Spritzguss-Kleinserie: Was kleine Stückzahlen wirklich kosten

Was eine Kleinserie im Spritzguss eigentlich ist

Die Grenzen sind nicht scharf definiert, aber in der Praxis hat sich eine einfache Einteilung bewährt: Unter 100 Teilen spricht man von Muster- oder Vorserienmenge, die klassische Kleinserie liegt bei etwa 100 bis 5.000 Teilen, und darüber beginnt die Serienfertigung mit eigenen Optimierungsfragen wie Mehrkavitätswerkzeugen und Automatisierung. Für diese Kleinserien-Phase ist Spritzguss mit Aluminium-Werkzeugen die ökonomisch sinnvollste Technik, denn sie liefert bereits serienidentische Teile aus dem Serienmaterial.

Der Unterschied zu den Prototyping-Verfahren ist substanziell: Ein 3D-gedrucktes oder CNC-gefertigtes Teil ist ein Einzelstück mit eigenen Materialeigenschaften. Ein Spritzgussteil aus der Kleinserie ist mechanisch, schwindungs- und oberflächenseitig deckungsgleich mit dem späteren Serienteil. Wer in der Kleinserie testet, validiert nicht nur die Geometrie, sondern das komplette Produktionssystem: Materialverhalten, Tolerancelage, Entformung, Nacharbeit. Ausführliche Kostenvergleiche der Prototyping-Verfahren stehen im Artikel zu Prototyping-Kosten.

Werkzeugkosten: der größte Posten, aber nicht die ganze Wahrheit

Der Werkzeugpreis entscheidet darüber, ob eine Kleinserie im Spritzguss überhaupt wirtschaftet. Die guten Nachrichten: Für Kleinserien gibt es eine Werkzeugklasse, die genau darauf ausgelegt ist. Aluminium-Prototyp- und Kleinserienwerkzeuge starten bei einfachen Einkavitäten-Konstruktionen bei etwa 1.500 bis 4.000 EUR und sind in drei bis vier Wochen fertig. Ein Stahl-Serienwerkzeug kostet typischerweise ein Mehrfaches davon und braucht sechs bis acht Wochen.

Vier Faktoren treiben den Werkzeugpreis, egal ob Aluminium oder Stahl:

• Kavitätenzahl. Jede zusätzliche Kavität bedeutet mehr Bearbeitung, mehr Ausgleichsabstimmung und einen längeren Probelauf. Für Kleinserien ist eine Kavität fast immer die richtige Wahl.
• Schieber und Abzieher. Jede Unter-/Seitenschneide, die nicht in Werkzeugöffnungsrichtung entformt werden kann, braucht einen mechanischen Antrieb. Schieber sind der teuerste Einzelposten der Detailkonstruktion.
• Oberflächen.Hochglanzpolitur, Textur oder Ätzung kosten je nach Fläche und Qualität deutlich. Eine sichtbare Gehäusefläche mit feiner Textur kann mehrere hundert EUR ausmachen.
• Heißkanal. Für Kleinserien fast immer unnötig: Ein kalter Anguss mit manuellem oder halbautomatischem Entgraten ist günstiger und für Mengen bis 5.000 Teile völlig ausreichend.

Was beim Werkzeugkauf schiefgehen kann und wie Sie die typischen Fehler vermeiden, beschreibt der Artikel über teure Werkzeugbaufehler.

Stückkosten: aus vier Bausteinen zusammengesetzt

Der Stückpreis in der Kleinserie besteht aus denselben vier Bausteinen wie in der Serie, nur mit unterschiedlichen Gewichten:

1. Materialverbrauch. Schussgewicht plus Anguss. Bei kleinen Gehäusen liegen nur wenige Gramm Granulat pro Teil an, Materialkosten von 5 bis 30 Cent sind die Regel.
2. Spritzkosten. Taktzeit geteilt durch den Maschinenstundensatz, auf die Kavitätenzahl umgelegt. Bei 45 Sekunden Takt und einer Kavität sind das etwa 80 Teile pro Stunde.
3. Nachbearbeitung. Anguss abtrennen, entgraten, ggf. bedrucken oder montieren. In der Kleinserie ist dieser Posten relativ gesehen am größten, weil er sich kaum automatisieren lässt.
4. Umgelegtener Werkzeuganteil. Werkzeugpreis geteilt durch die bestellte Menge. Genau hier unterscheidet sich die Kleinserie von der Serie: Dieser Anteil dominiert die Rechnung.

