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Kleinserienfertigung aus Metall / Kunststoff

CNC-Fertigung für Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Werkzeugbau

Mehr als ein Einzelstück, weniger als eine Serie

Kleinserienfertigung bedeutet, ein Bauteil in begrenzter Stückzahl herzustellen. Das sind mehr Teile als ein Einzelstück, aber zu wenige für eine eigene Form oder ein Serienwerkzeug. Typische Anlässe sind die Nullserie nach dem Prototyp, Ersatzteile für Maschinen und Anlagen, Sonderanfertigungen und Varianten eines Produkts, Bauteile für Vorrichtungen und den Werkzeugbau oder Produkte, deren Absatz noch nicht absehbar ist. Für Metallteile ist die CNC Bearbeitung dafür oft das passende Verfahren. Sie arbeitet direkt nach Zeichnung und Programm, ohne teilespezifisches Werkzeug. Welche Bauteile sich eignen, wo die Grenzen liegen und was Sie für eine Anfrage vorbereiten sollten, zeigen die folgenden Abschnitte.

Was Kleinserienfertigung ist und wie sie sich abgrenzt

Kleinserienfertigung ist die Herstellung gleicher Teile in kleiner Stückzahl. Sie liegt zwischen der Einzelfertigung und der Großserie. Eine feste Grenze in Stück gibt es nicht. Ob zehn, fünfzig oder einige hundert Teile noch als Kleinserie gelten, hängt vom Bauteil, vom Verfahren und von der Branche ab. Der Unterschied liegt vor allem darin, wie oft ein Teil gefertigt wird und wie viel Vorbereitung dafür nötig ist.

Einzelfertigung

Bei der Einzelfertigung entsteht ein Teil genau einmal, etwa ein Prototyp oder ein Ersatzteil für eine ältere Anlage. Programm, Spannmittel und Prüfung werden für dieses eine Stück aufgesetzt.

Kleinserie

In der Kleinserie wird dasselbe Teil mehrfach gefertigt. Das Programm und die Aufspannung entstehen einmal und kommen dann für jedes weitere Teil zum Einsatz. Deshalb ist es sinnvoll, dass die Abläufe von Anfang an auf Wiederholbarkeit ausgelegt sind. Bei kleinen Losgrößen ist der Aufwand für Formen, Gussmodelle oder Spritzgusswerkzeuge in der Regel zu groß. Gefragt ist dann ein Verfahren, das ohne solche Vorleistungen auskommt.

Großserie

Die Großserie setzt auf Verfahren, die sehr viele gleiche Teile in kurzer Zeit liefern, zum Beispiel Druckguss, Umformen oder Spritzguss. Diese Verfahren brauchen meist ein eigenes Werkzeug für jedes Bauteil, dessen Herstellung Zeit braucht. Sinnvoll ist das vor allem bei hohen Stückzahlen.

Fünf Gründe, warum CNC Bearbeitung zur Kleinserie passt

Grundlage der CNC Bearbeitung ist ein NC Programm, das aus Zeichnung oder CAD Daten erstellt wird. Daraus ergeben sich fünf Vorteile für kleine Stückzahlen:
  1. Es braucht kein formgebendes Werkzeug. Das Teil entsteht aus dem Vollen, ohne Form oder Gussmodell.
  2. Der Weg zum ersten Teil ist kurz. Sobald Programm und Aufspannung stehen, kann die Fertigung beginnen.
  3. Änderungen bleiben möglich. Wird eine Maßänderung nötig, passt man das Programm an und nicht ein Werkzeug.
  4. Die Ergebnisse sind wiederholbar. Die Maschine arbeitet jedes Teil nach demselben Programm ab. Das ist die Basis für gleiche Maße über die ganze Serie.
  5. Es kommen echte Serienwerkstoffe zum Einsatz. Die Teile entstehen aus dem Metall, das auch später eingesetzt wird. Das ist wichtig, wenn eine Kleinserie Funktionsteile liefert und keine Muster.

Wann die CNC Kleinserie nicht die beste Wahl ist

CNC Bearbeitung ist nicht für jede Kleinserie das passende Verfahren. Hat ein Bauteil innenliegende Kanäle oder Hohlräume, an die kein Werkzeug herankommt, lassen sie sich spanend nicht herstellen. Hier ist der 3D Druck oft die bessere Lösung.
Ähnlich liegt der Fall, wenn aus der Kleinserie eine Großserie wird. Bei sehr hohen Stückzahlen kommen Verfahren wie Druckguss oder Spritzguss in Betracht.
Auch sehr dünnwandige Teile brauchen eine genaue Prüfung, weil sie sich beim Spanen verformen können. Ob ein Teil machbar ist, zeigt die Prüfung der Zeichnung. Eine ehrliche Machbarkeitsprüfung vor dem Auftrag ist deshalb sinnvoll. Sie klärt früh, ob das Bauteil zur Zerspanung passt.

