Serienfertigung auf CNC-Maschinen bedeutet die Herstellung wiederholbarer Teile in Losen von einigen Dutzend bis zu vielen Tausend Stück auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen. Programm, Vorrichtungen und Qualitätsprüfung werden einmal vorbereitet und dienen der ganzen Serie – so sinken die Stückkosten, und jedes Teil hat dieselben Maße. Wir erklären, wie eine solche Fertigung abläuft, was auf CNC hergestellt werden kann und wovon die Kosten abhängen.
Inhaltsverzeichnis:
- Was ist CNC-Serienfertigung?
- Was kann man auf CNC herstellen?
- Technologien in der Serienfertigung
- Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung
- Konstruktion von Teilen für die Serienfertigung
- Ablauf der Serienfertigung von CNC-Teilen
- Vorteile der CNC-Serienfertigung
- Einsatzbereiche von CNC-Teilen
- Was kostet eine Stunde CNC-Arbeit?
- Wovon hängen die Kosten eines Serienteils ab?
- Qualitätssicherung in der Serienfertigung
- Werden in Polen Werkzeugmaschinen hergestellt?
- Serienfertigung bei Sacher CNC
- Wie bestellt man eine Serienfertigung?
- CNC-Serienfertigung – FAQ
Was ist CNC-Serienfertigung?
Serienfertigung bedeutet, dasselbe Teil in größerer Stückzahl nach einem Programm und einer Technologie herzustellen. Es ist Zerspanung auf CNC-Maschinen in wiederholbaren Losen. Die Maschinen arbeiten nach Programm, der Bediener überwacht, wechselt Material und prüft Maße – so ist jedes Teil der Serie gleich.
Einzel-, Serien- und Massenfertigung
In der CNC-Bearbeitung unterscheidet man drei Größenordnungen:
| Größenordnung | Stückzahl | Typischer Einsatz | Kosten pro Teil |
|---|---|---|---|
| Einzelfertigung | 1–wenige | Prototypen, Ersatzteile | am höchsten |
| Serienfertigung | Dutzende–mehrere Tausend | Maschinenteile, Wiederholaufträge | sinken mit der Losgröße |
| Massenfertigung | Zehntausende und mehr | Speziallinien, Drehautomaten | am niedrigsten |
Die Einzelfertigung erfordert ebenso viel Vorbereitung wie eine Serie, doch die Vorbereitungskosten entfallen auf ein Stück. In der Massenfertigung lohnen sich Drehautomaten und Speziallinien, wo jede Sekunde Zykluszeit zählt. Die CNC-Serienfertigung verbindet die Flexibilität von Werkzeugmaschinen mit niedrigen Stückkosten und passt dort, wo sich Massenfertigung nicht rechnet.
Vom Prototyp zur Serie
Viele Projekte beginnen mit Rapid Prototyping, das die Konstruktion früh prüft, bevor über eine Serie entschieden wird. Besteht der Prototyp die Tests, ermöglicht dieselbe CNC-Technologie einen fließenden Übergang zur Fertigung im vollen Umfang – ohne neue Werkzeuge oder Formen. Mehr im Artikel Was ist Rapid Prototyping?.
Was kann man auf CNC herstellen?
Auf CNC-Maschinen entsteht ein breites Spektrum an Teilen, von einfachen Buchsen bis zu Bauteilen mit komplexer Geometrie. CNC-Teile dienen als Präzisionskomponenten in vielen Branchen – Maschinenbau, Automobil, Energie, Medizin und Automation.
Metallteile
Am häufigsten sind Metallteile: Wellen, Achsen, Buchsen, Flansche, Gehäuse, Platten, Halter, Getriebeteile und Zahnräder. Nach der CNC-Bearbeitung können sie wärmebehandelt und geschliffen werden.
Kunststoffe
Auch Kunststoffe wie POM, PA oder PEEK werden auf CNC bearbeitet – für Führungen, Isolatoren, Gleitelemente und Gehäuse.
Typische Komponenten
Typische Produkte sind Getriebeteile, Gehäuse, Teile für Verpackungsmaschinen und Automation, Hydraulikkomponenten, Werkzeuge und Vorrichtungen sowie Teile medizinischer Geräte.
Technologien in der Serienfertigung
Serienfertigung umfasst selten nur einen Arbeitsgang; meist werden mehrere CNC-Technologien kombiniert.
