CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung (Computerized Numerical Control) bezeichnet die rechnergesteuerte spanende Fertigung mit geometrisch bestimmten Schneiden auf Werkzeugmaschinen, die per CAD/CAM-Programm angesteuert werden. Sie fällt in der Hauptgruppe 3 Trennen nach DIN 8580, die Fertigungsverfahren in sechs Hauptgruppen gliedert: Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaften ändern. Innerhalb des Trennens werden Drehen (DIN 8589-1), Fräsen (DIN 8589-3) und Schleifen (DIN 8589-11) als Hauptverfahren der spanenden CNC-Fertigung normiert.

Detaillierte Erklärung

Moderne 5-Achs-Bearbeitungszentren erreichen Positioniergenauigkeiten von plus/minus 0,005 mm und Wiederholgenauigkeiten von 0,002 mm, was sie für Aerospace-Bauteile aus Titan Ti-6Al-4V oder Nickelbasislegierung Inconel 718 qualifiziert. Stundensätze in der DACH-Lohnfertigung liegen 2024 für 3-Achs-Bearbeitung typischerweise zwischen 65 und 95 Euro, für 5-Achs-Simultanbearbeitung zwischen 110 und 165 Euro pro Maschinenstunde. Polnische und tschechische Lohnfertiger unterbieten diese Sätze um 30 bis 45 Prozent, türkische Anbieter um bis zu 55 Prozent. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) und der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) erfassen die Branchendaten, der deutsche Werkzeugmaschinenexport lag 2023 bei rund 9,8 Milliarden Euro.

Hauptanwendungen sind Aerospace (Strukturteile, Triebwerkskomponenten nach AS9100), Medizintechnik (Implantate aus Titan Grade 23), Automotive-Prototypen, Werkzeug- und Formenbau sowie Verteidigungstechnik. Bei Großserien dominieren Drehzentren mit Stangenlader, bei Einzelteilen und Kleinserien 5-Achs-Bearbeitungszentren mit Palettenwechsler.

Praxisbeispiel (konkretes Einkaufsszenario)

Ein Hersteller medizinischer Instrumente aus Tuttlingen benötigt 1.800 Implantatschrauben pro Jahr aus Titan Grade 23 mit Toleranzen plus/minus 0,01 mm auf dem Gewinde. Die Schraube hat 26 Millimeter Länge und 4,2 Millimeter Durchmesser, Bearbeitungszeit liegt bei 8 Minuten pro Stück auf einem CNC-Drehzentrum. Drei Lohnfertiger werden angefragt. Anbieter A im Schwarzwald bietet 18,90 Euro pro Stück bei Stundensatz 92 Euro. Anbieter B in Tschechien bietet 11,40 Euro bei Stundensatz 58 Euro plus 6 Wochen Lieferzeit gegenüber 10 Tagen bei A. Anbieter C aus Polen liegt bei 13,80 Euro, allerdings ohne ISO 13485 Zertifizierung für Medizintechnik.

Die Einkaufsabteilung priorisiert Anbieter A wegen ISO-13485-Zertifizierung, Lieferzeit und der geforderten Rückverfolgbarkeit nach EN 10204 3.1. Bei höheren Stückzahlen ab 8.000 Teilen pro Jahr würde Anbieter B als zertifizierter Zulieferer wirtschaftlich werden, was im Kontrakt als Volumen-Trigger vermerkt wird.

Typische Fehler & Verhandlungskontext

Erster Fehler ist die fehlende Spezifikation der Programmieraufwandskosten. Erstprogrammierung und Nullpunkteinrichtung können bei komplexen 5-Achs-Teilen 8 bis 40 Stunden Einrichtaufwand kosten, was bei Kleinserien den Stückpreis dominiert. Die getrennte Ausweisung als Einmal-NRE (Non-Recurring Engineering) verhindert Überzahlung bei Folgeaufträgen. Zweiter Punkt ist die Werkstoffbeistellung. Bei teuren Werkstoffen wie Inconel 718 (rund 85 Euro pro Kilogramm) oder Titan Grade 5 (60 bis 95 Euro pro Kilogramm) lohnt die Materialbeistellung durch den Kunden, da Lohnfertiger 8 bis 20 Prozent Materialaufschlag rechnen. Dritter Fehler ist die Vernachlässigung der Spanvolumen-Kosten. Bei Aerospace-Frästeilen aus Titan kann das Buy-to-Fly-Verhältnis 12:1 erreichen, das heißt 92 Prozent des Materials werden zerspant. Hier ist Near-Net-Shape-Vorprodukt (Schmiederohling) deutlich wirtschaftlicher. Vierter Punkt ist die Werkzeugkosten-Frage bei Sonderwerkzeugen. PKD-Sonderwerkzeuge für Aluminium kosten 800 bis 3.500 Euro, ihre Standzeit muss vertraglich geregelt werden, da der Lohnfertiger sonst die Werkzeugkosten in den Stundensatz einrechnet. Bei langfristigen Rahmenverträgen empfiehlt sich eine Stundensatz-Indexierung an den VDMA-Tarif-Index oder die DESTATIS-Lohnstückkosten-Reihe Verarbeitendes Gewerbe.

Verwandte Begriffe

CNC-Bearbeitung ist der spanende Komplementärprozess zu [[stanztechnik]], [[schmiedeteile]], [[druckgussteile]], [[spritzgussteile]] und [[additive-manufacturing]]. Häufig in Kombination mit [[schweissbaugruppen]] sowie nachgelagert mit [[waermebehandlung]] und [[oberflaechenbehandlung]]. Qualitätsseitig greifen [[toleranzen-din-iso-2768]] und [[werkstoffpruefung]].