Kosten für die CNC-Drehbearbeitung von Automobilteilen: Welche Auswirkungen haben Stückzahl, Toleranz und IATF-Anforderungen?

Zwei Betriebe können für dasselbe gedrehte Automobilbauteil Angebote unterbreiten, die weit auseinanderliegen – selbst wenn beide kompetent sind und sich auf dieselbe Zeichnung stützen. Der Unterschied liegt selten in der Bearbeitungsqualität. Er ergibt sich vielmehr aus den jeweiligen Annahmen der Betriebe hinsichtlich Stückzahl, Toleranzauslegung, Prüfumfang und des Dokumentationsumfangs, der bei Aufträgen aus der Automobilindustrie üblich ist.

Dieser Leitfaden schlüsselt ein Angebot für ein gedrehtes Automobilbauteil in die Komponenten auf, auf die ein Käufer tatsächlich Einfluss nehmen kann, und trennt die Teilekosten von den Compliance-Kosten – genau hier liegen die meisten Fehler bei „Should-Cost“-Modellen. Für allgemeine Stundensatzspannen und Materialpreise für alle Dreharbeiten finden Sie in unserem Kostenaufschlüsselung für CNC-Drehen befasst sich mit den zugrunde liegenden Zahlen. Was nun folgt, ist die darauf aufbauende Ebene der Automobilbranche.

Was steckt eigentlich in einem Angebot für die Drehbearbeitung im Automobilbereich?

Ein Angebot für ein gedrehtes Automobilbauteil setzt sich aus fünf Kostenkomponenten zusammen: Stangenmaterial, Bearbeitungszeit auf der Maschine, Rüst- und Programmierzeit, Nachbearbeitung sowie Prüfung mit der dazugehörigen Dokumentation. Bei Aufträgen aus der Automobilindustrie verhält sich die fünfte Kostenkomponente anders als in anderen Bereichen, da der Kunde in der Regel einen kontrollierten Prozess und nicht eine Charge von Bauteilen erwirbt.

Warum Stangenmaterial bei gedrehten Teilen einen größeren Anteil ausmacht

Beim Drehen wird von Rundstangen ausgegangen, und alles, was weggeschnitten wird, ist Ausschuss. Bei einem Teil mit einem großen Flansch und einer langen, schlanken Welle wird der Startdurchmesser durch den Flansch bestimmt, sodass der größte Teil der Wellenlänge zu Spänen wird. Gefräste Teile weisen das gleiche Problem auf, doch gedrehte Automobilteile haben häufig genau dieses Profil, weshalb der Rohstoffanteil regelmäßig einen größeren Teil des Angebots ausmacht, als Käufer erwarten.

Zwei Maßnahmen können hier direkt Abhilfe schaffen. Prüfen Sie zunächst, ob ein „Near-Net“-Rohling, wie beispielsweise ein Schmiedeteil oder ein kaltgeformter Vorformling, bei Ihrem Produktionsvolumen sinnvoll ist, da der Übergangspunkt früher eintritt, als die meisten Einkäufer annehmen. Zweitens sollten Sie prüfen, ob die höchste spezifizierte Güteklasse für jedes Merkmal wirklich erforderlich ist oder ob sie aus einer älteren Zeichnung übernommen wurde. Wenn Sie vor diesen Entscheidungen den prozesstechnischen Hintergrund kennenlernen möchten, finden Sie in unserem Leitfaden zu wie CNC-Drehen funktioniert erläutert, wo Material entfernt wird und wo nicht.

Wie die Lautstärke das Ergebnis beeinflusst

Einrichtung und Programmierung sind je nach Konstruktion fest vorgegeben und werden über die gesamte Produktionsserie verteilt. Allein diese Tatsache erklärt den Großteil der Preisschwankungen zwischen einem Prototyp und einem Serienauftrag, und deshalb sagt ein Stückpreis, der für eine bestimmte Stückzahl angegeben wird, so gut wie nichts über den Preis bei einer anderen Stückzahl aus.

Ein häufiger Fehler besteht darin, ein Angebot für eine Produktionsstufe heranzuziehen und die Budgetierung auf der Grundlage einer anderen Stufe vorzunehmen. Einkäufer nehmen häufig ein Angebot für einen Prototypen zur Grundlage, wenden einen angenommenen Mengenrabatt darauf an und erstellen auf dieser Basis ein Kostenmodell für das Programm. Bitten Sie stattdessen um ein Angebot mit Mengenstufen für die von Ihnen tatsächlich erwarteten Stückzahlen und fragen Sie nach, welche Änderungen im Prozess bei jeder Mengenstufe auftreten. Ein Lieferant, der bei höheren Stückzahlen dasselbe Teil von einer Standarddrehmaschine auf eine Langdrehmaschine umstellt, sollte diesen Wechsel erklären und aufzeigen können, wie sich dies auf die Stückkosten auswirkt.

