Kleinserienfertigung: wann sich ein bis einige hundert Stück wirtschaftlich lohnen
Lohnfertigung in Kleinserie ohne teilespezifische Werkzeuge: Verfahrenswahl, Kostentreiber und wann sich ein bis einige hundert Stück lohnen.
Kleinserienfertigung ist überall dort wirtschaftlich, wo sich ein Teil ohne teilespezifisches Werkzeug herstellen lässt. Die Großserie ist pro Stück günstig, weil eine Spritzgießform, ein Folgeverbundwerkzeug oder eine eigens gebaute Vorrichtung einmal bezahlt und auf Zehntausende Teile verteilt wird. Entfällt dieses Werkzeug – durch digitales Stanzen und Abkanten, mehrachsige Zerspanung in einer Aufspannung oder selektives Lasersintern –, schrumpfen die Fixkosten eines Loses auf Rüsten und Programmieren. Dann sind ein Stück, zehn Stück oder einige Hundert gleichermaßen sinnvolle Stückzahlen. Dieser Leitfaden erklärt, woher die Kosten einer Kleinserie tatsächlich kommen, wie Sie das passende Verfahren wählen und wann ein Sofortangebots-Service der bessere Weg ist als ein individuelles Projekt in der Lohnfertigung.
Warum die Logik der Massenfertigung hier nicht greift
Der Preis eines Teils setzt sich aus zwei Anteilen zusammen: Fixkosten pro Los oder Projekt und variable Kosten pro Stück.
- Fixkosten – Werkzeuge, Vorrichtungen, Programmierung, Rüsten der Maschine, Erstmusterprüfung.
- Variable Kosten – Material, Maschinenzeit pro Stück, Handling, Oberflächenbearbeitung.
In der Massenfertigung ist der fixe Anteil groß – eine Spritzgießform oder ein Folgeverbundwerkzeug ist eine erhebliche Investition –, verschwindet aber in einer sehr großen Stückzahl. In einer Kleinserie würde dasselbe Werkzeug den Preis jedes einzelnen Teils dominieren. Deshalb lautet die Frage nie nur „Wie viele Stück?“, sondern „Welches Verfahren erspart mir bei dieser Stückzahl das Werkzeug?“.
Moderne Anlagen verschieben die Antwort. Wenn das Rüsten automatisiert ist und die Programme direkt aus dem CAD-Modell entstehen, schrumpfen die Fixkosten eines Loses so weit, dass Einzelteile und Kleinserien zur normalen Arbeit werden statt zur teuren Ausnahme.
Verfahren ohne teilespezifische Werkzeuge
Blech: digitales Stanzen und Abkanten
Auf einer TRUMPF TruMatic 1000 wird das Teil nach Programm gestanzt, umgeformt und mit direkt im Blech geformten Gewinden versehen – ohne teilespezifisches Stanzwerkzeug. Die Geometrie wird in der Software gegen die Biegefolge geprüft, bevor Material geschnitten wird. Auf der Abkantpresse TruBend 5170 sorgt die Winkelmessung ACB Laser dafür, dass schon das erste Teil in Toleranz ist, und der ToolMaster stellt den kompletten Werkzeugsatz für Ober- und Unterwange in Minuten automatisch zusammen. Erst das automatische Werkzeugrüsten macht das Kanten von Einzelteilen und Kleinserien wirklich wirtschaftlich: Das Rüsten muss nicht mehr über ein großes Los amortisiert werden.
CNC-Zerspanung: Dreh-Fräsen in einer Aufspannung
Die Mazak INTEGREX dreht, fräst, bohrt und schneidet Gewinde auf neun gesteuerten Achsen in einer Aufspannung. Weniger Aufspannungen bedeuten weniger Rüstzeit pro Los und Toleranzen, die sich nicht durch Umspannen aufsummieren. Die Rohteile werden auf einer vollautomatischen Kasto-Säge zugeschnitten, und FANUC-CRX-Cobots bestücken die Maschine – sie be- und entladen –, sodass die Maschinenzeit nicht an einen danebenstehenden Bediener gebunden ist.
SLS-3D-Druck statt Spritzgießform
Selektives Lasersintern in PA12 auf einer EOS FORMIGA P110 Velocis baut Teile in Produktionsqualität direkt aus dem Modell auf. Bei Losen von zehn bis hundert Stück ersetzt es Spritzgießwerkzeuge, die sich in dieser Stückzahl nicht rechnen würden, und erreicht Geometrien, die keine Form abbilden kann. Die Nachbearbeitung mit DyeMansion sorgt für eine gleichmäßige Oberfläche über alle Lose hinweg – der Schritt zwischen einem gedruckten Teil, das man vorführt, und einem Teil, das man ausliefert.
Robotergestütztes Laserschweißen
Geschweißte Baugruppen bedeuteten früher Handarbeit, die sich schlecht skalieren ließ. Ein robotergeführter Faserlaser folgt exakt der Bahn mit exakt der Geschwindigkeit, mit geringem Wärmeverzug und minimalem Nachschleifen. So ist auch eine Kleinserie geschweißter Baugruppen vom ersten bis zum letzten Teil reproduzierbar.
