Leitfaden zur CNC-Bearbeitungskonstruktion: So maximieren Sie die Ergebnisse (mit Honscns Expertenvorteil)

Wichtige Designprinzipien zur Maximierung der CNC-Ergebnisse

CNC-Maschinen sind leistungsstark, aber keine Zauberei. Die Art und Weise, wie Sie Ihr Teil gestalten, hat direkten Einfluss darauf, wie einfach (oder schwierig) die Bearbeitung ist, wie viel es kostet und wie gut es funktioniert. Hier sind die grundlegenden Regeln, die Sie beachten sollten:

1. Wählen Sie Materialien, die Leistung und Bearbeitbarkeit in Einklang bringen

Der erste Schritt bei jedem CNC-Projekt ist die Auswahl des richtigen Materials – und dabei geht es nicht nur um Festigkeit oder Haltbarkeit. Sie müssen auch darüber nachdenken, wie leicht sich das Material schneiden, bohren und formen lässt (das ist die „Bearbeitbarkeit“).

• Aluminium (6061, 7075) : Leicht, günstig und super einfach zu bearbeiten. Ideal für Halterungen, Gehäuse oder Teile, bei denen es auf das Gewicht ankommt (wie Drohnen oder Unterhaltungselektronik). Einziger Nachteil: Es ist nicht so stabil wie Stahl und daher nicht für schwere Lasten geeignet.

• Edelstahl (304, 316) : Korrosionsbeständig und robust, aber schwieriger zu bearbeiten (was höhere Kosten und längere Lieferzeiten bedeutet). Verwenden Sie ihn für Teile, die Feuchtigkeit (wie Schiffskomponenten) oder hohen Temperaturen (wie Motorteile) standhalten müssen.

• Kunststoffe (ABS, Nylon, PEEK) : ABS ist günstig und eignet sich hervorragend für Prototypen; Nylon ist robust und verschleißfest (gut für Zahnräder); PEEK ist hitzebeständig, aber teuer (ideal für medizinische oder Luft- und Raumfahrtteile).

Profi-Tipp : Übertreiben Sie es nicht mit der Materialverarbeitung. Ein Kunde kam zu uns und wollte Titan für eine einfache Sensorhalterung verwenden – Titan ist zwar stabil, aber auch dreimal teurer in der Bearbeitung als Aluminium. Wir haben Aluminiumproben getestet, und es funktionierte genauso gut. Sie sparten 40 % Material- und Bearbeitungskosten.

Honscns Vorteil : Unsere Materialexperten unterstützen Sie bei der Auswahl der richtigen Option für Ihr Projekt. Wir haben über 20 gängige Materialien auf Lager (Aluminium, Edelstahl, ABS usw.) und senden Ihnen gerne kostenlose Muster zum Testen zu, bevor Sie sich entscheiden. Für knifflige Fälle – beispielsweise bei Teilen, die sowohl Festigkeit als auch Flexibilität erfordern – empfehlen wir Ihnen sogar Spezialmischungen (wie glasfaserverstärktes Nylon), die Ihre Anforderungen erfüllen, ohne Ihr Budget zu sprengen.

2. Vereinfachen Sie die Geometrie (ohne die Funktion zu beeinträchtigen)

Komplexe Formen sehen auf dem Papier cool aus, sind für CNC-Maschinen jedoch ein Albtraum. Jede scharfe Ecke, jede tiefe Vertiefung oder jeder Hinterschnitt erhöht den Zeit- und Kostenaufwand und erhöht das Fehlerrisiko. Ziel ist es, Ihr Design einfach zu halten und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Teil seine Aufgabe erfüllt.

• Vermeiden Sie scharfe Innenecken : CNC-Werkzeuge haben abgerundete Spitzen (auch kleine). Für eine „scharfe“ Ecke in Ihrem Design benötigen Sie entweder ein spezielles Werkzeug (das extra kostet) oder einen kleinen Radius. Fügen Sie Innenecken stattdessen einen Radius von 0,5–1 mm hinzu – das ist günstiger und schneller zu bearbeiten.

