Ein Redesign zur Kostensenkung ändert Zeichnung, Werkstoff oder Verfahren eines Zerspanungsteils, damit der Preis sinkt und das Teil seine Funktion behält. Die Hebel sind offenere Toleranzen, ein besser zerspanbarer Werkstoff, weniger Aufspannungen, ein Ausgangsmaß näher am Fertigteil und ein anderes Fertigungsverfahren; jeder Hebel tauscht eine Einsparung gegen ein bestimmtes Risiko.
Was ist ein Redesign zur Kostensenkung bei Zerspanungsteilen?
Ein Redesign beginnt bei der Funktion. Für jedes Element fragen Sie, was es tut, was die Zeichnung von ihm verlangt und ob diese Forderung über das hinausgeht, was die Funktion braucht. EN 12973:2020 ist die europäische Norm zum Value Management, der Disziplin hinter dieser Frage, und beschreibt, wie Organisationen sie planen und anwenden.
Die Zerspanungskosten folgen der Hauptzeit, den Werkzeugen, der Handhabung, der Prüfung und dem Werkstoff. Eine Anforderung, an der nichts hängt, erhöht einen dieser Posten ohne Gegenwert. Das Redesign streicht solche Anforderungen oder ersetzt einen teuren Weg, eine echte Anforderung zu erfüllen.
Dieser Artikel nennt die Richtung jedes Effekts, keine Prozentzahl. Einsparungen hängen von Teil, Maschine, Werkstoff und Stückzahl ab; keine Norm und keine Behörde veröffentlicht eine allgemeine Zahl. Die Zahlen unten stammen aus Normen oder aus Geometrie, die wir daraus gerechnet haben.
Welche Hebel senken die Kosten, und welches Risiko tragen sie?
Tabelle 1. Hebel, Kostenwirkung und Risiko bei Zerspanungsteilen
| Hebel | Kostenwirkung | Hauptrisiko | Prüfung vor der Freigabe |
|---|---|---|---|
| Offenere Toleranz an funktionslosen Elementen | Weniger Schlichtschnitte, weniger Messen | Passung, Dichtung oder Ausrichtung versagt bei der Montage | Toleranzkette der Baugruppe |
| Rauheit nur dort angegeben, wo sie zählt | Der Schlichtschnitt ist nicht mehr Standard | Verschleiß oder Leckage an einer Funktionsfläche | Welche Flächen dichten, gleiten oder tragen |
| Automatenstahl oder leichter zerspanbarer Werkstoff | Kürzere Hauptzeit, weniger Werkzeugverschleiß | Korrosion, Schweißeignung, Festigkeit oder Freigabe ändern sich | Werkstofffreigabe und Zertifikatstyp |
| Ausgangsmaß näher am Fertigteil | Weniger Werkstoff gekauft und abgetragen | Maß nicht am Lager, oder Geradheit geht in dünner Stange verloren | Stangen- und Plattenmaße, die die Werkstatt vorhält |
| Weniger Aufspannungen | Weniger Handhabung, weniger Bezugswechsel | Lagetoleranz zwischen Flächen wird schwieriger | Bezugssystem und Lagetoleranzen |
| Anderes Verfahren, etwa Blech statt Fräsen | Niedrigerer Stückpreis bei passender Stückzahl | Werkzeugkosten; andere Toleranzklasse und anderes Material | Break-even-Stückzahl, Allgemeintoleranznorm |
Quelle: Einschätzung von Ertaş Engineering zu den Wirkungsrichtungen; die Normen sind in den Abschnitten unten benannt.
Zwei der sechs Zeilen brauchen selten mehr als eine Zeichnungsänderung: Toleranz und Rauheit. Werkstoff, Ausgangsmaß und Verfahren erreichen auch Einkauf, Zertifikate und Werkzeuge. Fangen Sie mit diesen beiden an.
Wie weit dürfen Sie eine Toleranz öffnen?
Beginnen Sie bei der Allgemeintoleranz. ISO 2768-1:1989 kennt vier Klassen (f, m, c und v), davon drei übliche, und der Schritt zwischen ihnen ist groß. Unser Netzwerk fertigt standardmäßig nach ISO 2768-m, enger, wo die Zeichnung es vorgibt. Eine Zeichnung mit Klasse f oder mit einer Einzeltoleranz an jedem Maß entfernt sich von dieser Vorgabe. ISO 2768-1 ist zur Überarbeitung angemeldet; die Ausgabe von 1989 gilt so lange weiter.
Tabelle 2. Grenzabmaße nach ISO 2768-1 für Längenmaße und Bandbreite, in mm
| Nennmaßbereich | Klasse f | Klasse m | Klasse c | Band m → c |
|---|---|---|---|---|
| über 6 bis 30 | ±0,1 | ±0,2 | ±0,5 | 0,4 → 1,0 |
| über 30 bis 120 | ±0,15 | ±0,3 | ±0,8 | 0,6 → 1,6 |
| über 120 bis 400 | ±0,2 | ±0,5 | ±1,2 | 1,0 → 2,4 |
Quelle: ISO 2768-1:1989, Tabelle 1. Bandbreite = doppeltes Grenzabmaß. Die letzte Spalte ist unsere Rechnung. Details im Artikel zu ISO 2768.
