In de auto-onderdelenindustrie is kostenbeheersing nooit louter een aankoopactiviteit geweest, maar veeleer een systematische technische kwestie. Of het nu gaat om chassisonderdelen, behuizingen, assen, bussen of kunststof structuuronderdelen voor het interieur: zelfs als de kosten van één enkel onderdeel met slechts enkele cent worden verlaagd, vertaalt zich dat over de gehele levenscyclus van het voertuig in een enorm kostenvoordeel.CNC-bewerking, wordt dankzij de hoge precisie, goede stabiliteit en grote aanpasbaarheid op grote schaal gebruikt bij het vervaardigen van monsters, kleine partij, en de productie van auto-onderdelen in middelgrote series. Veel inkoop- en engineeringmedewerkers zullen echter merken dat er bij ogenschijnlijk vergelijkbare onderdelen zeer grote prijsverschillen kunnen bestaan tussen verschillende fabrieken. Dit komt juist doordat de kosten voor CNC-bewerking in de automobielindustrie niet simpelweg “werkuren × eenheidsprijs” zijn, maar een totaalprijs die wordt bepaald door een combinatie van ontwerp, proces, kwaliteit, nauwkeurigheidseisen en apparatuur.
Wat is CNC-bewerking in de automobielindustrie?
Onder CNC-bewerking van auto-onderdelen verstaat men een productiemethode waarbij gebruik wordt gemaakt van CNC-bewerkingsmachines (CNC-bewerkingscentra, frees-draaimachines, CNC-draaibanken, enz.) om met hoge precisie en grote consistentie metalen of technische kunststof onderdelen voor de automobielindustrie te bewerken.
Typische toepassingen zijn onder meer:
Chassisonderdelen, beugels, verbindingsstukken
Diverse behuizingen (motorbehuizingen, tandwielkastbehuizingen, pomphuizen, enz.)
Asonderdelen, bussen, voeringen, onderdelen van het huls-type
Kunststof binnenframes, dragende constructieonderdelen, knoppen, draaiknoppen
Diverse functionele bevestigingsvlakken, afdichtingsvlakken en bijbehorende onderdelen
CNC-bewerking in de automobielindustrie omvat voornamelijk:
Het vervaardigen van prototypes, het opschalen vóór de massaproductie, de productie van kleine en middelgrote series, de precisiebewerking van interfaceoppervlakken en andere belangrijke taken.
Symmetrische structuren kunnen snel worden vervaardigd door CNC-draaien. Onderdelen met complexe structuren vereisen handmatig frezen machines of precisie-CNC-machines met drie of vijf assen voor precisiefrezen. Symmetrische onderdelen, zoals asonderdelen, bussen en hulsonderdelen, kunnen aanzienlijk sneller worden bewerkt dan gefreesde, precisievormige onderdelen.
Uit welke onderdelen bestaan de kosten van CNC-bewerking voor de automobielindustrie?
A offerte voor professionele CNC-bewerking van auto-onderdelen bestaat doorgaans uit de volgende onderdelen:
Programmeerkosten:
Professionele programmeurs stellen bewerkingsprogramma’s en -stappen op aan de hand van de ontvangen tekeningen en maatvoeringseisen, evenals aanwijzingen voor de instelling van bewerkingsparameters (aanduiding van spiltoerental / voedingssnelheid / boordiepte en -snelheid).
Kosten voor opspanning en gereedschap:
Bij werkstukken met bijzondere constructieafmetingen of relatief zachte technische kunststoffen moet rekening worden gehouden met mogelijke trillingen en verplaatsingen tijdens de bewerking. Voor de meeste daarvan moeten vooraf opspanningen worden vervaardigd die zijn afgestemd op de vorm van het werkstuk en de materiaaleisen, om een soepel freesproces te garanderen.