• Begrenzen Sie tiefe Hohlräume : Ein Hohlraum, der tiefer als das Fünffache seiner Breite ist (z. B. ein 10 mm tiefes Loch mit nur 2 mm Breite), führt zu Vibrationen („Rattern“) des Werkzeugs, was zu rauen Oberflächen oder sogar Werkzeugbrüchen führen kann. Wenn Sie einen tiefen Hohlraum benötigen, fügen Sie einen Entformungswinkel (1–2 Grad) hinzu, damit das Werkzeug den Boden leichter erreichen kann.

• Vermeiden Sie unnötige Hinterschnitte : Hinterschnitte (Vertiefungen unter der Oberfläche eines Teils) erfordern oft Mehrachsenmaschinen oder manuelle Nacharbeit. Ein Kunde entwarf ein Gehäuse mit einem Hinterschnitt für ein elegantes Aussehen. Wir schlugen vor, den Hinterschnitt an die Oberseite des Teils zu verlegen (wo das Werkzeug ihn leicht erreichen konnte), und das Ergebnis sah immer noch großartig aus. Sie sparten 25 % der Bearbeitungszeit.

Honscns Vorteil : Wir bieten für jedes Projekt eine kostenlose Design for Manufacturability (DFM)-Analyse an. Unsere Ingenieure analysieren Ihr 3D-Modell und markieren komplexe, problematische Merkmale. Anschließend schlagen sie einfache Lösungen vor. Ein Kunde für ein Medizinprodukt hatte beispielsweise ein Teil mit drei separaten tiefen Kavitäten. Wir haben es so umgestaltet, dass es eine größere Kavität aufweist und so die Bearbeitungszeit pro Teil um 30 Minuten verkürzt.

3. Toleranzen: Nicht zu viel spezifizieren (das kostet mehr!)

Die Toleranz gibt an, wie stark die Größe eines Teils von Ihrem Entwurf abweichen kann (z. B. ±0,01 mm). Es ist verlockend, für jede Abmessung enge Toleranzen festzulegen, aber die Wahrheit ist: Engere Toleranzen bedeuten langsamere Bearbeitung, höheren Werkzeugverschleiß und höhere Kosten. Die meisten Teile benötigen enge Toleranzen nur für kritische Merkmale – wie z. B. ein Loch, in das eine Schraube passen muss. Für unkritische Merkmale (wie die Kante einer Halterung) können geringere Toleranzen gelten (±0,1 mm oder mehr).

Beispiel : Ein Kunde entwarf ein Kunststoffgehäuse mit einer Toleranz von ±0,02 mm für alle Abmessungen – einschließlich der Außenkanten, die nicht passen mussten. Wir schlugen vor, die Außenkantentoleranz auf ±0,1 mm zu reduzieren. Das Teil funktionierte weiterhin einwandfrei, und die Produktionszeit verkürzte sich um 20 % (was bei einer Bestellung von 500 Stück 3 $ pro Teil einsparte).

Honscns Vorteil : Unsere CNC-Maschinen können Toleranzen von bis zu ±0,001 mm für kritische Merkmale einhalten – wir werden Sie jedoch niemals dazu drängen, für engere Toleranzen zu bezahlen als nötig. Gemeinsam mit Ihnen ermitteln wir, welche Maße unbedingt eng sein müssen und welche flexibler gestaltet werden können. Für einen Kunden aus der Luft- und Raumfahrtindustrie haben wir sogar eine „Toleranzkarte“ erstellt, die kritische Bereiche (wie ein Bolzenloch) und unkritische Bereiche (wie eine dekorative Nut) hervorhebt – der Kunde sparte bei seiner ersten Bestellung 1.200 Dollar.

4. Oberflächenbeschaffenheit: Passen Sie sie an die Aufgabe des Teils an

Die Oberflächenbeschaffenheit (wie glatt oder rau das Teil ist) beeinflusst sowohl das Aussehen als auch die Leistung. Eine polierte Oberfläche (Ra 0,2 μm) sieht bei Konsumgütern gut aus, ist aber für ein Teil, das in einer Maschine versteckt ist (für die eine Standardwalzoberfläche, Ra 1,6 μm, verwendet werden kann), unnötig (und teuer).

