Fertigungszeit aus der STEP-Datei ermitteln

Lässt sich eine CAD-Datei einlesen und die Fertigungszeit automatisch berechnen? Ja, für alles, was in der Geometrie steckt. Der Weg hat vier Schritte: Geometrie erkennen, Arbeitsfolge und Maschine planen, die Zeit je Posten aus Werkzeugweg, Schnittwerten und Ihren Rüst- und Nebenzeiten rechnen, und das Ganze an Ihren abgeschlossenen Aufträgen kalibrieren. Was nicht in der Datei steht, wird abgefragt statt angenommen.

Diese Seite geht den Weg an einem konkreten Teil durch, mit den Zahlen, die der Rechenkern des Quoters dafür liefert. Warum sich das lohnt und was die Einführung braucht, steht im Ratgeber zur CNC-Kalkulation. Selbst ausprobieren können Sie es in der Live-Demo des Quoters für die Fertigung.

Welches Teil rechnen wir?

Wir rechnen den Lagerbock LB-140: eine Grundplatte mit Bock, quer durch den Bock eine Lagerbohrung, vier Senkbohrungen in der Platte, zwei Kernlöcher oben und eine Entlastungstasche auf der Unterseite. Die Datei heißt LB-140_lagerbock.step. Als Werkstoff nehmen wir zunächst Aluminium EN AW-6082 an.

Alle Zeiten auf dieser Seite hat der Rechenkern des Quoters gerechnet, mit den Werten der Stammdaten-Vorlage: Beispielmaschinen, Beispielwerte für Rüsten und Nebenzeiten. Kalibriert ist nichts, der Faktor steht überall auf 1,00. Im Betrieb rechnet der Quoter mit Ihren Maschinen und Ihren Werten.

Was erkennt der Quoter aus der Geometrie?

Merkmal	Am Lagerbock	Woher
Teiltyp	Frästeil	keine Drehachse, prismatische Flächen
Abmessungen	140 × 60 × 56 mm	Hüllquader des Modells
Volumen	249,1 cm³	aus dem Volumenmodell
Rohteil	Flachmaterial 150 × 70 × 66 mm	Hüllquader plus Aufmaß, jederzeit änderbar
Gewicht des Rohteils	1,87 kg	0,693 dm³ × 2,70 kg/dm³ für Aluminium
Zerspanvolumen	rund 444 cm³	Rohteil minus Fertigteil, knapp zwei Drittel
Bohrung 1	2 × Ø5, 14 mm tief, Sackloch	Durchmesser passt zum Kernloch für M6
Bohrung 2	4 × Ø9, durchgehend, Senkung Ø15	Zylinder- und Senkflächen in der Platte
Bohrung 3	1 × Ø30, 60 mm, durchgehend	Lagerbohrung quer durch den Bock
Tasche	60 × 34 × 5 mm, unten	ebene Flächen mit Eckradien unter der Auflage
Aufspannungen	3 auf dem 3-Achs-Fräszentrum	aus den Richtungen, aus denen Flächen und Bohrungen erreichbar sind

Das Zerspanvolumen ist eine gute Plausibilitätszahl, aber keine Zeit. Der Quoter rechnet die Zeit nicht pauschal aus dem Volumen. Er plant je Fläche, Tasche und Bohrung eine Bearbeitung und rechnet deren Werkzeugweg.

Bei Drehteilen kommt die Drehachse dazu. Die Welle WE-160 aus derselben Demo erkennt der Quoter als Drehteil, wählt Rundmaterial Ø33 × 165 mm und rechnet das Drehen in zwei Aufspannungen. Die Querbohrung wird ein eigener Arbeitsgang.

Wie wird aus der Geometrie eine Arbeitsfolge?

Aus Rohteil, Bohrungen und Aufspannungen plant der Quoter die Schritte und verteilt sie auf geeignete Maschinen. Für den Lagerbock in Aluminium, freie Toleranz, mit Gewinde:

Schritt	Maschine	je Stück	einmal je Los
1 Ablängen	Bandsäge	2,4 min	Rüsten 5 min
2 Fräsen, Aufspannung 1 von 3	3-Achs-Fräszentrum	6,2 min	Rüsten 52 min, Einfahren 15 min, Programmieren 120 min
3 Fräsen, Aufspannung 2 von 3	3-Achs-Fräszentrum	6,2 min	in Schritt 2 enthalten
4 Fräsen, Aufspannung 3 von 3	3-Achs-Fräszentrum	6,3 min	in Schritt 2 enthalten
5 Entgraten	Entgratplatz	6,9 min	Rüsten 2 min
Summe		28,0 min	194 min

Die Stückzeit auf der Hauptmaschine beträgt 18,7 min. Die Einmalzeiten zeigen, warum kleine Lose teuer sind: Bei einem Stück stehen 194 Minuten Rüsten, Einfahren und Programmieren gegen 28 Minuten Bearbeitung. Bei 100 Stück verteilen sie sich.

