Ein gut vorbereitetes CAD-Modell ist die Grundlage für einen reibungslosen Kostenvoranschlagsprozess bei der CNC-Bearbeitung. Auf dieser Grundlage beurteilt der Technologe die Machbarkeit des Projekts, wählt die Fertigungsstrategie aus, plant die Werkzeuge und schätzt die Maschinenlaufzeiten. Das bedeutet: Je vollständiger und durchdachter das Modell ist, das der Auftragnehmer erhält, desto schneller ist es möglich, ein zuverlässiges Angebot zu erstellen und mit der Produktion zu beginnen.
In diesem Artikel erfahren Sie:
Unternehmen, die umfassende CNC-Fräsdienstleistungen vom Entwurf an sowie CNC-Drehen mit technologischer Beratung anbieten, analysieren täglich Dutzende von Modellen, die zur Angebotserstellung eingereicht werden. Die Qualität dieser Dateien hat einen enormen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Angebotserstellung und deren Genauigkeit. Das CAD-Modell ist die wichtigste Quelle für technologische Informationen. Auf seiner Grundlage werden unter anderem mögliche Bearbeitungsstrategien, die Anzahl der Arbeitsschritte, die Auswahl der Werkzeuge sowie potenzielle Produktionsrisiken festgelegt.
Uneinheitlichkeiten in der Dokumentation erfordern zusätzliche Abklärungen, was wiederum den Angebotsprozess verlängert und das Risiko von Interpretationsfehlern erhöht. Daher haben die meisten CNC-Unternehmen klar definierte Anforderungen hinsichtlich der Dateiformate und des Umfangs der Dokumentation.
Die wichtigste Regel ist die Übermittlung von Dateien in neutralen CAD-Formaten, die ein problemloses Öffnen des Modells in verschiedenen CAM-Systemen ermöglichen:
Das 3D-Modell bildet die Grundlage für die Angebotserstellung und die Fertigungsplanung. Es ermöglicht die Bestimmung der Werkstückgeometrie, der Werkzeugzugänglichkeit, der Notwendigkeit spezieller Spannvorrichtungen sowie der voraussichtlichen Bearbeitungszeit. Ohne ein 3D-Modell ist eine zuverlässige Angebotserstellung wesentlich schwieriger und oft schlichtweg unmöglich.
Die 2D-Zeichnung bleibt jedoch eine wichtige Ergänzung der Dokumentation. Auf ihr werden Toleranzen, Qualitätsanforderungen und technologische Informationen vermerkt. Die professionelle Erstellung einer technischen Zeichnung für die CNC-Bearbeitung verkürzt die Beratungszeit erheblich und minimiert das Risiko von Missverständnissen.
Neben der Geometrie sind Qualitätsanforderungen von entscheidender Bedeutung. Sie beeinflussen in größtem Maße die Bearbeitungszeit, die Werkzeugauswahl und die Produktionskosten. Unklar definierte Toleranzen sind eine der häufigsten Ursachen für Diskrepanzen zwischen den Erwartungen des Kunden und dem endgültigen Angebot.
Die Bemaßung sollte die Messbezugsflächen und kritischen Flächen klar kennzeichnen. Eine übermäßige Anzahl von Bemaßungen kann die Interpretation erschweren, während deren Fehlen dazu führt, dass technologische Annahmen getroffen werden müssen.
Es empfiehlt sich, das Prinzip der funktionalen Bemaßung anzuwenden – also vor allem jene Maße zu kennzeichnen, die einen tatsächlichen Einfluss auf die Montage und die Funktion des Bauteils haben.
GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) ermöglicht es, Anforderungen hinsichtlich Parallelität, Koaxialität oder Ebenheit genau zu definieren. Dadurch kann der Fertigungstechniker eine geeignete Mess- und Kontrollstrategie auswählen. Gut beschriebene geometrische Toleranzen im CAD-Modell verringern das Risiko von Qualitätsstreitigkeiten nach der Fertigung.
Die Oberflächenrauheit wird durch folgende Parameter bestimmt:
Die Parameter Ra und Rz wirken sich direkt auf die Auswahl der Werkzeuge und die Bearbeitungszeit bei der Endbearbeitung aus. Je geringer die Rauheit, desto mehr Endbearbeitungsdurchgänge sind erforderlich und desto höher sind die Kosten.
Die Optimierung der Werkstückgeometrie im Hinblick auf die Zerspanungstechnik ist einer der wichtigsten Faktoren zur Verkürzung der Fertigungszeit und zur Senkung der Stückkosten. Ein ausschließlich unter funktionalen Gesichtspunkten entworfenes Design kann in der Umsetzung schwierig oder sehr kostspielig sein. Schon geringfügige konstruktive Änderungen können die Bearbeitungszeit um bis zu mehrere Dutzend Prozent verkürzen, den Werkzeugverschleiß verringern und das Risiko von Fertigungsfehlern mindern.