In Zahlen: Ein einfaches Kunststoffteil aus PP, ABS oder PA liegt in der Kleinserie typisch bei 1 bis 5 EUR pro Stück, zzgl. MwSt. Komplexere Gehäuse mit Schiebern, textureierten Flächen oder TPE-Überspritzung entsprechend höher. Sobald die reine Spritzkostenposition unter 1 EUR sinkt, entscheidet der Werkzeuganteil, ob die Gesamtstückrechnung bei 1,10 oder bei 4,50 EUR landet.

Ein Rechenbeispiel: Ein Werkzeug für 2.500 EUR, ein Spritzpreis von 0,70 EUR pro Teil und eine Abnahme von 500 Teilen. Der Werkzeuganteil liegt dann bei 5 EUR pro Teil, die Gesamtstückrechnung bei 5,70 EUR. Bei 2.000 Teilen sinkt der Werkzeuganteil auf 1,25 EUR, die Gesamtstückrechnung auf 1,95 EUR. Der Spritzpreis hat sich dabei kaum verändert, nur die Verteilung des Werkzeugpreises. Genau diese Rechnung mit den eigenen Parametern entscheidet, welche Menge Sinn ergibt. Die Grundlagen der Stückpreisbildung in der Serie sind im Artikel zu Spritzguss-Kosten erklärt.

Break-even: ab welcher Menge Spritzguss gewinnt

Die Break-even-Frage ist immer ein Dreieck aus Werkzeugpreis, Spritzpreis und dem Preis der Alternativtechnik. CNC-Teile liegen je nach Geometrie und Material bei 5 bis 30 EUR pro Stück, 3D-Druck bei 10 bis 50 EUR. Spritzguss in der Kleinserie landet nach Werkzeugamortisation meist zwischen 1 und 5 EUR.

Mit einem Aluminiumwerkzeug ab rund 1.500 EUR sieht die Rechnung so aus: Gegen ein CNC-Teil für 10 EUR und einen Spritzpreis von 1 EUR liegt der Break-even bei knapp 170 Teilen. Ab ungefähr 170 Teilen hat jede Spritzgussteile mehr gespart als das Werkzeug gekostet hat, darunter war CNC die bessere Wahl. In der Praxis heißt das: Ab etwa 100 bis 300 Teilen gewinnt die Kleinserie im Spritzguss gegen alle Alternativen. Für kleinere Mengen bleiben 3D-Druck und CNC sinnvoll.

Der zweite Break-even folgt später: Sobald die Standmenge des Alu-Werkzeugs erreicht ist und die Stückzahlen weiter wachsen, amortisiert sich das Stahlwerkzeug durch den günstigeren Spritzpreis und die höhere Taktzeit. Wann dieser Übergang sinnvoll ist und wie die Serienfertigung danach abläuft, beschreibt der Guide zur Serienfertigung von Spritzgussteilen.

Aluminium- vs. Stahlwerkzeug: die Kleinserien-Entscheidung

Für die Kleinserie gibt es genau zwei Werkzeugoptionen mit klar getrennten Einsatzbereichen:

Die Eigenschaften von Aluminium-Werkzeugen im Detail, von der Wärmeleitfähigkeit über die Standmengen bis zu den Materialgrenzen, sind im Artikel zu Rapid Tooling mit Aluminium beschrieben.

Taktzeit: die unterschätzte Planungsgröße der Kleinserie

Die Taktzeit liegt bei typischen Gehäuseteilen mit 1,5 bis 2,5 mm Wanddicke bei 30 bis 60 Sekunden. Der größte Anteil davon ist Kühlzeit: Das Teil muss so weit erstarren, dass es maßhaltig entformt werden kann. Daraus folgt die wichtigste Designregel für die Stückkosten: Wanddicke kostet Zeit, und zwar direkt. Ein Teil mit doppelter Wanddicke kühlt grob viermal so lang.