• Funktionale Oberflächen : Zahnräder oder Gleitteile benötigen glatte Oberflächen (Ra 0,8–1,6 μm), um die Reibung zu verringern. Teile, die häufig angefasst werden (wie Werkzeuggriffe), benötigen möglicherweise eine strukturierte Oberfläche (Ra 3,2 μm) für mehr Griffigkeit.

• Ästhetische Oberflächen : Wenn das Teil sichtbar ist (z. B. eine Handyhülle), wählen Sie eine polierte oder eloxierte Oberfläche. Eloxieren verleiht Farbe und Korrosionsbeständigkeit – denken Sie jedoch daran, dass es die Dicke um 5–10 μm erhöht (wir helfen Ihnen, Ihr Design entsprechend anzupassen).

Honscns Vorteil : Wir bieten mehr als 10 Oberflächenbehandlungen an, von einfachen Walzoberflächen bis hin zu kundenspezifischer Eloxierung (in jeder Farbe) oder Pulverbeschichtung. Wir beraten Sie auch gerne, welche Behandlung für Ihr Teil sinnvoll ist. Ein Kunde wünschte sich eine polierte Oberfläche für eine versteckte Halterung – wir zeigten ihm ein Muster einer Standardbehandlung, und er war sich sicher, dass diese mehr als ausreichend war. Er sparte 2 Dollar pro Teil und verlor dabei keine Leistung.

Häufige Designfehler, die Sie vermeiden sollten (wir haben sie alle gesehen!)

Selbst erfahrenen Designern unterlaufen Fehler, die CNC-Projekte zum Scheitern bringen. Hier sind die häufigsten Fehler und wie man sie behebt:

Fehler 1: Ignorieren des Werkzeugzugriffs (Ihr Teil ist möglicherweise nicht bearbeitbar)

CNC-Werkzeuge können nicht jede Stelle erreichen. Wenn Sie ein Loch oder einen Schnitt entwerfen, der hinter einem anderen Element verborgen ist, kann das Werkzeug es nicht erreichen. Ein Kunde entwarf beispielsweise eine Kiste mit einem Loch an der Innenseite einer Wand, das nur 5 mm von der Oberseite entfernt war. Das Werkzeug konnte das Loch nicht erreichen, ohne die Oberkante zu berühren. Wir mussten das Loch an die Seite verschieben, wo das Werkzeug es leicht erreichen konnte.

Lösung : Stellen Sie sich beim Entwerfen vor, wie sich das CNC-Werkzeug um das Teil bewegt. Wenn es zu einer Blockade kommt, überarbeiten Sie das Design. Die DFM-Analyse von Honscn erkennt diese Probleme, bevor Sie mit der Bearbeitung beginnen.

Fehler 2: Nachbearbeitungsbehandlungen vergessen (sie erhöhen die Dicke!)

Durch Plattieren, Eloxieren oder Lackieren wird Ihr Teil mit einer dünnen Schicht versehen – normalerweise 5–20 μm. Wenn Sie dies nicht berücksichtigen, passt Ihr Teil möglicherweise nicht. Ein Kunde entwarf einen Metallstift, der in ein 10 mm großes Loch passen musste – er teilte uns nicht mit, dass er ihn plattieren wollte (was 10 μm hinzufügt). Der plattierte Stift war 10,02 mm breit und passte nicht. Wir mussten die Stifte vor dem Plattieren auf 9,98 mm nachbearbeiten – was zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand bedeutete.

Lösung : Informieren Sie Ihren Bearbeitungspartner im Voraus über die Nachbehandlung. Honscn passt Ihre Designabmessungen an, um die Beschichtung oder Eloxierung zu berücksichtigen – keine Nacharbeit erforderlich.

Fehler 3: Wände zu dünn machen (sie brechen bei der Bearbeitung)

Dünne Wände (weniger als 1 mm dick) sind zerbrechlich – sie können sich beim Schneiden mit dem Werkzeug oder durch die Hitze beim Bearbeiten verbiegen oder brechen. Ein Kunde entwarf eine Kunststoffabdeckung mit 0,8 mm dicken Wänden; 30 % der Teile brachen während der Bearbeitung. Wir schlugen vor, die Wände auf 1,2 mm zu verdicken – sie passten immer noch in die Baugruppe, und die Bruchrate sank auf 0 %.