Bei 50 mm Länge darf ein Teil in Klasse c um 1,6 mm variieren, in Klasse m um 0,6 mm: ein Band, das 2,7-mal breiter ist. Das ist eine Rechnung, keine Einsparung. Klasse c gilt für Elemente, deren Maß keine Rolle spielt, etwa eine Freikante oder einen Ausschnitt. Funktionale Maße eines Teils behalten ihre Einzeltoleranz.
Hat ein Element eine Einzeltoleranz, bestimmt der IT-Grad nach ISO 286-1:2010 die Breite ihres Bands. Für 18 bis 30 mm beträgt die Normtoleranz 21 µm in IT7, 52 µm in IT9 und 130 µm in IT11. Ein unkritischer Sitz, der von IT7 auf IT9 wandert, wird 2,5-mal breiter. ISO 286-1 wurde 2026 bestätigt.
Rauheit funktioniert genauso. Tragen Sie sie nach ISO 21920-1:2021 ein, die ISO 1302:2002 ersetzt hat, und nur an Flächen, die dichten, gleiten oder eine Last tragen. Ein Rauheitswert an jeder Fläche macht den Schlichtschnitt zur Vorgabe für das ganze Teil.
Kann ein besser zerspanbarer Werkstoff den Preis senken?
Manchmal. ISO 683-4:2016, 2022 bestätigt, legt Lieferanforderungen für Automatenstähle in drei Gruppen fest: für Teile ohne Wärmebehandlung, zum Einsatzhärten und zum Vergüten. Automatenstähle werden hergestellt, damit sie sich leichter zerspanen lassen; den Gewinn bestätigt die Werkstatt am konkreten Teil. Sie sind mit der Sorte, die sie ersetzen, nicht austauschbar, und die zugesetzten Elemente verändern andere Eigenschaften.
Edelstahl zeigt den Tausch deutlich. Automatenstahl 1.4305 (303) enthält 0,15 bis 0,35 % Schwefel, nach dem Datenblatt eines Lieferanten. Dasselbe Datenblatt nennt eine geringere Korrosionsbeständigkeit als bei Sorte 304, Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridhaltiger Umgebung über 60 °C und schlechte Schweißeignung. Ein Teil, das Chloride sieht oder nach dem Zerspanen geschweißt wird, sollte bei 1.4301 bleiben. Für Stabstahl aus Edelstahl ist EN 10088-3:2023 die aktuelle Liefernorm, in Deutschland als DIN EN 10088-3:2024-04 übernommen; ein Überarbeitungsentwurf mit Stand 2026-12 ist bereits gelistet.
Ein Werkstoffwechsel muss vier Prüfungen bestehen: die mechanischen Eigenschaften gegen den Lastfall, die Korrosion in der realen Umgebung, Schweißen oder Wärmebehandlung nach dem Zerspanen und die Werkstofffreigabe des Kunden.
Wie verändern Rohteilmaß und Aufspannungen den Zerspanungsaufwand?
Der abgetragene Werkstoff ist das Rohteilvolumen minus dem Fertigvolumen. Bei einem runden Drehteil aus Stange zeigt sich der Effekt in wenigen Zeilen Geometrie. Nehmen Sie ein Teil mit 50 mm Durchmesser und 80 mm Länge.
Tabelle 3. Zerspanvolumen für ein Drehteil Ø50 × 80 mm aus zwei Stangendurchmessern (Rechnung)
| Stangendurchmesser, mm | Stangenvolumen, mm³ | Abgetragenes Volumen, mm³ | Änderung des Abtrags |
|---|---|---|---|
| 65 | 265.465 | 108.385 | — |
| 60 | 226.195 | 69.115 | −36 % |
Quelle: Rechnung von Ertaş Engineering, V = π/4 × d² × 80 mm; das Fertigteil ist als glatter Zylinder Ø50 × 80 mm vereinfacht.
Die Einsparung entsteht nur, wenn die kleinere Stange am Lager ist und das Fertigteil hineinpasst. Fragen Sie die Werkstatt, welche Maße sie vorhält, bevor Sie einen Durchmesser um wenige Millimeter kürzen. Die Regeln zu Eckenradius, Taschentiefe und Wandstärke beim Fräsen stehen unter DFM beim CNC-Fräsen; dort lohnt der nächste Blick.
Aufspannungen folgen derselben Logik. Jede Fläche, die der Fräser nicht erreicht, braucht eine weitere Spannung und ein weiteres Bezugssystem. Ein Element auf eine bereits bearbeitete Fläche zu legen spart eine Aufspannung. Das Risiko ist eine Lagetoleranz zwischen Elementen, die nun auf verschiedenen Flächen sitzen; prüfen Sie zuerst das Bezugssystem.