Kosten voor machinale bewerking:
Voor het frezen van onderdelen met een eenvoudige structuur en één bewerkingszijde kunnen handbediende freesmachines worden gebruikt voor een snelle bewerking. In vergelijking met drie-, vier- of vijfassige CNC-bewerking kan dit de bewerkingskosten per eenheidstijd aanzienlijk verlagen. Voor symmetrische onderdelen van het bus-type kunnen draaibanken worden gebruikt voor snelle bewerking. Complexe onderdelen met meerdere vlakken vereisen meerassige CNC-bewerking voor precisiefrezen of boor- en tapprocessen.
Kosten voor gereedschap en gereedschapsslijtage:
Gietijzer, aluminiumlegeringen en andere metalen kunnen worden bewerkt met frezen van diamant of met een coating van hardmetaal; voor roestvrij staal, gelegeerd staal, gehard staal en titaniumlegeringen zijn meestal relatief dure gereedschappen nodig, zoals hardmetaal met een ultrafijne korrelgrootte / CBN / PCD-coating / keramische freesgereedschappen voor het afronden van de bewerking.
ABS / PP / PE / POM en bij andere materialen kan met relatief goedkope, gewone hardmetalen gereedschappen overtollig materiaal worden verwijderd; PA / PC / PMMA / PEEK / PPS / glasvezelversterkte kunststoffen vereisen gereedschappen met gepolijste randen van hardmetaal, diamant of met PCD gecoat hardmetaal om moeilijke bewerkingsproblemen, zoals het vormen van draden, snelle smelting, snelle scheurvorming en hoge hardheid en stijfheid, effectief te overwinnen.
Inspectie- en kwaliteitskosten:
Steekproefcontrole kan de tijdskosten verlagen. Een volledige controle neemt veel meer tijd in beslag, waardoor de kosten uiteraard stijgen. Het wordt aanbevolen om steekproefcontrole te combineren met controle van de belangrijkste kenmerken, wat de bewerkingskosten aanzienlijk kan verlagen.
Beheer- en productiekosten:
Gestandaardiseerde bewerkingssystemen vereisen een systematisch en gestandaardiseerd beheer. In vergelijking met kleinschalige CNC-bewerking in werkplaatsstijl zullen de kosten iets hoger liggen, maar dit kan het aantal defecten en productiegeschillen aanzienlijk verminderen. Tegelijkertijd is er gespecialiseerd personeel voor coördinatie en betrouwbare diensten, zoals vergaderingen en afstelling en optimalisatie op afstand, wat de precisiebewerking van auto-onderdelen beter kan ondersteunen.
Defectpercentage en risicokosten:
Onderdelen met hoge bewerkingstoleranties en strenge precisie-eisen zullen bij de eindcontrole een uitvalpercentage van 3–10% vertonen, waardoor ook de offerte voor de bewerking hoger uitvalt. Dit kan worden verbeterd door professionele en betrouwbare ingenieurs die voorafgaand aan de bewerking overleg plegen en de eisen voor niet-essentiële bewerkingskenmerken “versoepelen”.
Hoe worden de kosten voor CNC-bewerking in de automobielindustrie doorgaans berekend?
Binnen de fabriek wordt doorgaans de volgende werkwijze gehanteerd:
Totale kosten = (cyclusduur van de machine × uurtarief) + (arbeids- en hulpkosten) + (gereedschapsverbruik) + (afschrijving van opspanningsmiddelen) + (kwaliteitskosten) + (beheerskosten)
Onder andere:
Eenvoudige onderdelen: de belangrijkste kostenpost is de machinetijd
Complexe onderdelen: de belangrijkste kostenpost bestaat uit het aantal instellingen, de insteltijd en de kwaliteitscontrole
Kleine series: de afschrijvingen op engineering en opspanklemmen maken een zeer groot deel uit
Grote partijen: de cyclustijd en de stabiliteit zijn bepalend voor de kosten
Dat is ook de reden waarom:
Het verschil in eenheidsprijs tussen 1 stuk, 100 stuks en 1000 stuks kan een veelvoud bedragen of zelfs meer dan tien keer zo groot zijn.
