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Was mikrogefertigte Teile kosten und warum die Prüfung die Hälfte ausmacht

Käufer, die neu in der Mikrozerspanung sind, wundern sich oft über den Preis eines Teils, das nur Bruchteile eines Gramms wiegt. Die Überraschung entsteht meist, weil man auf das Material schaut. Bei einem Mikrobauteil spielt das Material kaum eine Rolle. Die Kosten liegen im Rüsten, in der Maschinenzeit und in den Werkzeugen, dazu kommt der Aufwand, der nachweist, dass das Teil stimmt: Prüfung, Entgraten, Reinigung und Dokumentation. Dieser Leitfaden schlüsselt ein typisches Angebot für Mikrozerspanung auf und zeigt, welche Entscheidungen bei Zeichnung und Anfrage es verändern. Er baut auf dem Leitfaden zum Messen von Mikrobauteilen auf, denn die Prüfung ist ein großer Teil der Antwort.

Wohin das Geld bei einem Mikrobauteil fließt

Die Tabelle zeigt eine typische Aufteilung für ein Mikrobauteil mit engen Toleranzen als Prototyp und in Serienstückzahlen. Die Werte sind beispielhafte Anteile, keine Preisliste.

Kostenelement Prototyp, 20 Stk Serie, 5,000 Stk
Material, inkl. Stangenrest 2 bis 5 % 5 bis 10 %
Programmierung und Rüsten 35 bis 50 % 2 bis 5 %
Maschinenzeit 15 bis 25 % 40 bis 55 %
Werkzeuge und Werkzeugbruch 5 bis 10 % 8 bis 15 %
Prüfung und Berichte 15 bis 25 % 10 bis 20 %
Entgraten, Reinigen, Verpacken 5 bis 10 % 8 bis 15 %

Beispielhafte Bereiche für ein Teil mit mehreren Merkmalen von ±0.005 mm. Die tatsächlichen Anteile hängen von Betrieb, Verfahren und Geometrie ab.

Zwei Dinge fallen auf. Bei Prototypenstückzahlen bestehen die Kosten überwiegend aus Rüsten und Prüfung. In der Serie übernimmt die Maschinenzeit, doch Prüfung und Handling bleiben bedeutend, weil sie mit der Teilezahl wachsen.

Rüsten und Programmieren

Mikrobauteile erfordern echte Ingenieurarbeit, bevor der erste Span fällt. Ein Langdrehautomat benötigt unter Umständen 15 bis 20 eingesetzte und eingestellte Werkzeuge, programmierte überlappende Bearbeitungen sowie gemessene und korrigierte erste Teile. Eine 5-Achs-Mikrofräsmaschine braucht Spannmittel, die ein Teil von 5 mm halten, ohne es zu verformen, dazu Prüfungen von Werkzeuglänge und Rundlauf und eine Warmlaufroutine.

Mehrere Stunden bis zu einem ganzen Tag Rüstzeit sind normal. Bei 20 Prototypen verteilen sich diese Kosten auf sehr wenige Teile. Deshalb kann dasselbe Teil bei 20 Stück zu einem hohen Stückpreis und bei 5,000 Stück zu einem kleinen Bruchteil davon angeboten werden. Wenn Sie Angebote für zwei oder drei Stückzahlen anfragen und Ihren erwarteten Jahresbedarf nennen, können die Betriebe das passende Verfahren wählen.

Maschinenzeit und Werkzeugverschleiß

Mikrowerkzeuge arbeiten mit Spanungsdicken von wenigen Mikrometern pro Zahn. Selbst bei 40,000 rpm oder mehr ist die Zerspanleistung gering. Härtere oder zähere Werkstoffe wie Titan und 316L erzwingen niedrigere Drehzahlen und häufigere Werkzeugwechsel, wie im Leitfaden zu Werkstoffen der Mikrozerspanung beschrieben.