CNC-Fräsen
CNC-Fräsen ist die Grundtechnologie für prismatische Teile: Gehäuse, Platten und Verkleidungen. Moderne Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren haben Steuerungen, die Achsbewegungen und Schnittparameter mikrometergenau führen. Fräsen auf 3- und 5-Achs-Zentren ermöglicht komplexe Formen in einer Aufspannung. Hochgeschwindigkeitsspindeln verkürzen die Aluminiumbearbeitung. In der Serie lassen Werkzeugmagazine und Paletten die Maschine länger ohne Unterbrechung laufen und steigern die Leistung des Bearbeitungszentrums. Mehr auf der Seite CNC-Fräsen und im Artikel 5-Achs-Bearbeitung.
CNC-Drehen
CNC-Drehen dient für rotationssymmetrische Teile: Wellen, Buchsen, Bolzen und Flansche. Mit Stangenlader lassen sich Serien mit minimalem Bedienereinsatz fertigen, und präzises CNC-Drehen liefert eine sehr gute Oberfläche. Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen können auch fräsen und bohren, ohne das Teil umzuspannen. Mehr auf der Seite CNC-Drehen.
Bohren und Gewindeschneiden
Bohren und Gewindeschneiden erfolgen meist auf derselben Maschine wie Fräsen oder Drehen, mit Gewindebohrern oder Gewindefräsern.
Schleifen
Schleifen sorgt für enge Toleranzen und glatte Oberflächen nach der Wärmebehandlung – an Zapfen, Passbohrungen und Flächen. Mehr auf der Seite CNC-Schleifen.
Wärmebehandlung
Härten, Anlassen, Aufkohlen und Nitrieren erhöhen Härte und Verschleißfestigkeit. Eine Wärmebehandlung im selben Werk verkürzt die Lieferzeit. Mehr auf der Seite Wärmebehandlung.
Oberflächenveredelung
Der letzte Schritt ist die Veredelung: Eloxieren von Aluminium, Strahlen, Polieren, Brünieren oder Verzinken. Sie verbessert Korrosionsschutz und Optik, Polieren und Schleifen zudem die Qualität von Funktionsflächen.
Werkstoffe für die CNC-Bearbeitung
Die Werkstoffwahl beeinflusst Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Gewicht und Kosten. CNC-Fräs- und Drehmaschinen bearbeiten über 40 Metallarten, zusammen mit Kunststoffen stehen über 50 Werkstoffe zur Wahl.
Stahl und Edelstahl
Bau- und Werkzeugstahl sind die häufigsten Werkstoffe für Maschinenteile; C45 und 42CrMo4 sind typische Sorten in der Serie. Edelstahl bietet hohe Korrosionsbeständigkeit, daher gehen Edelstahlteile in die Lebensmittel-, Medizin- und Chemieindustrie. Die Bearbeitung von Edelstahl erfordert steife Maschinen und passende Werkzeuge, da er beim Zerspanen kaltverfestigt. Automatenstähle mit Schwefelzusatz wie 1.4305 eignen sich gut für die Serienfertigung auf Drehmaschinen.
Aluminium
Aluminium ist leicht, gut zerspanbar und lässt sich gut eloxieren. Legierungen wie 6061 und 7075 werden für Gehäuse, Platten und Strukturteile verwendet. Aluminium wird mit hoher Geschwindigkeit bearbeitet, was die Zykluszeit verkürzt.
Kupfer, Messing und andere Metalle
Kupfer und seine Legierungen werden für elektrische und wärmeleitende Teile bearbeitet. Messing lässt sich hervorragend drehen. Die Zinklegierung Zamak 3 dämpft Schwingungen hervorragend. Titan hat ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität und wird daher in der Medizin eingesetzt. Jeder Werkstoff verhält sich beim Zerspanen anders. Erfahrung mit verschiedenen Metallen und Kunststoffen hilft, den Werkstoff an die Funktion anzupassen: Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit oder Gewicht.
Toleranzen und Werkstoff
Für gängige Werkstoffe – Edelstahl 303 (1.4305), Aluminium 6061 und Messing C360 (CuZn39Pb3) – ist eine Standardtoleranz von etwa ±0,05 mm (±0,002") üblich. Präzises CNC-Fräsen und -Drehen erreicht Toleranzen bis ±0,01 mm. Maße ohne Toleranzangabe richten sich nach den Allgemeintoleranzen ISO 2768.
Konstruktion von Teilen für die Serienfertigung
Eine gute Konstruktion ist der günstigste Weg, Serienkosten zu senken. Fertigungsgerechte Konstruktion (DFM) gestaltet ein Teil so, dass es schnell und wiederholbar hergestellt werden kann.
Was sollte man in der Konstruktion prüfen?
- ob Toleranzen enger sind, als die Funktion erfordert,
- ob Innenradien zu Standardfräsern passen,
- ob tiefe Taschen und dünne Wände beim Bearbeiten Verzug riskieren,
- ob sich das Teil in möglichst wenigen Aufspannungen fertigen lässt.