Veelvoorkomende toepassingen van precisie-CNC-bewerking in de automobielindustrie
CNC wordt in de automobielindustrie voornamelijk gebruikt voor de volgende soorten onderdelen:
Chassis: beugels, bevestigingspunten, structurele onderdelen van de stuurinrichting
Aandrijfsysteem: behuizingen, eindkappen, pomphuizen, functionele koppelingsonderdelen
Aandrijfsysteem: assen, bussen, spiebanen, voeringen
Nieuwe energie: motorbehuizingen, structurele onderdelen voor accu’s, onderdelen voor koelsystemen
Interieuronderdelen: kunststof framedelen, steundelen, bevestigingsvoeten
De gemeenschappelijke kenmerken van deze onderdelen zijn:
Ofwel is de structuur complex, ofwel zijn de nauwkeurigheidseisen hoog, ofwel is een stabiele consistentie op lange termijn vereist.
Belangrijkste factoren die van invloed zijn op de kosten van CNC-bewerking in de automobielindustrie
Materiaalsoort (aluminium, staal, koper, roestvrij staal, gietijzer, kunststof):
Aluminium, gietijzer en gangbare kunststoffen zoals POM en ABS zijn goedkoper. Messing, brons, roestvrij staal en PEEK, PMMA, glasvezel, koolstofvezel en andere composiettechnische kunststoffen brengen hogere grondstofkosten met zich mee.
Structurele complexiteit (dunne wanden, diepe holtes, bewerking van meerdere vlakken):
Een te dunne wanddikte en complexe structuren met diepe holtes leiden gemakkelijk tot scheuren in het werkstuk of tot storingen aan het gereedschap. Bij bewerking van meerdere zijden, waarbij de opspanning moet worden aangepast, ontstaan gemakkelijk montagefouten. Het werkstuk kan voor de bewerking in twee of meer delen worden opgesplitst en vervolgens worden gelast en geassembleerd, wat de bewerkingsefficiëntie aanzienlijk kan verbeteren en het afkeuringspercentage kan verlagen.
Toleranties en eisen inzake geometrische toleranties:
Buitensporig strenge toleranties en onnodige eisen aan geometrische toleranties van onderdelen vereisen een intensiever gebruik van de bewerkingsmachines om te worden gehaald, en leiden tegelijkertijd gemakkelijk tot een hoger uitvalpercentage. Het is mogelijk om de toleranties voor de bewerkingsnauwkeurigheid van niet-essentiële groeven, gaten en andere kenmerken op gepaste wijze te verlagen, de werkefficiëntie te verbeteren en de productiekosten per stuk te verlagen.
Aantal opstellingen en procesroute:
Probeer het wisselen van opspanningen en het aanpassen van de werkstukpositie tot een minimum te beperken. Voor eenvoudige werkstukken wordt gebruikgemaakt van drie assen voor een snelle bewerking. Voor complexe onderdelen met meerdere secties kunnen vier- of vijfassige machines worden ingezet. Tegelijkertijd kan, na vijfassige bewerking van de kenmerkoppervlakken, vonksnijden of drieassige bewerking worden toegepast om overtollig materiaal te verwijderen. Dit kan de vijfassige bewerkingstijd aanzienlijk verkorten, de kosten effectief verlagen en de oppervlakteafwerking van het werkstuk verbeteren.
Batchgrootte:
De bewerkingskosten van monsters zijn doorgaans hoog. Naarmate de hoeveelheid toeneemt, kunnen de bewerkingskosten per stuk aanzienlijk worden verlaagd.
Automatiseringsniveau:
Efficiënte en nauwkeurige bewerkingsmachines kunnen de tijd die nodig is voor handmatige ingrepen aanzienlijk verkorten, de oppervlakteafwerking van auto-onderdelen effectief waarborgen en de rol van handmatig werk in het bewerkingsproces in redelijke mate verminderen, wat bijdraagt aan een betere kostenbesparing.