Werkzeugbruch ist ein versteckter Kostenfaktor. Ein Bohrer mit 0.2 mm, der im Teil abbricht, macht das Teil in der Regel zu Ausschuss und stoppt die Maschine. Die Betriebe kalkulieren dieses Risiko ein, besonders bei tiefen kleinen Bohrungen oder scharfkantigen Merkmalen. Eine Zeichnung, die die riskantesten Merkmale vermeidet, zahlt sich über die Ausschussquote aus.

Warum die Prüfung die Hälfte ausmacht

Bei großen Teilen decken wenige Kontrollen mit Standardlehren die meisten Toleranzen ab. Bei Mikrobauteilen mit engen Toleranzen braucht jedes kritische Merkmal ein Verfahren, das etwa einen Mikrometer auflösen kann. Das bedeutet Koordinatenmessgerät (KMG), Bildverarbeitungssystem oder spezielle Lehren in einem klimatisierten Raum.

Prüfanforderung Typischer Zeitaufwand pro Teil oder Los Wirkung auf den Preis
Sichtprüfung und Gut/Schlecht-Lehrung, Stichprobe Sekunden pro Teil Gering
Kritische Merkmale am KMG, Stichprobe pro Los 10 bis 30 Minuten pro Los Mäßig
Erstmusterprüfbericht (FAI), 30 bis 50 Maße 2 bis 6 Stunden einmalig Hoch bei Prototypen
100 % KMG an mehreren Merkmalen Minuten pro Teil Sehr hoch bei Serien
Werkszeugnisse, CoC Verwaltungsaufwand pro Los Gering bis mäßig

Typische Werte zur Orientierung, kein Angebot.

Bei einem kleinen Prototypenlos mit vollständigem Erstmusterprüfbericht und mehreren Merkmalen von ±0.005 mm kann die KMG-Zeit der Bearbeitungszeit entsprechen oder sie übersteigen. Daher stammt der Titel dieses Leitfadens. Es handelt sich nicht um Gemeinkosten. Die Prüfung macht eine Toleranz von ±0.005 mm erst real.

Entgraten, Reinigen und Verpacken

Grate an Mikrobauteilen lassen sich nicht mit einer Feile entfernen. Die Betriebe entgraten von Hand unter dem Mikroskop, mit abrasiven oder vibrierenden Verfahren mit feinen Medien, elektrochemisch oder thermisch. Jedes Verfahren kostet Zeit oder bedeutet einen Unterauftrag. Anschließend müssen die Teile im Ultraschall gereinigt und sorgfältig getrocknet werden, und viele werden einzeln in Trays oder Röhrchen verpackt, damit sie sich nicht verhaken, verbiegen oder verloren gehen.

Wenn Ihre Zeichnung den Kantenzustand nicht festlegt, kalkulieren die Betriebe entweder vorsichtshalber das sorgfältigste Verfahren oder das günstigste und riskieren die Ablehnung. Beides hilft Ihnen nicht, Angebote zu vergleichen.

Wie die Stückzahl den Stückpreis verändert

Der Verlauf der Kostenkurve hängt vom Verfahren ab.

Stückzahl Typisch bestes Verfahren Tendenz des Stückpreises
1 bis 10 Mikrofräsmaschine oder CNC-Drehmaschine Am höchsten, vom Rüsten dominiert
10 bis 500 Mikrofräsmaschine oder Langdrehautomat Fällt schnell
500 bis 5,000 Langdrehautomat oder dedizierte Fräsaufspannung Niedrig, von der Zykluszeit dominiert
5,000 + Langdrehautomat, Mehrteilvorrichtungen Am niedrigsten, Werkzeuge und Handling zählen

Typische Muster, keine Regeln.

Hypothetisches Beispiel: ein Dentalbauteil aus Titan, ⌀3 x 7 mm, mit Innengewinde und zwei Durchmessern von ±0.005 mm. Bei 10 Stück kalkuliert ein Betrieb überwiegend Rüsten und einen Erstmusterprüfbericht. Bei 1,000 Stück kann der Stückpreis einen kleinen Bruchteil des Prototypenpreises betragen, weil dasselbe Rüsten und derselbe Bericht auf hundertmal so viele Teile verteilt werden. Hätte der Käufer nur 10 Stück angefragt, wäre der Serienpreis nie sichtbar geworden.