Krzysztof Piwowarczyk, Experte bei der Firma RADMOT, betont:
„Die kostengünstigsten Entwürfe sind diejenigen, die von Anfang an mit Blick auf die Technologie entstehen. Die Zusammenarbeit zwischen Konstrukteur und Technologen in der CAD-Phase ermöglicht es, viele kostspielige Änderungen im späteren Verlauf zu vermeiden.“
Scharfe Innenecken gehören zu den häufigsten technologischen Problemen. Standardfräser haben eine zylindrische Geometrie, weshalb die Herstellung eines perfekt scharfen Winkels Spezialwerkzeuge oder zusätzliche EDM-Bearbeitungen erfordern würde. Und jeder solcher Arbeitsschritt bedeutet eine Verlängerung des Prozesses und einen Anstieg der Kosten.
Die Verwendung kleiner Innenradien vereinfacht die Fertigung erheblich. Dadurch können Standardwerkzeuge eingesetzt, die CAM-Programmierzeit verkürzt und die Standzeit der Fräser erhöht werden. Zudem verbessert sich die Spannungsverteilung im Werkstoff, was wiederum die Lebensdauer des Bauteils im Einsatz erhöht.
An die Standarddurchmesser der Fräser angepasste Radien ermöglichen eine stabile Bearbeitung mit höheren Schnittparametern. Zu kleine Radien erfordern den Einsatz von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser, die weniger steif und verschleißanfälliger sind.
Eine Vergrößerung des Radius um auch nur einige Zehntelmillimeter ermöglicht oft den Einsatz eines deutlich größeren Fräsers, was die Bearbeitungszeit verkürzt und die Prozessstabilität verbessert. In der Serienfertigung ist dies von enormer Bedeutung für die Stückkosten.
Zu dünne Wände führen zu einem höheren Risiko von Schwingungen, Verformungen und Messproblemen. Während der Bearbeitung wirken Zerspanungskräfte, die bei dünnen Bauteilen zu Durchbiegungen führen können. Infolgedessen wird das Einhalten der geforderten Toleranzen schwieriger und zeitaufwändiger.
Eine Erhöhung der Wandstärke, selbst um einen geringen Wert, kann die Prozessstabilität erheblich verbessern. In vielen Fällen hat diese Änderung keinen Einfluss auf die Funktionalität des Bauteils, senkt jedoch die Produktionskosten erheblich.
Die Kalkulation der CNC-Bearbeitung darf sich nicht ausschließlich auf die Analyse der Geometrie stützen. Auch logistische und produktionstechnische Informationen sind von großer Bedeutung. Sie entscheiden über den Automatisierungsgrad des Prozesses, die Produktionsorganisation und die Möglichkeiten zur Kostenoptimierung.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Perspektive einer langfristigen Zusammenarbeit. Serienprojekte ermöglichen Investitionen in Werkzeuge und Automatisierung, was sich in niedrigeren Stückpreisen niederschlägt.
Die Art des Materials beeinflusst nahezu jeden Aspekt des Fertigungsprozesses – angefangen bei den Zerspanungsparametern bis hin zur Auswahl der Werkzeuge und der Kühlstrategie. Aluminium, Werkzeugstähle oder Titanlegierungen erfordern völlig unterschiedliche technologische Ansätze.
Ohne Angaben zum Werkstoff ist eine genaue Preisberechnung nicht möglich. Die Unterschiede bei den Herstellungskosten für ein und dasselbe Bauteil können je nach Rohstoff sehr groß sein.
Beachten Sie, dass Einzel- und Serienfertigung zwei völlig unterschiedliche technologische Szenarien darstellen. In der Serienfertigung ist die Anfertigung spezieller Spannvorrichtungen möglich; zudem kommen die Automatisierung des Prozesses und die Optimierung der Werkzeugwege in Betracht.
Darüber hinaus ermöglichen regelmäßige Aufträge die Vorhaltung von Materialbeständen und verkürzen die Lieferzeiten.
Eloxieren, Härten oder Passivieren erfordern zusätzliche logistische Abläufe und Qualitätskontrollen. Werden diese bereits in der Angebotsphase berücksichtigt, lässt sich die gesamte Produktionskette planen.
Fehler in der Dokumentation verlängern den Angebotsprozess und machen zusätzliche Abklärungen erforderlich. Ihre Beseitigung beschleunigt die Angebotserstellung und verringert das Risiko von Missverständnissen. Vor allem ist auf Folgendes zu achten:
Ein gut vorbereitetes CAD-Modell ist der erste Schritt zu einer reibungslosen und planbaren Fertigung. Sehen Sie sich unser Angebot an, fordern Sie ein kostenloses Angebot an und kontaktieren Sie uns.
Kann ich für einen Kostenvoranschlag nur eine STL-Datei einsenden?
Das ist möglich, aber das STEP- oder Parasolid-Format ist deutlich besser geeignet. STL erschwert die technologische Vorbereitung.
Welche Informationen sind neben dem 3D-Modell erforderlich?
2D-Zeichnung, Toleranzen, Werkstoff und Serienstückzahl.
Wie lange dauert die Erstellung eines Kostenvoranschlags?
In der Regel zwischen einigen Stunden und einigen Tagen. Das hängt von der Komplexität des Projekts ab.
Kann das CNC-Unternehmen bei der Optimierung des Entwurfs helfen?
Ja, das ist Teil der professionellen technischen Unterstützung.
Was tun, wenn ich kein 3D-Modell, sondern nur eine Skizze habe?
Viele Unternehmen bieten Unterstützung bei der Konstruktion an. Oft sind auch kostenlose Kostenvoranschläge und technische Beratung verfügbar.