Lösung : Halten Sie die Wandstärke bei Kunststoffen mindestens 1 mm und bei Metallen 0,5 mm ein. Honscn kann dünnwandige Designs mit Prototypen testen, um zu sehen, ob sie haltbar sind – bevor Sie mit der Serienproduktion beginnen.

Honscn's Edge: Gute Designs in großartige Ergebnisse verwandeln

CNC-Konstruktion ist einfacher, wenn Sie einen Partner haben, der sowohl die Technik als auch die Bearbeitung versteht. So geht Honscn über die reine Teileherstellung hinaus und hilft Ihnen, Ihre Ergebnisse zu maximieren:

1. Kostenlose DFM-Analyse (Wir erkennen Probleme vor der Bearbeitung)

Die meisten Werkstätten berechnen für die DFM-Analyse eine Gebühr – wir bieten sie jedoch kostenlos an. Unser Ingenieurteam (mit über 15 Jahren CNC-Erfahrung) überprüft Ihr 3D-Modell oder Ihre Zeichnung und:

• Markieren Sie Designmerkmale, die zu Verzögerungen oder zusätzlichen Kosten führen (wie scharfe Ecken oder tiefe Hohlräume).

• Schlagen Sie Lösungen vor, die die Funktion Ihres Teils erhalten, die Bearbeitung jedoch kostengünstiger machen.

• Wir erstellen sogar ein überarbeitetes 3D-Modell zur Überprüfung für Sie (ohne Aufpreis).

Beispiel : Ein Startup kam mit dem Entwurf für ein Roboterarmgelenk zu uns. Das Modell wies vier separate Hinterschneidungen auf, die jeweils eine individuelle Anpassung erfordert hätten. Unser DFM-Team überarbeitete das Gelenk, um die Hinterschneidungen zu beseitigen, und es funktionierte trotzdem mit dem Roboter. Das Unternehmen sparte 800 Dollar bei der ersten Bestellung von 100 Einheiten und verkürzte die Lieferzeit um eine Woche.

2. Präzisionsbearbeitung, die jedes Mal Ihre Spezifikationen erfüllt

Wir verwenden hochmoderne CNC-Maschinen (Haas, DMG Mori), die monatlich kalibriert werden, um höchste Genauigkeit zu gewährleisten. Unsere 5-Achsen-Maschinen erreichen nahezu jeden Winkel – so können selbst komplexe Teile (wie z. B. eine gebogene Halterung) in einer Aufspannung bearbeitet werden (keine Neupositionierung, keine Fehler).

Wir führen auch prozessbegleitende Prüfungen durch: Alle zehn Teile prüfen wir die Abmessungen mit einer Koordinatenmessmaschine (KMG) mit einer Genauigkeit von ±0,0001 mm. Das bedeutet, Sie erhalten konsistente Teile – keine „guten“ und „schlechten“. Für einen Kunden aus der Medizinbranche lieferten wir 500 winzige Sensorgehäuse mit einer Erfolgsquote von 99,8 % (nur ein Teil wies eine leichte Abweichung auf, die wir kostenlos ersetzten).

3. Schnelle Bearbeitung (auch für Sonderteile)

Wir wissen, dass Termine wichtig sind. Deshalb halten wir:

• Über 50 gängige Materialien auf Lager (Aluminium, Edelstahl, ABS, Nylon).

• Über 100 Standardwerkzeuggrößen einsatzbereit.

Für einfache Teile (wie eine einfache Halterung) können wir Prototypen innerhalb von 24–48 Stunden fertigstellen. Für Sonderanfertigungen (wie ein komplexes Zahnrad) erhalten Sie innerhalb von 3–5 Tagen ein Muster. Ein Kunde hatte einen Notfall: Seine Produktionslinie war ausgefallen, und er benötigte umgehend 20 Ersatzhalterungen. Wir haben sie noch am selben Tag bearbeitet und verschickt – innerhalb von 48 Stunden war die Produktion wieder einsatzbereit.