Zeichnungsänderungen, die das Angebot senken

Die meisten Einsparungen kommen aus der Zeichnung, nicht aus der Verhandlung.

  • Nicht funktionale Toleranzen lockern. Wenden Sie ±0.005 mm nur auf Passungen und Bezüge an. Für den Rest gelten ISO 2768 oder ein allgemeiner Toleranzblock.
  • Innenecken mit Radien versehen. Scharfe Innenecken erzwingen kleinere Werkzeuge oder Mikroerodieren.
  • Tiefe kleiner Merkmale begrenzen. Halten Sie Taschen bei etwa dem 3-fachen Werkzeugdurchmesser und Bohrungen bei etwa dem 10-fachen Bohrerdurchmesser.
  • Wo zulässig, einen gut zerspanbaren Werkstoff wählen. 303 statt 316L, C36000 statt Kupfer, sofern die Funktion es erlaubt.
  • Kantenzustand und seine Prüfung festlegen. Zum Beispiel „keine Grate sichtbar bei 10x“.
  • Dokumentation am Risiko ausrichten. Ein vollständiger Erstmusterprüfbericht für jede Revision eines unkritischen Prototyps ist teuer.

Der Leitfaden zu Merkmalsgrößen und Toleranzen beim Mikrofräsen und Drehen nennt weitere Konstruktionsregeln im Detail.

Kosten, die Käufer oft vergessen

Manche Kosten erscheinen nicht als Zeile im Angebot, landen aber trotzdem in den Gesamtkosten des Teils. Es lohnt sich, sie vor dem Preisvergleich zu prüfen.

  • Konstruktionsänderungen. Eine Revision nach dem Rüsten bedeutet neue Programmierung, neue Werkzeuge und oft einen neuen Erstmusterprüfbericht. Bei Mikrobauteilen kann eine kleine Zeichnungsänderung so viel kosten wie das ursprüngliche Rüsten.
  • Nachfolgeprozesse. Passivieren, Eloxieren, Elektropolieren, Wärmebehandlung und Beschichtungen werden oft extern vergeben. Jeder Schritt verlängert die Lieferzeit und erhöht Transport- und Handlingrisiken bei sehr kleinen Teilen.
  • Spezialverpackung. Einzel-Trays, Reinraumbeutel oder Röhrchen für Stifte kosten Geld und Platz. Schüttgutverpackung ist günstiger, kann aber die Teile beschädigen.
  • Fracht und Zölle. Mikrobauteile sind leicht, daher ist Luftfracht erschwinglich, doch Zölle und Abfertigungsgebühren fallen bei jeder Sendung an. Gebündelte Lieferungen sparen oft mehr als ein niedrigerer Stückpreis.
  • Wareneingangsprüfung bei Ihnen. Wenn Sie jedes Los erneut messen müssen, weil den Berichten des Lieferanten nicht zu trauen ist, gehören diese Kosten zur Lieferantenwahl.
  • Ausschuss und Requalifizierung. Ein günstigerer Betrieb, dessen Los durchfällt, kostet Sie Zeit, einen neuen Testauftrag und manchmal einen verzögerten Produktanlauf.
Versteckte Kosten Typischer Auslöser Wie sich das begrenzen lässt
Neues Rüsten und neuer Erstmusterprüfbericht Zeichnungsrevision nach der Bestellung Kritische Merkmale vor der Serienbestellung einfrieren
Verzögerungen bei externer Veredelung Beschichtung oder Passivieren außerhalb des Betriebs Fragen, wer es ausführt, und in die Lieferzeit einrechnen
Wareneingangsprüfung Schwache oder fehlende Berichte des Lieferanten Methoden und Berichtsformat vorab vereinbaren
Requalifizierung Lieferantenwechsel nach Problemen Vor der Serienzusage einen Testauftrag fahren

Typische Muster zur Orientierung, keine vollständige Liste.

