Für die Fertigung optimieren: wo der Stückpreis wirklich sitzt

Bei einer Serie zählt jede Minute Bauzeit und jedes Gramm Material mal der Stückzahl. Ein paar Entscheidungen in der Konstruktion drücken den Stückpreis merkbar.

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CategorieSerienfertigung

Am meisten holst du aus der Ausrichtung, aus einem gut gefüllten Bauraum und aus weniger Stützstruktur: das senkt Bauzeit und Nachbearbeitungszeit und drückt den Stückpreis indikativ um 18 bis 60 %. Bei einem Teil fällt ein bisschen zusätzliche Bauzeit nicht auf. Bei einer Serie wird dasselbe bisschen mit der Stückzahl vervielfacht.

Die größten Preisfaktoren sind nicht das Material, sondern die Bauzeit und die Nachbearbeitungszeit. Fast der ganze Gewinn steckt darin, Bauzeit, Stützen und Handarbeit zu senken. Die Rüstzeit fällt dazu je Bauplatte an und nicht je Teil, also zahlt sich ein voll belegter Bauraum doppelt aus.

Was Konstruktionsentscheidungen bringen (indikativ)

Größenordnungen aus der Praxis — keine Zusage.

Volumen −80 % (hohler konstruiert)

−50–60 % Kostenweniger Material und Zeit

Selbsttragend bis rund 45°

−50 % Nachbearbeitungszeitweniger Stützstruktur wegputzen

Bessere Ausrichtung

rund −18 % Kostenweniger Bauhöhe und Stützstruktur

Teile zusammenlegen

weniger Montageein Druck statt einer Baugruppe

Die Entscheidungen, die am meisten bringen

Ausrichtung: Wie das Teil auf der Bauplatte steht, bestimmt Bauhöhe, Stützstruktur und Festigkeit auf einmal.
Bauraum füllen: Mehrere Teile klug auf eine Bauplatte legen nutzt die geteilte Maschinenzeit besser.
Weniger Stützstruktur: Stützen kosten Material, Bauzeit und Handarbeit. Flächen bis rund 45° tragen sich selbst.
Teile zusammenlegen: Was früher mehrere Teile waren, geht manchmal als ein Stück.
Wandstärke: Die Festigkeit sitzt in den Außenwänden, nicht in der Füllung.

Mit der Stützstruktur im Kopf konstruieren

Ein Überhang, der steiler als rund 45° gegenüber der Senkrechten absteht, braucht beim Drucken eine Stützstruktur, und die kostet dreifach: Material, Bauzeit und Handarbeit zum Entfernen. Die Handarbeit ist dabei oft der größte Posten — ein Teil so umzukonstruieren, dass die Flanschen selbsttragend sind, kann die Nachbearbeitungszeit halbieren.

Praktisch heißt das: ein waagrechtes Loch lieber senkrecht stellen, eine abstehende Nase mit einer Fase abstützen, Deckel und Böden dorthin drehen, wo keine Stütze hin muss.

Teile zusammenlegen — oder aufteilen

Ein Drucker braucht keine Form, also kostet komplexe Geometrie nichts extra. Was traditionell aus mehreren montierten Teilen bestand, geht manchmal als ein Stück — das bekannteste Beispiel ist eine Brennstoffdüse, in der zwanzig Teile zu einem zusammengelegt wurden, bei einem Viertel weniger Gewicht.

Umgekehrt geht es auch: passt ein Teil nicht in den Bauraum, teilen wir es auf und fügen es danach zusammen. Der Bauraum im FDM ist größer als im SLA, große Teile laufen also meist im FDM. Plan die Trennstelle dann selbst mit — eine Passfläche mit Zapfen oder Nut hält besser als eine glatte Klebefuge.

Was heißt den Bauraum füllen?

Den Bauraum füllen heißt, mehrere Teile klug in einem Druck unterzubringen. Die Rüstzeit fällt je Bauplatte an und nicht je Teil — je dichter belegt, desto tiefer die Kosten je Teil.

Wandstärke statt massiv

Die Festigkeit sitzt vor allem in den Außenwänden. Praktisch geht eine Wand im FDM ab rund 0,8 mm, und drei Wände, also rund 1,2 mm, sind eine gängige Balance; belastete Stellen bekommen mehr. Ein Teil massiv zu drucken, wo eine teilweise Füllung reicht, verlängert die Bauzeit und frisst Material.

Halte die Wandstärke dabei möglichst gleichmäßig. Große Sprünge in der Dicke kühlen ungleich ab und ziehen das Teil — bei einer Serie über alle Stück.

Gleiche Ausrichtung, gleiche Eigenschaften

Zwei Teile aus derselben Datei verhalten sich nur dann gleich, wenn sie gleich auf der Bauplatte liegen. Ein gedrucktes Teil ist längs der Schichten stärker als quer dazu, das steht bei Schichtrichtung und Festigkeit. Drehen wir Teil eins und Teil zwanzig unterschiedlich, brechen die beiden unterschiedlich. Bei einer Serie legen wir die Ausrichtung darum einmal fest.

Passungen mit Spiel planen

Zeichne eine Passung nicht auf das exakte Maß, sondern mit Spiel. Richtwert im FDM: rund 0,05–0,15 mm je Seite für einen Presssitz, rund 0,2–0,3 mm je Seite für einen Gleitsitz; mehr dazu bei Maßgenauigkeit und Toleranzen. Eine Passung, die nachgefeilt werden muss, kostet Handarbeit mal der Stückzahl.

Billiger darf die Funktion nicht kosten

Ein Teil günstiger zu machen ist erst ein Gewinn, wenn es noch tut, was es soll. Wir suchen die günstigste Ausführung, die deine Anforderungen erfüllt. Die kostenoptimale Ausrichtung ist dabei nicht immer die festigkeitsoptimale — diese Abwägung treffen wir gemeinsam.

Nachbearbeitung von vornherein einrechnen

Nachbearbeitung ist Handarbeit und darum der Posten, der bei einer Serie am stärksten mitwächst. Schleifen, Grundieren und Lackieren kosten Zeit je Teil, und die lässt sich nicht über die Bauplatte teilen. Überleg dir früh, welche Fläche wirklich glatt sein muss. Beim Material gilt dasselbe: ein Teil, das in PLA oder PETG gut geht, braucht kein teureres und langsamer druckendes PC.

Das musst du nicht allein machen. Sag, was das Teil können muss und welche Stückzahl du im Kopf hast, dann denken wir bei Ausrichtung und Bauraum mit. Am liebsten bekommen wir eine STEP-Datei — wie du Dateien hochlädst, steht dort. Solche Optimierungen gehören vor die Konstruktionsfreigabe. An Betriebe in Oberösterreich und der Steiermark liefern wir von Linz aus, auf Rechnung.