Schweißteil vs. Gussteil: So beeinflusst die richtige Wahl Ihren Entwicklungsprozess

Die Wahl zwischen einem Schweißteil und einem Gussteil ist im Entwicklungsprozess von zentraler Bedeutung. Beide Fertigungsverfahren haben spezifische Vor- und Nachteile, die entscheidend für Kosten, Lieferzeiten und die spätere Nutzung des Bauteils sind. Wir zeigen Ihnen, worauf es in diesem speziellen Fall ankommt und wie es für Sie möglich wird, die richtige Entscheidung treffen.

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  • Die Wahl erfordert umfassende Analyse von Faktoren wie Kosten, Lieferzeiten und Bauteilanforderungen
  • Jedes Verfahren bringt spezifische Schritte und technische Anforderungen mit sich, die die Effizienz und Qualität beeinflussen
  • In die Entscheidung sollten immer alle Faktoren einbezogen werden, um maßgeschneiderte Lösung zu erzielen

Die Herstellung eines Maschinenbetts für eine Werkzeugmaschine beginnt lange vor der eigentlichen Produktion – nämlich mit der Entscheidung für das richtige Fertigungsverfahren. Soll das Bauteil gegossen oder geschweißt werden? Beide Optionen haben ihre Stärken, aber auch Herausforderungen, die gut abgewogen werden müssen. Wie diese Entscheidung den gesamten Entwicklungsprozess beeinflusst, zeigen wir anhand zweier Praxisbeispiele. 

Gegenüberstellung von einem Maschinebetr als Schweißbauteil und Gussbauteil
Ein Maschinengestell als Schweißbaugruppe (links) und als Gussteil (rechts)

Gussteil oder Schweißteil: Der Weg zum passenden Fertigungsverfahren

Die Wahl des Fertigungsverfahrens ist ein zentraler Meilenstein in der Produktion, denn sie beeinflusst nicht nur die Herstellungsweise, sondern auch die Effizienz, Kosten und Qualität des Endprodukts. Bereits in der frühen Entwicklungsphase muss diese Weichenstellung getroffen werden – eine Entscheidung, die mit zahlreichen Faktoren verknüpft ist.

Auf diese Faktoren kommt es im Entwicklungsprozess an 

1. Lieferzeiten

Die Lieferzeit für Gussteile hängt hauptsächlich vom Zeitaufwand für die Erstellung der Gussmodelle, der Herstellung der Formen und den Abkühlzeiten ab. Bei Schweißteilen wird die Lieferzeit durch die Herstellung der Einzelteile, den Zeitaufwand für das Schweißen und die notwendige Wärmebehandlung bestimmt.

2. Lieferkosten pro Stück

Die Kosten pro Stück variieren ebenfalls signifikant zwischen Gussteilen und Schweißteilen. Dies hängt von den verwendeten Materialien, der Komplexität der Fertigung und den erforderlichen Nachbearbeitungsschritten ab. Außerdem entstehen beim Schweißteil pro benötigten Maschinenbett die kompletten Kosten. Beim Gussteil entfällt ab dem 2. Guss der Modellbau. 

3. Stückzahl

Die Gesamtzahl der zu produzierende Teile spielt eine entscheidende Rolle. Bei höheren Stückzahlen können die anfänglich hohen Kosten für Gussformen über die größere Anzahl der Teile amortisiert werden. Bei niedrigeren Stückzahlen erweisen sich Schweißteile als kostengünstiger, da im Wesentlichen keine speziellen Formen oder Werkzeuge benötigt werden.

4. Werkstückmasse

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Masse des Werkstücks. Schweißkonstruktionen bieten die Möglichkeit, leichtere Strukturen zu realisieren. Die geringere Bauteilmasse bietet neben geringeren Materialkosten auch in vielerlei Hinsicht Einsparpotenzial z.B.: können Antriebe kleiner gewählt werden, Transportkosten sind geringer, oder die Anforderungen an die Maschinenaufstellung (Fundament) fallen kleiner aus.

5. Beanspruchung des Bauteils

Die mechanische Beanspruchung, der das Bauteil im Einsatz ausgesetzt sein wird, ist ebenfalls ein entscheidendes Kriterium. Gussteilelassen sich kostengünstig so gestalten, dass leicht hohen Beanspruchungen standhalten. Schweißteile können prinzipiell die gleiche Belastbarkeit erreichen, jedoch erfordert dies einen deutlich höheren Entwicklungsaufwand. Dieser Entwicklungsaufwand bezieht sich auf die CAD-Konstruktion und die FEM-Simulation, die notwendig sind, um die Belastbarkeit der Schweißnähte sicherzustellen.