Wenn sich zwei Angebote unterscheiden, prüfen Sie, ob diese Positionen enthalten, ausgeschlossen oder schlicht nicht erwähnt sind. Der niedrigste Stückpreis ist nicht immer der niedrigste Preis pro gelieferter Gutteil.

Angaben in der Anfrage, die Angebote vergleichbar machen

Wenn Angebote für dasselbe Teil um den Faktor drei auseinanderliegen, haben die Betriebe meist Unterschiedliches angenommen. Geben Sie in der Anfrage (RFQ) Folgendes an:

  1. STEP-Modell und PDF-Zeichnung.
  2. Werkstoffgüte und Norm.
  3. Stückzahlen in zwei oder drei Stufen sowie den Jahresbedarf.
  4. Engste Toleranz und das erwartete Prüfverfahren.
  5. Erforderliche Dokumentation: Erstmusterprüfbericht, CoC, Werkszeugnisse.
  6. Kantenzustand, Oberflächenbeschaffenheit und gegebenenfalls Beschichtung.
  7. Lieferbedingungen, etwa EXW ab Betrieb oder DDP.

Micropartz ist ein Vermittlungsservice. Wir senden eine vollständige Anfrage an bis zu 3 Betriebe, die zu Ihrem Verfahren, Werkstoff und Ihren Toleranzen passen, und antworten innerhalb von 24 Geschäftsstunden. Käufer zahlen nichts und bestellen direkt beim Betrieb. Wenn Ihre Zeichnung bereit ist, senden Sie eine Anfrage. Typische Toleranzen für die Planung finden Sie in der Referenz zu Toleranzen und Werkstoffen.

Häufig gestellte Fragen

Warum ist ein winziges Teil so teuer, obwohl es kaum Material verbraucht?

Weil der Preis von Maschinenzeit, Rüsten, kleinen Werkzeugen mit Verschleiß und Bruch sowie vom Aufwand für Messen, Entgraten, Reinigen und Verpacken kaum sichtbarer Teile bestimmt wird. Das Material macht meist nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten aus.

Wie hoch ist der Anteil der Prüfung an den Kosten eines Mikrobauteils?

Das hängt von Toleranzen und Dokumentation ab. Bei Teilen mit mehreren Merkmalen von ±0.005 mm und einem vollständigen Erstmusterprüfbericht kann die Prüfzeit bei den ersten Losen der Bearbeitungszeit entsprechen. Bei Teilen mit weiten Toleranzen ist der Anteil gering.

Wie lässt sich ein Angebot für Mikrozerspanung am schnellsten senken?

Prüfen Sie, welche Toleranzen wirklich funktionsrelevant sind. Nicht funktionale Merkmale auf ±0.02 mm oder eine Allgemeintoleranzklasse zu lockern, Innenecken mit Radien zu versehen und realistische Stückzahlen anzugeben, spart meist mehr als ein Lieferantenwechsel.

Warum unterscheiden sich Angebote für dasselbe Mikrobauteil so stark?

Betriebe wählen unterschiedliche Verfahren (Langdrehautomat, CNC-Drehmaschine, Mikrofräsmaschine), setzen unterschiedlichen Prüfaufwand an und bepreisen das Risiko bei unvollständiger Anfrage (RFQ) verschieden. Eine vollständige Anfrage verringert die Streuung.

Geprüft anhand von

  • ISO 2768-1:1989, General tolerances for linear and angular dimensions
  • ISO 286-1:2010, ISO code system for tolerances on linear sizes
  • Wikipedia: Engineering tolerance

Die Zahlen in diesem Ratgeber sind typische Werte zur Orientierung. Die Zeichnung, das Werkstoffzeugnis und der vermittelte Betrieb legen die tatsächlichen fest.

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