CNC-bearbeitete Profile für Prototypenmengen in der Automobilindustrie
Ein führendes Automobilunternehmen entwickelte einen neuen mechanischen Querschnitt für ein Fahrzeuggetriebe. Bevor sich das Unternehmen zu einer Jahresbestellung von 15 Tonnen verpflichtete, musste das Engineering-Team einen Proof of Concept mit 50 kg Prototypenmaterial durchführen und dabei Form, geometrische Toleranzen, Verschleiß und Materialeignung in der realen Anwendung prüfen. Die Mindestbestellmenge für Warmwalzen oder Kaltziehen lag bei 5 Tonnen, wodurch beide Fertigungswege für eine Prototypenserie dieser Größe nicht infrage kamen. Montanstahl fertigte den Querschnitt aus Edelstahl AISI 321 mittels CNC-Bearbeitung und lieferte 50 kg mit den geforderten engen Maßtoleranzen zu Kosten, die 60 bis 90 Prozent unter den Alternativen für die Serienproduktion lagen. Der Proof of Concept wurde erfolgreich abgeschlossen und der Kunde ging anschließend zu jährlichen Serienbestellungen über.
Das MOQ-Problem: Wenn 50 kg benötigt werden und 5 Tonnen die Mindestmenge sind
Warmwalzen und Kaltziehen sind effiziente Fertigungsverfahren für Struktur- und Präzisionsprofile in größeren Stückzahlen. Beide Verfahren sind jedoch mit Mindestbestellmengen verbunden, die sie für Prototypen und Entwicklungslose ungeeignet machen. Eine Walzkampagne für ein kundenspezifisches Profil erfordert die Vorbereitung der Werkzeuge, die Prozessqualifizierung und eine Mindestlaufmenge, wodurch Mengen unter 3 bis 5 Tonnen für den Hersteller unwirtschaftlich werden. Für ein Engineering-Team, das lediglich 50 kg benötigt, um einen Querschnitt in der realen Anwendung zu validieren, bevor es sich zu größeren Volumina verpflichtet, stehen diese Produktionswege daher praktisch nicht zur Verfügung. Die CNC-Bearbeitung aus Standard-Stabmaterial hat dagegen keine wirksame Mindestmenge: Die Rüstkosten sind gering, die Lieferzeit ist kurz und die erreichbaren Toleranzen entsprechen denen einer Walzproduktion oder übertreffen sie sogar. Bei Losgrößen zwischen 50 kg und 150 kg liefert die Bearbeitung dasselbe Material zu 60 bis 90 Prozent niedrigeren Kosten als die Alternativen.
AISI 321, ±0,08 mm Höhentoleranz, 3.600 mm Stablänge, EU-Ursprung
Der Getriebequerschnitt wurde aus Edelstahl AISI 321 (1.4541) mit EU-Ursprung gefertigt, einem titanstabilisierten austenitischen Edelstahl, der sich für Anwendungen eignet, bei denen Beständigkeit gegen Sensibilisierung und gute mechanische Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich erforderlich sind. Die Maßtoleranzen wurden bei der Höhe auf ±0,08 mm und bei der Dicke auf ±0,04 mm eingehalten und entsprachen damit den Anforderungen an ein Präzisionsbauteil in einem Getriebesystem. Die Stablänge betrug 3.600 mm. Die Querschnittsgeometrie wurde im Rahmen einer aktiven technischen Beratung gemeinsam mit dem Engineering-Team des Kunden festgelegt. Dabei wurden vor Produktionsbeginn die Machbarkeit verschiedener Profilformen und die jeweils erreichbaren Toleranzen geprüft. Das Ergebnis war eine Prototypencharge innerhalb der Spezifikation, mit der der Kunde sein Validierungsprogramm abschließen und die jährliche Serienbestellung bestätigen konnte.
Anwendungsbereich
Dieser Anwendungsfall gehört zum Bereich CNC-Bearbeitung von Montanstahl, in dem CNC-gefertigte kundenspezifische Profile die Lücke zwischen Standard-Stabmaterial und Serienproduktion schließen. Die Lösung richtet sich an Kunden, die kleine Mengen präziser Sonderprofile für Tests, Validierung oder Kleinserien benötigen. Besonders in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau und in der Präzisionsfertigung tritt das MOQ-Problem regelmäßig bei der Entwicklung neuer Komponenten aus Sonderwerkstoffen auf. Die CNC-Bearbeitung von Montanstahl bietet ab 50 kg einen technisch und wirtschaftlich tragfähigen Fertigungsweg für Prototypen und Vorserien, mit der Möglichkeit, auf gewalzte oder gezogene Produktion umzusteigen, sobald die Jahresmengen die Investition rechtfertigen. Kundenspezifische Profile können in der benötigten Werkstoffgüte hergestellt und mit vollständiger Materialrückverfolgbarkeit gemäß den Anforderungen an EU-Ursprung geliefert werden.