6. Komplexität und Einbausituation des Bauteils

Die Komplexität des Bauteils und die spezifischen Anforderungen der Einbausituation können die Wahl zwischen Guss- und Schweißteil ebenfalls beeinflussen. Gussteile bieten die Möglichkeit durch Freiformflächen die Form des Bauteils nah an die technischen Anforderungen zu bringen. Die Gestaltung von Schweißbaugruppen ist auf die Verwendung von plattenförmigen Bauteilen oder Biegeteilen begrenzt.

7. Variantenvielfalt

Wenn eine größere Variantenvielfalt erforderlich ist, oder eine Änderungsstrategie verfolgt wird, bei der die Austauschbarkeit von Bauteilen wichtig ist, können Schweißkonstruktionen Vorteile bieten, da sie leichter an neue Anforderungen angepasst werden können. Soll diese Variantenvielfalt in Gussteilen realisiert werden, werden flexible Modelle benötigt, welche zumeist aufwendiger sind.

8. Begleitende Kosten

Zu den weiteren Überlegungen gehören Kosten, die indirekt mit der Herstellung verbunden sind, wie Energieverbrauch, benötigte Werkzeuge und Ausrüstung sowie der Ausbildungsstand der Arbeitskräfte.

Beispiel aus unserer Praxis

Im Rahmen eines Retrofit-Projekts sollte für einen Prototypen die kostengünstigste Variante für die Herstellung eines Maschinengestells gefunden werden, unter Berücksichtigung des Zeitplans und einer potenziellen Serienfertigung. Nach Abwägung der für dieses Projekt Wesentlichen Faktoren der Lieferzeit und der Kosten pro Stück, fiel die Entscheidung auf Schweißteil.

Projektmanagement spielte eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung dieses Projekts. Die Erstellung der Konstruktionsunterlagen und die Koordination der Anfragen und Lieferzeiten waren wesentliche Schritte, um sicherzustellen, dass das Projekt im Zeitplan und die Kosten im Rahmen blieben.

Denn wie die nachfolgende Abbildung verdeutlicht, ist bei der Fertigung eines Bauteils die Schweißbaugruppe klar im Vorteil, da sowohl die Kosten für den Modellbau entfallen als auch die Fertigungszeit deutlich verkürzt ist.

Da im weiteren Verlauf des Projektes dann eine Serienfertigung geplant war, musste eine detaillierte Kostenanalyse der einzelnen Schritte, jeweils von dem Schweißteil mit dem Gussteil verglichen werden, um festzustellen, ab welcher Stückzahl sich in diesem speziellen Fall ein Gussteil mit Blick auf die Serienfertigung amortisieren würde.

Übersicht über Kosten für die Fertigugn von Schweißteilen gegenüber Gussbauteilen
Übersicht über den zeitlichen Verlauf und die Kosten der Fertigung eines Maschinengestells als Gussteil im Vergleich zu einem Schweißteil

Fazit

Die Entscheidung zwischen einem Guss- oder Schweißteil stellt eine komplexe Herausforderung dar, da zahlreiche technische, wirtschaftliche und logistische Faktoren berücksichtigt werden müssen. Die Wahl des passenden Fertigungsverfahrens beeinflusst nicht nur die Herstellungszeit und Kosten, sondern auch die Funktionalität und Langlebigkeit des Bauteils.

Als zuverlässiger Partner und Dienstleister unterstützen wir Sie dabei, solche weitreichenden Entscheidungen fundiert zu treffen. Mit unserer langjährigen, praxisnahen Expertise und einem engen Austausch mit unseren Kunden stellen wir sicher, dass Ihre individuellen Anforderungen und Projektziele im Mittelpunkt stehen. Wir begleiten Sie während des gesamten Entwicklungsprozesses, bewerten kontinuierlich entstehende Kosten sowie Lieferzeiten und bringen unser umfassendes Netzwerk und technisches Know-how ein. So ermöglichen wir Ihnen, von unserer Erfahrung zu profitieren und Ihre Projekte effizient und erfolgreich umzusetzen.

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