4. Transparente Preise (keine versteckten Gebühren)

Nichts ist schlimmer, als ein Angebot einzuholen und dann „Zusatzkosten“ für Einrichtung, Werkzeuge oder Inspektion zu erfahren. Bei Honscn beinhalten unsere Angebote alles:

• Materialkosten (die genaue Sorte und Menge zeigen wir Ihnen an).

• Bearbeitungszeit (aufgeschlüsselt nach Rüst- und Betriebszeit).

• Oberflächenveredelungen oder Nachbehandlungen (keine Überraschungen).

• Inspektionskosten (um sicherzustellen, dass Ihre Teile den Spezifikationen entsprechen).

Wir erklären Ihnen sogar, warum bestimmte Kosten anfallen, damit Sie wissen, wofür Sie Ihr Geld ausgeben. Wenn beispielsweise für ein Teil ein Sonderwerkzeug benötigt wird, zeigen wir Ihnen die Werkzeugkosten und wie viele Teile Sie herstellen müssen, um diese Kosten auszugleichen (normalerweise lohnt es sich ab 50 Teilen).

So arbeiten Sie mit Honscn: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Mit Honscn erzielen Sie ganz einfach großartige CNC-Ergebnisse. So funktioniert es:

• Teilen Sie uns Ihr Design mit : Senden Sie uns Ihr 3D-Modell (STL-, STEP- oder SolidWorks-Datei) oder Ihre 2D-Zeichnung. Teilen Sie uns mit, welche Funktion das Teil hat, welches Material Sie sich vorstellen und welche wichtigen Spezifikationen (wie Toleranzen oder Oberflächenbeschaffenheit) erforderlich sind.

• Holen Sie sich Ihren kostenlosen DFM-Bericht : Innerhalb von 24 Stunden senden wir Ihnen einen Bericht mit:

• • Unser Feedback zu Ihrem Design (Korrekturen zur Einsparung von Zeit und Kosten).

• • Ein detailliertes Angebot (ohne versteckte Gebühren).

• • Ein überarbeitetes 3D-Modell (sofern wir Änderungen vorgeschlagen haben).

• Plan genehmigen : Teilen Sie uns mit, ob Sie fortfahren möchten oder Fragen zum DFM-Bericht haben. Wir passen das Design oder Angebot an, bis Sie zufrieden sind.

• Muster anfordern (optional) : Wenn Sie sich über das Design nicht sicher sind, können wir 1–5 Prototypen zum Testen für Sie erstellen. Wir senden sie Ihnen innerhalb von 2–5 Tagen zu.

• Vollständige Produktion : Sobald Sie die Muster freigegeben haben, beginnen wir mit der Produktion. Wir senden Ihnen während der Bearbeitung Updates (und Fotos) und versenden die Teile, sobald sie fertig sind.

Letzter Gedanke: Tolles Design + tolle Bearbeitung = tolle Ergebnisse

Bei der CNC-Bearbeitung geht es nicht nur darum, Metall oder Kunststoff zu schneiden – es geht darum, Ihre Ideen in Teile umzusetzen, die funktionieren, lange halten und nicht teuer sind. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, sollten Sie CNC-berücksichtigen und mit einer Werkstatt zusammenarbeiten, die Ihr Design zum Leben erweckt.

Bei Honscn fertigen wir nicht nur Teile – wir arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um sicherzustellen, dass jeder Prozessschritt reibungslos verläuft. Ob Startup, das einen Prototyp testet, oder Großunternehmen, das seine Produktion hochfährt – wir helfen Ihnen, das bestmögliche Ergebnis für Ihr Budget zu erzielen.

Bereit zum Start? Senden Sie uns noch heute Ihren Entwurf – wir erstellen Ihnen innerhalb von 24 Stunden einen kostenlosen DFM-Bericht und ein Angebot. Keine Verpflichtung, nur ehrliches Feedback, damit Sie Ihr CNC-Projekt optimal nutzen können.