Wie Sie das Verfahren wählen
Eine einzige richtige Antwort gibt es selten, aber Geometrie und Werkstoff grenzen die Wahl meist schnell ein.
| Ihr Teil | In der Regel erste Wahl | Warum es zur Kleinserie passt |
|---|---|---|
| Flaches oder gekantetes Blechteil: Halter, Paneel, Gehäuse, Rahmen | Stanzen, Umformen und Abkanten | Keine teilespezifischen Werkzeuge; Gewinde und Prägungen im Blech geformt |
| Rotationssymmetrisches oder prismatisches Präzisionsteil: Gehäuse, Adapter, Wellenschnittstelle | Dreh-Fräsen mit neun Achsen | Eine Aufspannung, keine Vorrichtung je Arbeitsgang |
| Komplexes Kunststoffteil, innenliegende Kanäle, organische Formen | SLS in PA12 | Keine Form; Lose von zehn bis hundert Stück |
| Baugruppe aus Blechteilen, die steif sein muss | Gekantetes Blech plus robotergestütztes Laserschweißen | Geringer Verzug, reproduzierbare Nähte |
| Teil, das in kein einzelnes Verfahren passt | Gemeinsam konstruierte Kombination | Jedes Merkmal dort gefertigt, wo es am günstigsten ist |
Die letzte Zeile ist die wichtigste. Kleinserienteile werden oft günstiger, wenn sie für die Verfahren konstruiert sind, mit denen sie gefertigt werden – etwa wenn ein gefräster Block durch ein gekantetes und geschweißtes Teil ersetzt wird oder eine mehrteilige Baugruppe durch ein einziges SLS-Bauteil. Was die einzelnen Verfahren leisten, zeigen unsere Seiten Leistungen und Technologie.
Was die Kosten einer Kleinserie bestimmt
Wenn kein Werkzeug zu bezahlen ist, ergeben sich die Kosten eines Loses aus einer kürzeren Liste:
- Anzahl der Arbeitsgänge und Aufspannungen. Jedes zusätzliche Rüsten, jeder Wechsel zwischen Maschinen kostet Zeit. Konstruktionen, die sich in einer Aufspannung oder einer Biegefolge fertigen lassen, sind günstiger.
- Programmierung und Vorbereitung. Ein sauberes 3D-Modell und eine eindeutige Zeichnung verkürzen die Vorbereitung. Unklarheit kostet mehr als Komplexität.
- Toleranzen. Enge Toleranzen dort, wo sie nötig sind, sind kein Problem; enge Toleranzen überall erhöhen Prüf- und Maschinenzeit, ohne Mehrwert zu schaffen.
- Werkstoff. Standard-Blechdicken und gängige Werkstoffsorten sind leichter zu beschaffen und zu verarbeiten als exotisches Material.
- Oberfläche. Nachbearbeitung, Beschichtung und optische Anforderungen können so viel kosten wie das Teil selbst. Legen Sie sie bewusst fest.
- Montage. Weniger Teile und weniger Verbindungselemente – zum Beispiel direkt im Blech geformte Gewinde statt separater Muttern – senken sowohl die Teile- als auch die Montagekosten.
Ein Beispiel aus unserer eigenen Fertigung: Als die PhotoRobot-Hardware für die automatisierte Fertigung im eigenen Haus neu konstruiert wurde, sank die Montage des FRAME V6 auf 2,5 Tage mit einem Mitarbeiter und die des CUBE COMPACT auf 4 Stunden mit einem Mitarbeiter. Über die Kosten einer Kleinserie entscheidet die verfahrensgerechte Konstruktion.
Sofortangebot oder individuelles Projekt?
Nicht jede Kleinserie braucht ein Gespräch mit der Konstruktion. Unsere Schwesterseiten decken die einfachen Fälle online ab:
- sheetparts.com – Blechteile mit Sofortangebot. Datei hochladen, Teil erhalten.
- sls.market – SLS-3D-Druck in PA12 mit Sofortangebot.
Ein individuelles Projekt ist der bessere Weg, wenn
- das Teil mehrere Verfahren kombiniert (Blech, Zerspanung, Schweißen, SLS),
- die Konstruktion vor der Fertigung fertigungsgerecht angepasst werden soll,
- das Los Teil einer größeren Baugruppe oder einer Maschine ist,
- jemand die Verantwortung für das Ergebnis übernehmen soll, nicht nur für die Teile.
Fließen die Teile in eine Anlage ein, die Sie selbst bauen, beschreibt unser Beitrag zum Sondermaschinenbau, wie wir eine komplette Maschine von der Aufgabenstellung bis zur Installation führen.
Häufige Fragen
Gibt es eine Mindestabnahmemenge?
Nein. Wir fertigen ab einem Stück; Kleinserien sind ebenso willkommen.
Ab wann lohnt sich die Kleinserienfertigung nicht mehr?
Wenn die Stückzahl so hoch ist, dass sich ein eigenes Werkzeug amortisiert, überwiegen die Einsparungen pro Stück durch Form oder Stanzwerkzeug dessen Kosten. Wo genau diese Schwelle liegt, hängt vom Teil ab – es lohnt sich, das bei steigenden Stückzahlen neu zu bewerten.
Haben Teile aus der Kleinserie eine geringere Qualität als Großserienteile?
Das sollten sie nicht. Dieselben Maschinen fertigen Einzelteile und Serien, und das erste Teil entsteht unter denselben Bedingungen wie das letzte – an der Abkantpresse sorgt beispielsweise die Winkelmessung dafür, dass schon das erste Teil in Toleranz ist.
Kann ein Prototyp direkt in eine Kleinserie übergehen?
In der Regel ja, wenn er auf denselben Produktionsanlagen gefertigt wird. Es gibt kein Werkzeug, das erst in Betrieb genommen werden muss, sodass der Schritt vom Einzelstück zur Kleinserie im Wesentlichen eine Frage der Stückzahl ist.
Nächster Schritt
Wenn Sie ein Teil oder eine Baugruppe im Bereich von einem Stück bis zu einigen Hundert haben, senden Sie uns das Modell und die Stückzahl. Für einfache Blech- oder SLS-Teile probieren Sie zuerst sheetparts.com oder sls.market; für alles, was Verfahren kombiniert oder konstruktiven Input braucht, beginnen Sie auf der Kontaktseite.
