Zerspanung und Guss sind keine Konkurrenten, sondern zwei Verfahren, die in unterschiedlichen Stückzahl- und Geometriebereichen gewinnen; meist werden sie gemeinsam eingesetzt. In unserem Beitrag zu den Faktoren, die den Preis eines CNC-Teils bestimmen, haben wir erklärt, wie Bearbeitungskosten entstehen; dieser Artikel stellt diese Kosten der Gussalternative gegenüber.
Kurzdefinition der Verfahren
| Verfahren | Werkzeugkosten | Wirtschaftliche Stückzahl | Toleranz (typisch) | Oberfläche Ra |
|---|---|---|---|---|
| CNC aus dem Vollen | 0 (ohne Vorrichtung) | 1–5.000 | ±0,01–0,05 mm | 0,8–3,2 µm |
| Sandguss | 500–5.000 € | 10–5.000 | ±0,5–1,5 mm (CT10–12) | 12,5–25 µm |
| Kokillenguss (Schwerkraft) | 5.000–25.000 € | 500–50.000 | ±0,3–0,8 mm (CT8–10) | 6,3–12,5 µm |
| Druckguss (Aluminium/Zink) | 15.000–80.000 € | 5.000–1.000.000+ | ±0,1–0,3 mm (CT6–8) | 1,6–6,3 µm |
| Feinguss (Investment) | 3.000–20.000 € | 100–20.000 | ±0,1–0,4 mm (CT5–7) | 3,2–6,3 µm |
Die Toleranzen in der Tabelle sind typische Werte auf Basis der Gusstoleranzgrade nach ISO 8062; Gusstoleranzen sind das 10- bis 50-Fache der CNC-Toleranzen. Deshalb werden Funktionsflächen nach dem Guss fast immer bearbeitet.
Break-even-Rechnung
Ein einfaches Modell: Guss gesamt = Werkzeug + Stückzahl × (Gussstückpreis + Fertigbearbeitung je Stück); CNC gesamt = Stückzahl × CNC-Stückpreis. Beispiel: Aluminiumgehäuse, 180×120×60 mm, EN AW-6082 / EN AC-46000.
- CNC aus dem Vollen: 2,2-kg-Block, 25 min Bearbeitung → ca. 38 €/Stück (bei 500 Stück).
- Kokillenguss: Werkzeug 12.000 €, Guss 6 €/Stück, Fertigbearbeitung (Flächen + Bohrungen, 7 min) 8 €/Stück → 14 €/Stück + Werkzeuganteil.
- Break-even: 12.000 / (38 − 14) = 500 Stück. Darunter ist CNC, darüber Guss + Bearbeitung wirtschaftlich.
Beim Druckguss mit Werkzeug 40.000 €, Stückpreis 2,50 € + Bearbeitung 3 € liegt der Break-even bei ca. 1.200 Stück; Werkzeugstandzeit und das Risiko des Design-Freeze sind aber einzurechnen. Bei anderer Geometrie und anderem Werkstoff ändern sich die Zahlen; die Regel bleibt: Werkzeugkosten ÷ Stückpreisdifferenz = Break-even-Stückzahl.
Entscheidungskriterien
1. Stückzahl und Prognosesicherheit
Liegt die Jahresstückzahl nicht beim 2- bis 3-Fachen des Break-even und ist die Prognose unsicher, ist CNC sicherer; das Werkzeug wird einmal gebaut und bei Designänderung neu. Bei Start-ups und neuen Produkten ist der übliche Weg CNC in den ersten 1–2 Jahren, dann der Wechsel zum Guss, wenn die Stückzahl steht; unsere Seite Prototypenfertigung beschreibt, wie wir diese Phase unterstützen.
2. Geometrie
Innenhohlräume, komplexe Außenformen, dünne Wände und organische Formen sprechen für Guss; prismatische, rotationssymmetrische und ebenflächige Teile sind in CNC wirtschaftlich. Der Spananteil (wenn 70 %+ des Materials entfernt werden) ist ein starkes Signal für Guss.
3. Mechanische Eigenschaften
Durch Schmieden/Walzen hergestelltes Stangen- und Plattenmaterial ist homogener und fester als Guss; bei ermüdungsbelasteten Teilen und drucktragenden dünnen Wänden ist CNC aus dem Vollen sicherer. Beim Guss besteht Porositätsrisiko; Druckprüfung oder Röntgen können erforderlich sein.
4. Werkstoff
Aluminium, Gusseisen, Stahlguss, Messing und Bronze sind im Guss verbreitet; Edelstahl ist per Feinguss möglich. Hochfeste Vergütungsstähle (42CrMo4 +QT), Aluminium 7075 und Titan werden in der Praxis aus dem Vollen bearbeitet.
5. Zeit
CNC-Erstteil in 1–3 Wochen; Gusswerkzeug 6–12 Wochen + Muster + Korrektur. Bei dringenden Projekten hat CNC keinen Konkurrenten.
6. Oberfläche und Optik
Druckguss liefert eine gute Optik; Sandguss wird lackiert oder bearbeitet. Die CNC-Oberfläche eignet sich direkt zum Eloxieren; Details in unserem Beitrag zur Oberflächenrauheit.