Für die Lieferplanung heißt das: Eine Ein-Kavitäten-Form bei 45 Sekunden Takt produziert rund 80 Teile pro Stunde und damit etwa 2.000 Teile pro Maschinenschicht. Eine Kleinserie von 500 Teilen ist damit rechnerisch an einem halben Tag gespritzt, dazu kommen Aufpreparen, Materialtrocknung, Qualitätssicherung und Verpackung. Wer einen Liefertermin genannt bekommt, fragt nach Taktzeit, Kavitätenzahl und geplanten Schichten, aus diesen drei Zahlen lässt sich prüfen, ob der Termin realistisch ist oder nur gewünscht. Welche Verfahrensvarianten es von der Ein-Kavitäten-Form bis zur Mehrkavität gibt, vergleicht die Übersicht zu den Spritzguss-Verfahren.

Fünf Kostenfaktoren, die Kleinserien-Budgets sprengen

Neben Werkzeug- und Stückpreis gibt es wiederkehrende Posten, die in Angeboten oft fehlen und im Nachhinein teuer werden:

• Nachbearbeitung. In der Kleinserie macht sie relativ den größten Anteil aus. Anguss abtrennen, entgraten, ggf. lackieren oder montieren kann 20 bis 50 % der Gesamtkosten ausmachen.
• Materialtrocknung. PA, PC und PET-Absorbierer müssen vor dem Spritzen getrocknet werden, sonst gibt es Streifen, Blasen und Festigkeitsverlust. Kostet Zeit und Maschinenbelegung.
• Erstmustermessung. Wer Kunden oder Zulieferer beliefert, braucht eine dokumentierte Erstmusterprüfung. Je nach Umfang 300 bis 1.000 EUR.
• Werkzeugpflege und Lagerung. Alu-Werkzeuge brauchen nach der Serie Reinigung, Konservierung und trockene Lagerung, sonst korrodieren die Kavitätenflächen.
• Ausschuss beim Anfahren. Die ersten 20 bis 50 Schüsse pro Produktionsstart sind Probeschießen für Prozessstabilisierung. Bei einer Kleinserie von 300 Teilen sind das bis zu 15 % der Bestellmenge.

Ansätze, diese Kosten systematisch zu senken, von der Wanddicken-Optimierung bis zur richtigen Materialwahl, sind im Artikel über 10 konkrete Ansätze zum Senken der Spritzguss-Kosten zusammengefasst.

Fazit: Kleinserie ist planbar, wenn die Reihenfolge stimmt

Die Spritzguss-Kleinserie ist kein Kompromiss zwischen Prototyp und Serie, sondern eine eigene Disziplin mit eigenen Regeln. Drei Entscheidungen machen sie planbar: Erstens Werkzeugtyp nach Designreife wählen, in der Regel das Aluminiumwerkzeug ab rund 1.500 EUR. Zweitens die Menge über den Break-even bestimmen, nicht umgekehrt, ab etwa 100 bis 300 Teilen gewinnt Spritzguss gegen CNC und 3D-Druck. Drittens die versteckten Posten einpreisen, Nacharbeit, Trocknung, Erstmustermessung und Anfahr-Ausschuss. Dann liefert die Kleinserie genau das, was sie soll: serienidentische Teile aus dem Serienmaterial, in der Menge, die der aktuelle Stand des Produkts braucht. Wenn Sie unsicher sind, ob Ihre Menge für Spritzguss reicht, oder welche Werkzeugvariante zu Ihrem Projekt passt, melden Sie sich gerne für ein Erstgespräch. Wie es nach der Kleinserie weitergeht, von der Werkzeugstrategie bis zur CPK-Qualitätssicherung, steht im Guide zur Serienfertigung von Spritzgussteilen.

Häufige Fragen zur Spritzguss-Kleinserie