Eine Konstruktion mit sinnvollen Toleranzen und einfacheren Übergängen verkürzt die Zykluszeit, auch bei komplexer Geometrie.
Ablauf der Serienfertigung von CNC-Teilen
Die Serienfertigung besteht aus sieben Schritten, die Qualität, Kosten und Termintreue beeinflussen.
1. Analyse der technischen Unterlagen
Die Analyse der Unterlagen ist der erste Schritt. Der Verfahrenstechniker prüft Zeichnung, 3D-Modell, Toleranzen, Werkstoff und Oberflächenanforderungen.
2. Technologieplanung
Der Verfahrenstechniker legt die Reihenfolge der Arbeitsgänge fest, wählt Maschinen, Werkzeuge und Spannmittel und erstellt die CNC-Programme. Gute Vorrichtungen verkürzen die Rüstzeiten.
3. Materialbeschaffung
Das Material wird mit Zeugnis und in passenden Abmessungen bestellt.
4. Erstmuster und Prüfung
Herstellung und Prüfung des Erstmusters sind der vierte Schritt. Das erste Teil wird vollständig vermessen; erst nach seiner Freigabe startet die Serie.
5. Serienfertigung
Die eigentliche Serienbearbeitung umfasst den automatischen Betrieb der CNC-Maschinen nach freigegebenem Programm. Der Bediener prüft die Maße in festen Abständen und reagiert auf Werkzeugverschleiß.
6. Qualitätsprüfung und Endbearbeitung
Qualitätsprüfung und Endbearbeitung sind der sechste Schritt: Entgraten, Waschen, Wärmebehandlung, Schleifen, Beschichtungen und Endmessung.
7. Verpackung und Lieferung
Verpackung und Lieferung der fertigen Teile sind der letzte Schritt.
Vorteile der CNC-Serienfertigung
Wiederholgenauigkeit
CNC-Maschinen sichern hohe Genauigkeit und Maßkontrolle. Jedes Teil entsteht nach demselben Programm, die Ausschussquote ist niedrig und planbar.
Niedrigere Stückkosten
Die Stückkosten sinken mit der Losgröße, weil Programm, Vorrichtungen und Erstmuster auf mehr Teile verteilt werden.
Kürzere Rüstzeiten
Die CNC-Serienfertigung verkürzt Rüstzeiten, weil Vorrichtungen und Programme bereitstehen. Bei Wiederholaufträgen startet die Maschine schneller.
Hohe Präzision und enge Toleranzen
Moderne Werkzeugmaschinen erreichen Toleranzen bis ±0,01 mm – in der ganzen Serie, nicht nur beim Erstmuster. CNC-Fräsen steigert Produktivität und Präzision gegenüber konventioneller Bearbeitung. Automatisierung reduziert Bedienfehler und Ausschuss.
Einsatzbereiche von CNC-Teilen
CNC-bearbeitete Teile werden in fast allen Industriezweigen eingesetzt. Die wichtigsten Bereiche:
- Maschinenbau – Gehäuse, Wellen, Getriebeteile und Führungen,
- Automobil – Motor-, Getriebe- und Bremskomponenten; CNC-Fräsen in Serie senkt die Kosten von Fahrzeugteilen,
- Automation und Robotik – Montageplatten, Greifer, Antriebsgehäuse,
- Energie und Hydraulik – Ventilkörper, Flansche, Verbindungsstücke,
- Medizin – Implantate und Gerätekomponenten aus Titan und Edelstahl,
- Werkzeugbau – Stanz- und Schneidwerkzeuge, Stempel und Vorrichtungen.
In all diesen Branchen werden CNC-Teile in Serie benötigt, mit voller Wiederholgenauigkeit und Dokumentation.
Was kostet eine Stunde CNC-Arbeit?
Der Stundensatz hängt vom Maschinentyp ab: Eine Stunde auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum kostet mehr als auf einer einfachen Drehmaschine. Auch Maschinen-, Werkzeug-, Energie- und Personalkosten spielen eine Rolle. Die Sätze ändern sich jedoch, und für den Kunden zählen die Kosten des fertigen Teils – deshalb kalkulieren wir konkrete Teile, nicht Stunden. Mehr im Artikel Welche Faktoren beeinflussen den Preis der CNC-Bearbeitung?.
Wovon hängen die Kosten eines Serienteils ab?
Die Kosten eines Teils in der Serienfertigung hängen ab von:
- Zykluszeit – Maschinenzeit pro Stück,
- Rüstkosten – Programm, Vorrichtungen, Erstmuster,
- Losgröße – je mehr Stück, desto geringer der Rüstkostenanteil,
- Werkstoff – Preis und Zerspanbarkeit,
- Toleranzen und Oberfläche – enge Toleranzen und zusätzliche Arbeitsgänge,
- Qualitätsprüfung – Umfang von Messungen und Dokumentation.