Auch die Einmalzeiten sind hergeleitet, mit den Werten der Vorlage. Rüsten auf dem Fräszentrum: 15 min Grundrüsten, 15 min für jede weitere Spannlage, 1 min je Werkzeug, also 15 + 2 × 15 + 7 × 1 = 52 min. Programmieren: 15 min Grundzeit plus 5 min je Operation. Bei 38 Operationen wären das 205 min, die Obergrenze von 120 min greift.

Woraus besteht die Zeit einer Aufspannung?

Jede Minute setzt sich aus Posten zusammen. Für die erste Aufspannung auf dem 3-Achs-Fräszentrum:

Posten	Minuten	So entsteht der Wert
Schruppen	1,0	Werkzeugweg der Taschen und Konturen geteilt durch den wirksamen Vorschub
Schlichten	0,4	Wände und Böden mit 0,2 mm Aufmaß, gleiches Prinzip
Bohren	0,3	Bohrtiefe plus Spitzenlänge geteilt durch den Bohrvorschub
Verfahren	0,2	Anfahren, Rückzüge und Verbindungswege
Werkzeugwechsel	1,3	Wechsel im Arbeitsplan mal Wechselzeit
Spannen	2,0	Spannhandlungen mal maschinengebundener Anteil
Be- und Entladen	0,3	Ladehandlungen
Verteilzeit	0,7	Grundzeit mal betrieblicher Verteilzeitanteil
Summe	6,2

Dahinter stehen Werkzeuge und Schnittwerte aus dem Stamm. Ein Beispiel: Der Schaftfräser Ø12 soll Aluminium mit 835 m/min schneiden. Die Maschine schafft aber nur 12.000 Umdrehungen pro Minute, damit sind es 452 m/min. Der Quoter rechnet mit dem, was die Maschine kann, und zeigt den Sollwert daneben.

Genauso nachvollziehbar sind die Schritte außerhalb des Fräszentrums. Sägen: 66 mm Schnitt bei 48 mm/min sind 1,4 min, dazu 1 min Be- und Entladen. Entgraten: 2.474 mm scharfe Kanten bei 500 mm/min sind 4,9 min, dazu 2 min Handhabung.

Welche Maschine schlägt der Quoter vor?

Für jede geeignete Maschine rechnet der Quoter Stückzeit und Rüsten:

Maschine	Stückzeit	Rüsten
3-Achs-Fräszentrum, Empfehlung	18,7 min	52 min
3-Achs-Fräszentrum mit großem Arbeitsraum	18,9 min	57 min
5-Achs-Fräszentrum	15,8 min	42 min
5-Achs-Fräszentrum mit großem Arbeitsraum	15,9 min	47 min

Das 5-Achs-Zentrum ist schneller. Empfohlen wird trotzdem das 3-Achs-Zentrum, weil es in der gepflegten Reihenfolge vorne steht. Ob sich der Wechsel lohnt, entscheidet der Stundensatz, denn die schnellere Maschine ist oft die teurere. Alle Varianten stehen nebeneinander, die Wahl trifft Ihre Arbeitsvorbereitung.

Warum ist das Ergebnis eine Spanne?

Weil drei Angaben in der STEP-Datei fehlen, die die Zeit deutlich verschieben: der Werkstoff, die Toleranz der Lagerbohrung und ob die Kernlöcher ein Gewinde bekommen. Solange sie offen sind, ist die ehrliche Antwort eine Spanne:

Werkstoff	Stückzeit je nach Toleranz und Gewinde	Rüsten gesamt
Aluminium EN AW-6082	18,1 bis 20,7 min	58 bis 60 min
Baustahl S235/S355	28,5 bis 33,3 min	58 bis 60 min
Edelstahl 1.4301	44,7 bis 52,0 min	63 bis 65 min

Eine Passung an der Lagerbohrung bringt einen zusätzlichen Arbeitsgang: vorbohren auf Ø29,85 und reiben auf Ø30. Das Gewinde M6 in den Kernlöchern kostet rund 0,6 min je Stück, vor allem durch einen weiteren Werkzeugwechsel. Den größten Hebel hat der Werkstoff: In Edelstahl braucht derselbe Lagerbock rund zweieinhalbmal so lange, und der Quoter schlägt das Fräszentrum mit großem Arbeitsraum vor.