Wie sich die Toleranzklasse auf die Kosten bei tatsächlichen Fahrzeugkomponenten auswirkt

Toleranzen sind der schnellste Weg, Kosten zu verursachen, ohne den Nutzen zu steigern. Bei gedrehten Automobilbauteilen sind es vor allem drei Arten von Merkmalen, die den Großteil der engen Maßangaben bestimmen.

• Lagerdüsen und Presspassungsdurchmesser, bei denen nicht der Nenndurchmesser, sondern die Passungsklasse die Anforderungen bestimmt und bei denen eine festgelegte Oberflächenbeschaffenheit oft ebenso wichtig ist wie die Maßtoleranz.
• Dichtungsdurchmesser und Dichtungslaufflächen, bei denen nicht nur der Durchmesser, sondern auch die Rundheit, die Oberflächenbeschaffenheit und das Fehlen von Bearbeitungsspuren über die Funktionsfähigkeit der Dichtung entscheiden.
• Gewindeformen und Gewindeanschlüsse, bei denen die Passungsklasse und die Prüfmethode darüber entscheiden, ob die Werkstatt Messlehren, Gewindemikrometer oder ein optisches System benötigt.

Im gesamten Bereich der Drehbearbeitung in der Automobilindustrie gilt die allgemeine Regel: Toleranzen sind nur dort festzulegen, wo sie eine Funktion erfüllen, und für alles andere sollte eine sinnvolle allgemeine Toleranzangabe verwendet werden. Eine Zeichnung, in der für jede Abmessung eine enge allgemeine Toleranzangabe gilt, zwingt den Betrieb dazu, Merkmale zu prüfen und zu kontrollieren, die keine Funktion haben – und jedes einzelne dieser Merkmale schlägt sich im Preis nieder.

Konzentrizität und Rundlauf verdienen eine besondere Erwähnung. Ein Bauteil mit einem Lagerdorn an jedem Ende und einer Dichtfläche dazwischen stellt eine Anforderung an die Lagebeziehung dar, nicht drei separate Maßanforderungen. Um dieses Verhältnis einzuhalten, müssen die zugehörigen Merkmale in der Regel in einer Aufspannung oder zwischen Spitzen bearbeitet werden – eine Prozessentscheidung, die der Betrieb anhand der Zeichnung trifft. Ist das Verhältnis nicht angegeben, kann der Betrieb die Arbeitsschritte aufteilen, und die Teile können zwar einzeln innerhalb der Toleranz liegen, während die Baugruppe insgesamt jedoch die Anforderungen nicht erfüllt.

Die Kosten, die Autokäufer unterschätzen: hochwertige Dokumentation

Dies ist die Grenze, die die Automobilindustrie von der allgemeinen Zerspanung unterscheidet, und die in einem Sollkostenmodell meist außer Acht gelassen wird. Ein Automobilzulieferer stellt nicht nur Teile her. Er weist in dokumentierter und überprüfbarer Form nach, dass der Prozess diese Teile auch weiterhin produzieren wird.

PPAP, Eignungsprüfungen und Messungen

Für die Freigabe von Serienteilen ist ein Einreichungspaket erforderlich, dessen Inhalt und Umfang nicht vom Betrieb, sondern vom Kunden festgelegt werden. Je nach Umfang der Einreichung kann dieses Paket den Prozessablauf, eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA), einen Kontrollplan, einen Bericht über die Maßergebnisse, Ergebnisse von Material- und Leistungsprüfungen, eine Messsystemanalyse sowie erste Untersuchungen zur Prozessfähigkeit für festgelegte Sondermerkmale umfassen.

Jedes dieser Elemente kostet reale Arbeitsstunden. Eignungsuntersuchungen erfordern einen kontrollierten Probedurchlauf und eine statistische Auswertung. Die Messsystemanalyse erfordert Bedienpersonal, Wiederholungsmessungen und Zeitaufwand für die Messgeräte. Besondere Merkmale erfordern unter Umständen spezielle Messvorrichtungen, die vor Produktionsbeginn entworfen, gebaut und kalibriert werden müssen. Nichts davon ist Bearbeitungszeit, und all dies sind berechtigte Kosten.

1. Legen Sie die Einreichungsstufe frühzeitig fest und geben Sie diese in der Angebotsanfrage an, da die Stufen 1 und 3 einen sehr unterschiedlichen Arbeitsaufwand erfordern.
2. Geben Sie besondere Merkmale lieber in der Zeichnung als in einer E-Mail an, da diese den Inhalt des Kontrollplans und die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit bestimmen.
3. Geben Sie an, wer die speziellen Messungen durchführt und wer dafür aufkommt, und ob eine Korrelation der Messwerte zwischen Ihrem Standort und dem Anbieter zu erwarten ist.
4. Ermitteln Sie die für den Zulassungslauf erforderliche Stichprobengröße, da sich dadurch sowohl die Materialkosten als auch die Maschinenzeit ändern.
5. Stimmen Sie dem Auslöser für die erneute Einreichung zu, da technische Änderungen und Prozessänderungen nach der Genehmigung dazu führen, dass Teile dieser Arbeit von Neuem begonnen werden müssen.