Der hybride Weg: Guss + CNC-Fertigbearbeitung
Die große Mehrheit der Gehäuseteile in der Serienfertigung entsteht auf diesem Weg: Rohguss, Funktionsflächen (Lagerbohrungen, Dichtflächen, Gewinde, Montageflächen) werden auf CNC bearbeitet. Beim Bezug dieser Kombination vom Lohnfertiger:
- Sind Gießerei und Bearbeitungsbetrieb identisch oder verschieden? Die Verantwortung sollte an einem Punkt liegen.
- Gusszeichnung (Bearbeitungszugaben, Bezüge, Gusstoleranz) und Bearbeitungszeichnung sollten getrennt sein; Bezugsflächen dürfen keine Gussflächen sein.
- Werkzeugeigentum, Lagerung und Wartung gehören in den Vertrag; das Werkzeug gehört dem Kunden.
- Für Porosität und innere Fehler sind Abnahmekriterien festzulegen; eine an der bearbeiteten Fläche geöffnete Pore ist ein Streitpunkt.
Die Türkei hat eine starke Gießereiindustrie (Konya, Ankara, Bursa, Izmir), und Bearbeitungsbetriebe arbeiten routinemäßig mit Gießereien; die Regionen finden Sie in unserem Branchenbeitrag.
Schnellentscheidungstabelle
| Situation | Empfehlung |
|---|---|
| <300 Stück/Jahr, beliebige Geometrie | CNC |
| 300–3.000 Stück, Gehäuse mit komplexen Innenhohlräumen | Sand-/Kokillenguss + CNC-Fertigbearbeitung |
| >5.000 Stück, Aluminium/Zink, dünne Wände | Druckguss + CNC-Fertigbearbeitung |
| Ermüdungslast, Druck, hohe Festigkeit | CNC aus dem Vollen (oder Schmieden + CNC) |
| Design noch nicht eingefroren | CNC; Gussentscheidung später |
| Teile in weniger als 6 Wochen benötigt | CNC |
Für den Konstrukteur: für beide Wege konstruieren
Wenn bei der Entwicklung eines neuen Produkts die Stückzahl noch offen ist, spart es später viel, das Teil so zu konstruieren, dass es sowohl per CNC als auch per Guss herstellbar ist:
- Gleichmäßige Wanddicke und weiche Übergänge: Verringert Lunker im Guss und Vibrationen in der CNC.
- Außenflächen mit möglicher Formschräge (1–2°): Für den Guss nötig; in der CNC ohne Mehrkosten.
- Funktionsflächen auf wenigen Ebenen bündeln: Senkt sowohl die Anzahl der CNC-Aufspannungen als auch die Bearbeitungszeit nach dem Guss.
- Bezugsflächen mit Bearbeitungszugabe: In der Gusszeichnung 2–3 mm Zugabe, in der Bearbeitungszeichnung das Fertigmaß.
- Standard-Innenradien (R2–R3): Mit dem Fräser bearbeitbar, reduziert Spannungsspitzen im Guss.
- Bohrungen und Gewinde der Bearbeitung überlassen: Gussbohrungen nur als Vorbohrung auslegen; Präzisionsbohrungen werden in jedem Fall bearbeitet.
Ein nach diesen Regeln konstruiertes Gehäuse kann im ersten Jahr mit 200 Stück per CNC und im dritten Jahr mit 5.000 Stück per Guss gefertigt werden, ohne dass sich die Montage zwischen beiden Versionen ändert. Frühzeitig Konstruktionsfeedback (DFM) vom Lohnfertiger einzuholen, ermöglicht es, diesen Übergang am günstigsten Punkt zu planen; weitere Empfehlungen in unserem DFM-Beitrag.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein Gussteil schwächer als ein CNC-Teil?
In der Regel ja; das Gussgefüge kann Porosität und geringere Duktilität aufweisen. Mit der richtigen Legierung und Prozesskontrolle reicht es für die meisten Anwendungen, bei kritisch belasteten Teilen wird jedoch Vollmaterial bevorzugt.
Übernimmt der Lieferant die Werkzeugkosten?
Das Werkzeug wird normalerweise vom Kunden bezahlt und gehört ihm; manche Lieferanten legen das Werkzeug gegen eine Mengenzusage auf den Stückpreis um.
Kann ich das Gussteil in der Türkei gießen und bearbeiten lassen?
Ja; der Bearbeitungsbetrieb kann die Gießerei steuern und das fertige Teil aus einer Hand liefern.
Gibt es Probleme, wenn ich den Prototyp per CNC und die Serie per Guss fertige?
Wenn die Geometrie gussgerecht konstruiert ist (Formteilung, Formschrägen, gleichmäßige Wände), ist der Übergang problemlos; wichtig ist, von Anfang an nach Gussregeln zu konstruieren.
Fazit
Geringe Stückzahl, enge Toleranz, hohe Festigkeit und Geschwindigkeit sprechen für CNC; hohe Stückzahl, komplexe Innengeometrie und niedrige Stückkosten für Guss; in der Praxis ist die Mehrzahl der Serienteile eine Kombination aus beidem. Senden Sie Zeichnung und Jahresstückzahl Ihres Teils über unser Angebotsformular; wir stellen den CNC-Preis aus dem Vollen und bei Bedarf die Alternative Guss + Fertigbearbeitung vergleichend gegenüber. Werfen Sie auch einen Blick auf unseren Umfang im CNC-Fräsen.