Welche Bauteile sich für die Kleinserie mit CNC eignen

Gut geeignet sind Bauteile, die sich aus Stangen, Blöcken oder Platten herausarbeiten lassen. Dazu zählen gefräste Gehäuse, Halter, Platten und Flansche sowie gedrehte Wellen, Buchsen, Bolzen und Hülsen. Bei der Auswahl helfen drei Fragen.

Lässt sich die Geometrie spanend erreichen?

Außenkonturen, Taschen, Bohrungen und Gewinde sind typische Merkmale der CNC Bearbeitung.

Welcher Werkstoff ist gefordert?

Aluminium, Edelstahl, Messing, Kupfer und technische Kunststoffe gehören zu den gängigen Werkstoffen der Zerspanung.

Wie viele Seiten müssen bearbeitet werden?

Teile mit Merkmalen auf mehreren Seiten profitieren von einer Bearbeitung auf fünf Achsen. Ein 5 Achs Bearbeitungszentrum kann ein Werkstück von mehreren Seiten bearbeiten, ohne dass es dafür neu gespannt werden muss. Jede neue Aufspannung bedeutet zusätzliche Rüstzeit und ist eine mögliche Quelle für Maßabweichungen zwischen den Seiten. Wird ein Teil in einem Arbeitsgang bearbeitet, entfallen diese Schritte. Gleichzeitig lassen sich komplexe Konturen und schräge Bohrungen fertigen, die auf einer 3 Achs Maschine nur mit mehreren Aufspannungen oder Sondervorrichtungen machbar wären.

Welche Maschinen dafür zur Verfügung stehen

Bei Rinas übernimmt die Bearbeitung auf fünf Achsen eine Hermle C250. Ihr Bearbeitungsbereich liegt bei 600 × 550 × 450 mm (X, Y, Z). Der Tisch trägt bis zu 1.100 kg. Die Spindel dreht mit bis zu 15.000 U/min, das Magazin fasst 30 Werkzeuge, und die Positioniergenauigkeit beträgt ± 0,005 mm. Für Drehteile steht eine Gildemeister NEF 520 zur Verfügung. Mehr zu beiden Maschinen lesen Sie auf der Seite zur CNC Fertigung bei Rinas.

Vom Prototyp zur Kleinserie

Viele Kleinserien beginnen mit einem Prototyp. Damit der Übergang zur Serie gelingt, kommt es auf zwei Dinge an: das passende Verfahren von Anfang an und vollständige Unterlagen.

Den Prototyp schon im Serienverfahren fertigen

Wird der Prototyp bereits per CNC aus dem späteren Werkstoff gefertigt, verläuft der Übergang zur Serie meist ohne großen Bruch. Das Programm aus der Prototypenphase bildet die Grundlage für die Serie. Erkenntnisse aus dem Test fließen als Änderung ins Programm ein. So entsteht aus dem ersten Muster Schritt für Schritt ein Serienteil, ohne dass das Verfahren gewechselt werden muss.

Was Sie für eine Anfrage vorbereiten sollten

Eine vollständige Anfrage beschleunigt die Prüfung und vermeidet Rückfragen. Hilfreich sind in der Regel die Zeichnung oder 3D Daten des Bauteils, zum Beispiel als PDF und STEP Datei, der Werkstoff mit genauer Bezeichnung, die Stückzahl und, falls absehbar, der Bedarf für Folgeaufträge. Dazu kommen Toleranzen und Oberflächen, besonders an Passungen und Funktionsflächen, Angaben zu Art und Größe der Gewinde sowie der Wunschtermin für die Lieferung. Je klarer diese Punkte sind, desto schneller kann ein Fertiger sagen, wie er das Teil umsetzt. Ihre Unterlagen können Sie uns direkt über das Kontaktformular senden.

CNC Kleinserien mit Rinas Gerätetechnik

Wir bei Rinas Gerätetechnik fertigen Einzelteile, Prototypen und Kleinserien am Standort Aftholderberg in der Nähe des Bodensees. Neben dem 5 Achs Fräsen und dem CNC Drehen gehören Bohren, Sägen und Gewindeschneiden zum Leistungsumfang. Gewinde fertigen wir innen wie außen, auch als Feingewinde und in Sondergrößen. Für die Qualitätssicherung setzen wir eigene Messmittel und Prüfgeräte ein. Unsere Kunden kommen aus der Luftfahrt und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Automobilindustrie, dem Werkzeugbau und dem Maschinenbau.
Sie planen eine Kleinserie und möchten wissen, ob Ihr Bauteil passt? Senden Sie uns Ihre Zeichnung für eine erste Einschätzung.

Häufige Fragen zur Kleinserienfertigung

Kleinserienfertigung ist die Herstellung gleicher Bauteile in begrenzter Stückzahl. Sie liegt zwischen Einzelfertigung und Großserie und kommt oft dann zum Einsatz, wenn ein eigenes Serienwerkzeug für die Stückzahl zu aufwendig wäre.