Ist die Geometrie der Kostentreiber, wechseln Sie das Verfahren. Ein Winkel, der aus dem Vollen gefräst wird, lässt sich flach zuschneiden und aus Blech biegen. Verfahrenswahl beschreibt den Break-even zwischen Werkzeugkosten und Stückpreis. Unsere Konstruktionsunterstützung prüft Zeichnungen auf solche Änderungen, bevor sie in die Werkstatt gehen.
Wie geben Sie ein Redesign für ein Serienteil frei?
Ein Redesign an einem Serienteil ist eine technische Änderung, und der Kunde, dem die Zeichnung gehört, gibt sie frei. Schicken Sie die Änderung als geänderte Zeichnung mit einem Änderungsvermerk, der auflistet, was sich geändert hat und warum. Lassen Sie sich vom Lieferanten schriftlich bestätigen, dass sich sonst nichts verschoben hat.
Klären Sie den Nachweis vor der Serie: eine Erstmusterprüfung auf der neuen Revision, wie in Erstmusterprüfung nach AS9102, oder die PPAP-Unterlagen, die Ihre Qualitätsvereinbarung nennt. Halten Sie die alte Revision verfügbar, bis die neue freigegeben ist, damit Sie bei fehlgeschlagenen Ersten Teilen zurückfallen können.
Ändern Sie an kritischen Teilen immer nur einen Hebel. Wenn Toleranz, Werkstoff und Verfahren gleichzeitig wechseln, lässt sich eine fehlgeschlagene Erstmusterprüfung keiner Ursache zuordnen.
Häufige Fragen
- Was ist ein Redesign zur Kostensenkung?
- Eine Änderung an Zeichnung, Werkstoff oder Verfahren eines bestehenden Teils, die den Preis senkt, während das Teil seine Funktion behält. Sie beginnt bei der Funktion jedes Elements und streicht dann Anforderungen, an denen nichts hängt.
- Welche Änderung kostet am wenigsten Aufwand?
- Eine Anforderung zu streichen, die keine Funktion braucht, etwa eine Toleranz oder einen Rauheitswert auf einer Freifläche. Eine solche Änderung betrifft nur die Zeichnung. Werkstoff- und Verfahrenswechsel berühren zusätzlich Zertifikate, Werkzeuge und Freigaben.
- Wie viel bringt eine offenere Toleranz?
- Keine Norm nennt einen Prozentsatz, weil die Einsparung von Teil, Maschine und Werkstatt abhängt. Was eine Norm liefert, ist die Breite des Bands: Bei 50 mm Länge erlaubt ISO 2768 in Klasse c ein Band von 1,6 mm gegen 0,6 mm in Klasse m, also 2,7-mal breiter.
- Ist Automatenstahl ein sicherer Ersatz für einen Standardstahl?
- Nur nach einer Prüfung. ISO 683-4 deckt Automatenstähle für Teile ab, die nicht wärmebehandelt, einsatzgehärtet oder vergütet werden, doch der zugesetzte Schwefel verändert andere Eigenschaften. Automatenstahl 1.4305 ist zum Beispiel weniger korrosionsbeständig als 304 und lässt sich schlecht schweißen.
- Braucht ein geändertes Teil eine neue Erstmusterprüfung?
- Behandeln Sie es als ja, wenn sich Form, Passung, Funktion, Werkstoff oder Verfahren ändern, und klären Sie den Umfang mit Ihrem Kunden. Welche Unterlagen fällig sind, entscheidet die Qualitätsvereinbarung des Kunden.
Quellen
- EN 12973:2020, Value Management (EVS, nationales CEN-Mitglied)
- ISO 2768-1:1989, Lebenszyklus: veröffentlicht am 02.11.1989, Stufe 90.92, Überarbeitungsprojekt gelistet (ISS, nationales ISO-Mitglied)
- ISO 2768-1, Grenzabmaße für Längenmaße, Klassen f, m, c (Tabelle bei AmesWeb)
- ISO 286-1:2010, ISO-Katalog, Status 90.93, bestätigt am 19.06.2026
- ISO 286-1:2010, Grundtoleranzgrade IT6 bis IT11 (Tabelle auf Wikipedia)
- ISO 8015:2011, GPS-Grundlagen, bestätigt am 10.12.2021 (ISO-Katalog)
- Hüllbedingung und die ISO-8015-Vorgabe, dass das Maß unabhängig von der Form gilt (GD&T Basics)
- ISO 21920-1:2021, Lebenszyklus: veröffentlicht am 20.12.2021, ersetzt ISO 1302:2002 (ISS, nationales ISO-Mitglied)
- ISO 683-4:2016, Automatenstähle, Status 90.93, bestätigt am 26.01.2022 (ISO-Katalog)
- DIN EN 10088-3:2024-04, Stabstahl aus Edelstahl, aktuell, ersetzt DIN EN 10088-3:2014-12 (DIN Media)
- Edelstahl 1.4305 / 303 als Stabstahl: Schwefel 0,15–0,35 %, geringere Korrosionsbeständigkeit als 304, Schweißeignung (Datenblatt Aalco)
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