Wie kann DFM die CNC-Bearbeitungszeit verkürzen?

Zu enge Toleranzen und unnötige Präzision

Einer der häufigsten Kostentreiber ist die Angabe engerer Toleranzen, als funktional erforderlich sind. Eine Toleranz von ±0,01 mm beispielsweise kann zusätzliche Aufspannungen, langsamere Vorschubgeschwindigkeiten und spezielle Prozesse wie CNC-Schleifen oder EDM-Bearbeitung erfordern. Während des CNC-Fräsens oder CNC-Drehens führt die Einhaltung unnötiger Mikrogenauigkeit zu höherem Werkzeugverschleiß und längerer Prüfzeit. Eine korrekte DFM-Beratung stellt sicher, dass Toleranzen auf tatsächlicher Passung und Funktion basieren – und nicht auf willkürlichen Präzisionserwartungen.

Komplexe Geometrien und schwer zugängliche Merkmale

Konstruktionen mit tiefen Hohlräumen, dünnen Wänden oder scharfen Innenkanten erfordern oft mehrere Aufspannungen oder Sonderwerkzeuge. Anstelle grundlegender CNC-Bearbeitung können solche Geometrien fortschrittliche Mehr-Achsen-Bearbeitung oder maßgeschneiderte Elektroden für die EDM erfordern. Jede zusätzliche Einrichtung erhöht Kosten und Risiko. Durch das Vereinfachen von Winkeln, das Hinzufügen von Radien und das Standardisieren von Ecken kann die Bearbeitungszeit um 20–40 % reduziert werden, ohne Festigkeit oder Leistung zu beeinträchtigen.

Ungeeignete Materialauswahl

Die Auswahl schwer zerspanbarer Materialien, wenn dies für die Anwendung nicht erforderlich ist, erhöht die Kosten erheblich. Wenn beispielsweise Inconel 718 oder Ti-6Al-4V für nicht kritische Teile gewählt werden, verlängern sich die Bearbeitungszyklen und der Werkzeugverbrauch steigt. Kostengünstigere Legierungen wie Aluminium 6061-T6 oder Messing C360 bieten oft ausreichende mechanische Eigenschaften und gute Bearbeitbarkeit. Ebenso kann für Korrosionsbeständigkeit Edelstahl SUS304 in vielen Umgebungen teurere Werkstoffe wie SUS316L ersetzen.

Vernachlässigung der Oberflächenbehandlungsanforderungen in der Konstruktionsphase

Konstrukteure übersehen oft die Anforderungen an die Oberflächenbehandlung bis nach der Bearbeitung, was zu kostspieligen Nacharbeiten führt. Das Hinzufügen von Zugaben für Beschichtungen wie Eloxierung oder Elektropolieren stellt sicher, dass die Endmaße innerhalb der Toleranzen bleiben. Wenn die Nachbehandlung nicht berücksichtigt wird, müssen Bauteile möglicherweise nachbearbeitet oder angepasst werden, um die Passgenauigkeit sicherzustellen. Ebenso sollten Oberflächenveredelungen wie Pulverbeschichtung und Verchromung bereits im ursprünglichen CAD-Modell eingeplant werden, um eine effiziente Produktion zu gewährleisten.

Mangelnde Standardisierung zwischen Branchen

Branchenspezifische Normen bestimmen häufig wirtschaftliche Konstruktionsparameter. In der Luft- und Raumfahrt führen fehlende Fasen oder Einstiche zu Verzögerungen bei Prüfung und Freigabe. Automobilprogramme erfordern standardisierte Lochgrößen und Gewindetiefen für die Kompatibilität mit automatisierten Prozessen. Für medizinische Geräte erhöhen komplexe Freiformflächen sowohl Werkzeug- als auch Validierungskosten. Eine Geometrie, die an branchenspezifische Normen angepasst ist, ermöglicht schnellere Angebote, Werkzeugwiederverwendung und reduzierte Programmierzeit – was die Stückkosten direkt senkt.