Den größten Einfluss hat meist die Zykluszeit, daher senkt eine Prozessoptimierung die Kosten der ganzen Serie.
Qualitätssicherung in der Serienfertigung
Die Qualitätssicherung beginnt mit der Zeichnungsprüfung und endet mit der Endkontrolle. In der Serie werden eingesetzt:
- vollständige Erstmustermessung,
- Zwischenprüfungen in festen Abständen,
- Messungen auf Koordinatenmessmaschinen,
- Messprotokolle und Werkstoffzeugnisse auf Wunsch.
Qualitätsanforderungen, darunter Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit, werden vor Produktionsstart mit dem Kunden vereinbart. Mehr auf der Seite Qualitätskontrolle.
Werden in Polen Werkzeugmaschinen hergestellt?
Ja. Die größte Werkzeugmaschinenfabrik Polens ist das DMG-MORI-Werk in Pleszew, das frühere FAMOT, dessen Geschichte bis 1877 zurückreicht. Dort entstehen u. a. CLX-Drehmaschinen, vertikale DMV-Bearbeitungszentren und universelle 5-Achs-Zentren DMX U.
Wer ist ein polnischer Hersteller von CNC-Fräsmaschinen?
Ein polnischer Hersteller von Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren ist die Fabryka Obrabiarek Precyzyjnych AVIA in Warschau.
Serienfertigung bei Sacher CNC
Unser Ziel ist die Lieferung fertiger, geprüfter Teile – vom Prototyp bis zu regelmäßigen Serienlieferungen. Bei Sacher CNC in Bolesławiec verbinden wir CNC-Fräsen, Drehen, Schleifen, Funkenerosion und eine eigene Härterei, sodass der gesamte Prozess – vom Material bis zu Wärmebehandlung und Schleifen – in einem Werk stattfindet. Am liebsten fertigen wir mittlere und große Serien für Unternehmen, die stetige, termingerechte Lieferungen brauchen.
Veredelungen wie Eloxieren oder Brünieren organisieren wir im Rahmen eines Auftrags.
Wie bestellt man eine Serienfertigung?
Für ein Angebot senden Sie uns:
- CAD-Dateien (3D-Modell) und technische Zeichnung,
- Werkstoff, Losgröße und Bedarfsprognose,
- Anforderungen an Toleranzen, Oberflächen und Wärmebehandlung,
- gewünschten Liefertermin und Versandart.
Je vollständiger die Unterlagen, desto schneller und genauer das Angebot. Jeden Auftrag behandeln wir individuell und schlagen Lösungen vor, die die Serienkosten senken.
CNC-Serienfertigung – FAQ
Was kann man auf CNC herstellen?
Praktisch jedes Metall- oder Kunststoffteil: Wellen, Buchsen, Gehäuse, Platten, Getriebeteile, Werkzeuge und Vorrichtungen. Die Grenze setzt vor allem die Maschinengröße.
Was kostet eine Stunde CNC-Arbeit?
Das hängt von Maschinentyp und Ausstattung ab. Da sich Stundensätze ändern, kalkulieren wir fertige Teile statt Maschinenstunden.
Was ist die Serienfertigung von CNC-Teilen?
Die Herstellung desselben Teils in Losen von einigen Dutzend bis mehreren Tausend Stück nach einem CNC-Programm, mit Erstmusterprüfung und Messungen während der Serie.
Ab welcher Stückzahl lohnt sich die Serienfertigung?
Meist schon ab einigen Dutzend Stück, weil Programm, Vorrichtungen und Erstmuster auf das ganze Los verteilt werden. Bei einfachen Teilen liegt die Schwelle niedriger, bei komplexen höher.
Worin unterscheidet sich Serien- von Einzelfertigung?
Einzelfertigung bedeutet Einzelstücke und Prototypen mit hohen Stückkosten. In der Serie dient ein Programm dem ganzen Los, die Stückkosten sind niedriger und die Maße wiederholbar.
Wie lange dauert die Serienfertigung?
Das hängt von Stückzahl, Zykluszeit, Materialverfügbarkeit und Zusatzoperationen wie Wärmebehandlung ab. Wiederholaufträge gehen schneller, da Programm und Vorrichtungen bereitstehen.
Was braucht man für ein Angebot zur Serienfertigung?
3D-Modell, technische Zeichnung mit Toleranzen, Werkstoff, Stückzahl und Bedarfsprognose sowie Anforderungen an Wärmebehandlung und Oberfläche.