das Ihr Fertigungspartner vorrätig hat. Ebenso können standardmäßige Rohmaterialblöcke, Vorrichtungen, Spannvorrichtungen und andere Komponenten statt kundenspezifischer Elemente Kosten senken und die Produktion beschleunigen.

Wenn ein Standardspannvorrichtung jedoch den Werkzeugzugang blockieren würde, ist die Erstellung einer kundenspezifischen Spannvorrichtung zur Vermeidung mehrerer Setups sinnvoll. Glücklicherweise können Sie additive Fertigungstechnologie nutzen, um kundenspezifische Spannvorrichtungen schnell und kosteneffizient zu erstellen.

Nicht überdimensionieren (Over-Tolerancing)

Enge Toleranzen können ebenfalls Fertigungskosten und Durchlaufzeiten in die Höhe treiben, da Ihr Operator langsamer bearbeiten muss. Er muss auch regelmäßig Ihr Teil entnehmen und prüfen, ob Toleranzen korrekt sind, was den Produktionsprozess verlängert und die Gesamtkosten erhöht.

Nicht überdimensionieren und sicherstellen, dass die von Ihnen festgelegten Toleranzen mit dem kompatibel sind, was Ihr Teil tatsächlich erfordert. Wenn Sie ein Konsumgüterprodukt fertigen, nutzen Sie nicht die extrem engen Toleranzen, die für Luft- und Raumfahrtteile notwendig sind. Oder wenn Sie einen Prototyp fertigen, sollten Sie eine lockerere Toleranz verwenden als für Ihr Endprodukt.

Design for Manufacturing (DFM) Checks früh durchführen

Design for Manufacturing (DFM) Checks durchzuführen, um potenzielle Probleme vor der Fertigung zu identifizieren und zu korrigieren, kann ebenfalls helfen, Kosten niedrig zu halten. Achten Sie besonders auf:

• Tiefe Taschen oder Nuten: Wenn Ihr Teil tiefe Bereiche hat, benötigt Ihr Zerspaner längere Werkzeuge, die teurer und bruchanfälliger sind.
• Scharfe innere Ecken: CNC-Bohrer sind kreisförmig und hinterlassen innere Eckenradien, was das Erreichen scharfer innerer Ecken erschwert.
• Schmale Bereiche: Schmale Bereiche erfordern Fräser mit kleinen Durchmessern, aber lange Werkzeuge mit kleinen Durchmessern sind anfälliger für Chatter und Bruch, was Kosten erhöht und Teilequalität senkt.

Wenn Sie solche Mängel bemerken, sollten Sie Ihr Teil möglicherweise neu designen. Sie können auch einfach auf häufige DFM-Fehler wie die oben genannten prüfen, indem Sie Ihr Teil in Ihr Fast Radius-Dashboard hochladen.

CNC-Bearbeitung mit Fast Radius

CNC-Maschinensetups können Ihre Gesamtproduktionskosten erheblich beeinflussen, aber manchmal lassen sich mehrere CNC-Setups nicht vermeiden. Die gute Nachricht: Sie können Ihr Projekt kosteneffizienter gestalten – auch wenn mehrere Setups erforderlich sind – indem Sie vernünftige Toleranzen setzen, für Fertigbarkeit designen und CNC-Materialien durchdacht wählen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Fertigungspartner wie Fast Radius kann helfen.

Starten Sie Ihr nächstes CNC-Bearbeitungsprojekt noch heute, indem Sie Ihr Teil auf fastradius.com hochladen für ein sofortiges Angebot oder indem Sie unser Team kontaktieren.

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