Sobald die Angaben feststehen, rechnet der Quoter einen Wert. Wie nah dieser Wert an Ihrer Fertigung liegt, zeigt erst die Kalibrierung.

Wie wird die Rechnung an Ihren Betrieb angepasst?

Mit Ihren Stammdaten und Ihren abgeschlossenen Aufträgen, in drei Stufen:

1. Stammdaten eintragen. Maschinen mit Arbeitsraum, Drehzahl, Vorschub und Stundensatz, dazu Werkstoffkennwerte, Halbzeuge, Rüst- und Nebenzeiten. Sie ersetzen die Werte der Vorlage.
2. Auf Ihre Aufträge kalibrieren. Für die erste Kalibrierung rechnen wir typischerweise 10 bis 15 Ihrer abgeschlossenen Aufträge mit 3D-Datei und gemessener Zeit nach. Daraus entstehen Kalibrierfaktoren je Maschine, getrennt für Hauptzeit, Nebenzeit, Rüsten und Programmieren. Jede Herleitung zeigt danach drei Werte: vor der Kalibrierung, den Faktor und das Ergebnis.
3. Im Betrieb nachschärfen. Nach der Fertigung tragen Sie die Ist-Zeit ein, für das ganze Teil oder je Schritt. Die Faktoren werden in kleinen, begrenzten Schritten nachgeführt, damit ein einzelner Ausreißer nichts verstellt. Größere Abweichungen werden gemeldet und nicht still übernommen.

Eine Genauigkeit in Prozent versprechen wir vorab nicht. Wir messen die Abweichung an Ihren Aufträgen und zeigen sie Ihnen, bevor Sie das erste Angebot damit schreiben.

Was steht nicht in der STEP-Datei?

Eine STEP-Datei beschreibt die Form. Vieles, was die Zeit bestimmt, steht woanders:

• Toleranzen und Passungen. STEP-Dateien kommen oft ohne auswertbare Toleranzen. Das Format AP242 kann sie als semantische PMI tragen, aber nur, wenn sie im Modell angelegt und mit exportiert wurden. Meist stehen sie auf der Zeichnung.
• Oberflächen. Rauheit, Beschichtung und Wärmebehandlung stehen auf der Zeichnung oder im Anfragetext.
• Werkstoff. Fehlt oft oder ist nicht verlässlich hinterlegt. Am Lagerbock macht er den Unterschied zwischen 18,7 und 45,4 Minuten.
• Gewinde. Im CAD oft nur kosmetisch angelegt. In der STEP-Datei kommt dann eine Bohrung im Kernlochdurchmesser an, zum Beispiel Ø5 für M6. Ob dort ein Gewinde hin soll, zeigt erst die Zeichnung.
• Stückzahl und Termin. Stehen in der Anfrage, nicht im Modell.
• Spannmittel und Werkzeughalter. Der Quoter prüft den Fräser, nicht Halter und Spannmittel. Das bleibt bei Ihrer Arbeitsvorbereitung.

Für diese Angaben braucht es die Zeichnung oder eine Rückfrage beim Kunden. Der Quoter fragt sie je Bohrung ab, statt sie anzunehmen: Gewinde ja oder nein, Toleranz frei, eng oder Passung. Jede Antwort rechnet er sofort neu. Schleifen, Erodieren und Härten rechnet er nicht. Solche Verfahren führen Sie als eigene Posten mit Zeit und Kosten.

Wer entscheidet über den Preis?

Ihr Betrieb. Aus der Zeit wird erst mit Ihren Zahlen ein Preisvorschlag: Zeit je Maschine mal Stundensatz, Material aus dem Rohteilgewicht, Rüsten, Einfahren und Programmieren auf das Los verteilt, darauf Ihr Aufschlag. Den Preis setzen Sie, jeder Vorschlag lässt sich überschreiben. Gesendet wird nichts automatisch.

Wie das als Produkt aussieht, mit Modellansicht, Herleitung je Posten und Losstaffel, zeigt der Quoter für die Fertigung. Den Lagerbock allein finden Sie auf der Seite Frästeile kalkulieren.

Häufige Fragen