Ein nach IATF 16949 zertifizierter Lieferant hat diese Systeme bereits im Einsatz, und genau deshalb ist die Zertifizierung wichtiger als eine allgemeine Qualitätszusage. Die Zertifizierung sorgt nicht dafür, dass die Teile präziser werden. Sie bedeutet vielmehr, dass der dokumentierte Prozess, die strikte Einhaltung des Kontrollplans und das System für Korrekturmaßnahmen bereits vor Ihrer ersten Bestellung vorhanden sind und nicht erst währenddessen aufgebaut werden. Yicen Precision ist nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert und verwaltet diese Dokumentation als Teil seines Qualitätssicherungsprozess.

Schweizer Drehbearbeitung oder Standarddrehbearbeitung für Automobilkomponenten

Die Wahl der Maschine ist eine Kostenentscheidung, die der Betrieb trifft, und es lohnt sich, diese zu verstehen, da sie bei großen Stückzahlen die Wirtschaftlichkeit beeinflusst.

Wenn Ihr Werkstück angetriebene Merkmale, Durchgangsbohrungen oder gefräste Abflachungen aufweist, ist eine Maschine mit angetriebenen Werkzeugen und einer Zusatzspindel die Alternative zu einem zweiten Arbeitsgang. Unser Leitfaden zu Mehrachsige CNC-Drehbearbeitung behandelt, in welchen Fällen sich diese Zusammenlegung lohnt und in welchen Fällen eine einfache Route mit zwei Arbeitsschritten kostengünstiger ist.

Acht Konstruktionsänderungen, die das Angebot für ein gedrehtes Automobilbauteil senken

• Legen Sie den Startdurchmesser anhand des größten gedrehten Merkmals fest und hinterfragen Sie jeden Flansch, der einen deutlich dickeren Stab erfordert, als für den Rest des Teils notwendig ist.
• Verwenden Sie Standardgewindegrößen und Standard-Werkzeugspitzenradien, damit die Standardwerkzeuge mit optimalen Parametern laufen.
• Wenden Sie enge Toleranzen nur auf funktionale Merkmale an und belassen Sie den Rest auf einer allgemeinen Ebene.
• Geben Sie Beziehungen wie Rundlaufabweichung und Rundlaufgenauigkeit an, sofern die Baugruppe davon abhängt, damit die Fertigung die Einrichtung korrekt planen kann.
• Geben Sie die Oberflächengüte nur dann an, wenn eine Dichtung, ein Lager oder eine Beschichtung dies erfordert, da eine feinere Oberflächengüte langsamere Bearbeitungsdurchgänge bedeutet.
• Vermeiden Sie tiefe Bohrungen mit kleinem Durchmesser und lange, schlanke Bauteile, wenn eine kürzere, steifere Geometrie ausreichen würde.
• Gruppieren Sie Querbohrungen und Abflachungen so, dass sie mit rotierenden Werkzeugen im selben Zyklus statt in einem separaten Arbeitsgang gefertigt werden können.
• Sorgen Sie für ausreichenden Werkzeugabstand und Hinterschneidungen an den Schultern, damit das Profil mit einem einzigen Werkzeug ohne Spezial-Wendeschneidplatte gefertigt werden kann.

Einzeln betrachtet sind diese Beträge gering. Zusammengenommen, bei einem Teil, von dem jährlich Zehntausende Stück verkauft werden, beeinflussen sie die jährlichen Ausgaben stärker als jede Verhandlung über den Stundensatz.

Ein Angebot erhalten, das man tatsächlich vergleichen kann

Senden Sie jedem Lieferanten das gleiche Paket: das 3D-Modell, eine bemaßte Zeichnung mit angegebenen Toleranzen und gekennzeichneten besonderen Merkmalen, die Materialspezifikation, die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit und die Wärmebehandlung, das Jahresvolumen mit dem erwarteten Freigabeverlauf, die PPAP-Einreichungsstufe sowie die Erwartungen hinsichtlich Verpackung und Lieferung. Bitten Sie um einen Preis, der in die oben genannten fünf Kategorien unterteilt ist und für jede Mengenstufe angegeben wird.

Ein Lieferant, der Ihnen eine solche Aufschlüsselung vorlegt, zeigt Ihnen, wo die Kosten tatsächlich anfallen – und das gibt Ihnen eine Grundlage, auf der Sie aufbauen können. Eine einzelne Zahl ohne Struktur liefert Ihnen nichts weiter als einen Vergleich zweier Vermutungen. Yicen Precision fertigt Drehteile für Anwendungen in der Automobilindustrie durch seine CNC-Drehdienstleistungen, einschließlich angetriebener Werkzeuge und Arbeiten an der Subspindel für Teile, die andernfalls einen zweiten Arbeitsgang erfordern würden. Senden Sie ein Modell und eine Zeichnung an Yicen Präzision um die oben beschriebene Aufschlüsselung und Mengenstruktur zu erhalten.

Häufig gestellte Fragen