Eisen aan het kwaliteitssysteem:
ISO-certificaten en andere certificaten voor kwaliteitsmanagementsystemen, in combinatie met de in de industrie gangbare tolerantieklassen voor verspaningswerkzaamheden, maken het mogelijk de kosten van auto-onderdelen goed onder controle te houden.
10 praktische methoden om de kosten van CNC-bewerking in de automobielindustrie te verlagen
Houd in de ontwerpfase rekening met DFM (produceerbaarheid)
Vermijd onnodige toleranties met ultrahoge precisie
Vermijd kostbare constructies zoals diepe en smalle sleuven, diepe holtes en hoeken met een kleine R-waarde
Gebruik gangbare materialen en de gebruikelijke specificaties voor gereedschap
Combineer frees-, draai- en vonkbewerkingsprocessen op een doordachte manier om het aantal opspanningen te verminderen
Probeer referentiepunten te harmoniseren en de kosten voor het beheer van de tolerantieketen te verlagen
De batchgrootte op redelijke wijze vergroten om de kosten van de productie van losse onderdelen en het op maat maken van opspanningsmiddelen te spreiden
Overweeg geautomatiseerde bewerking voor beproefde onderdelen
Vermijd het vaak wijzigen van ontwerpparameters
Betrek de machinefabrikant in een vroeg stadium bij de procesoptimalisatie en de vereenvoudiging van bewerkingsprogramma’s
In werkelijkheid is 30%–70% van de bewerkingskosten van veel onderdelen in feite “ontworpen”.
Hoe kies je een kostenefficiënte dienstverlener voor CNC-bewerking in de automobielsector?
Een gekwalificeerde leverancier van CNC-gefreesde auto-onderdelen moet beschikken over:
Technische capaciteiten
De functionele samenhang achter de tekeningen kunnen begrijpen: inzicht hebben in de functionele kenmerken die voor klanten van belang zijn,
In staat zijn om voorstellen te doen voor DFM en kostenoptimalisatie, en tijdig te communiceren over en optimaliseren van moeilijk te bewerken gebieden.
Capaciteit van de apparatuur
Doelmatige configuratie van 3-assige / 4-assige / 5-assige / frees-draai-combinaties / vonkverspaning / CNC-slijpen en andere bewerkingsprocessen
Het is beter om ervaring te hebben met automatisering of batchbewerking, om te voorkomen dat uw auto-onderdelen tussen meerdere fabrieken worden vervoerd en verwerkt, wat tot onverwachte verliezen leidt en de kosten voor bewerkingstijd verhoogt.
Kwaliteitssysteem
Minimaal: ISO 9001 / IATF 16949
Ervaring met PPAP, CPK en SPC
Kostenlogica
Het citaat is niet zomaar gekozen; het kan de kostensamenstelling toelichten en een globaal beeld geven van de bewerkingskosten van bepaalde bewerkingskenmerken.
Kan manieren om kosten te verlagen en suggesties voor een geoptimaliseerd ontwerp bieden naarmate de batchgrootte verandert.
Ervaring in de sector
Het is beter om chassisonderdelen / behuizingen / assen / constructieonderdelen / motorblokken al te hebben gedaan
Inzicht krijgen in het ritme en de opstartregels van automobielprojecten
Conclusie
CNC-bewerking voor de automobielindustrie Kosten zijn nooit louter een kwestie van prijsonderhandelingen, maar het resultaat van systematische technische beslissingen. Van het ontwerp van onderdelen, de materiaalkeuze, de structurele complexiteit, de vaststelling van toleranties, de procesplanning en de configuratie van de apparatuur tot de capaciteiten van leveranciers: elke stap is rechtstreeks bepalend voor de uiteindelijke productiekosten. In de praktijk zijn de bewerkingskosten van 30% tot 70% al in een vroeg stadium “ingebouwd” in het ontwerp. Alleen door een combinatie van een goed ontwerp, een degelijke procesplanning, stabiele productiesystemen en bekwame leveranciers kunnen bedrijven een langdurige, duurzame kostenoptimalisatie realiseren in plaats van kortetermijnprijsverlagingen.
