Einzelteile oder Serienfertigung – was lohnt sich?

Ob ein Bauteil als Einzelstück, Kleinserie oder in Serie gefertigt werden sollte, lässt sich nicht allein anhand der benötigten Stückzahl entscheiden. Für die Wirtschaftlichkeit spielen auch Konstruktion, Fertigungsverfahren, Rüstaufwand, Werkstoff, Oberfläche und die Wahrscheinlichkeit späterer Wiederholaufträge eine Rolle.

Gerade bei industriellen Bauteilen nach Zeichnung ist deshalb eine andere Frage entscheidend: Welche Fertigungsform passt technisch und wirtschaftlich zum tatsächlichen Bedarf?

Ein Einzelteil kann trotz höherer Stückkosten die günstigste Lösung sein. Umgekehrt kann es sinnvoll sein, bereits bei vergleichsweise kleinen Mengen auf wiederholbare Fertigungsabläufe und Vorrichtungen zu setzen, wenn weitere Bedarfe absehbar sind.

Was ist der Unterschied zwischen Einzelfertigung und Serienfertigung?

Bei der Einzelfertigung wird ein Bauteil einmalig oder in sehr geringer Stückzahl für einen konkreten Auftrag hergestellt. Häufig handelt es sich um individuelle Konstruktionen, Ersatzteile, Prototypen oder Sonderbauteile nach Zeichnung.

Bei der Serienfertigung werden mehrere identische oder weitgehend identische Bauteile in einer festgelegten Stückzahl hergestellt. Arbeitsvorbereitung, Maschinenbelegung, Werkzeuge und gegebenenfalls Vorrichtungen können dabei auf wiederkehrende Arbeitsschritte abgestimmt werden.

Dazwischen liegt die Kleinserienfertigung. Sie verbindet einen vergleichsweise hohen Grad an Individualität mit den wirtschaftlichen Vorteilen wiederholbarer Fertigungsprozesse.

Feste Stückzahlgrenzen sind in der Praxis nur bedingt hilfreich. Zehn komplexe Schweißkonstruktionen können bereits eine andere Fertigungsplanung erfordern als hundert einfache Stanzteile.

Wann lohnt sich die Einzelfertigung?

Eine Einzelfertigung ist vor allem dann sinnvoll, wenn ein Bauteil speziell für eine bestimmte Konstruktion oder Einbausituation benötigt wird.

Typische Fälle sind Ersatzteile für bestehende Anlagen, Sonderkonstruktionen, Prototypen oder Bauteile, deren endgültige Ausführung noch nicht vollständig feststeht.

Bei Rohrhaltern nach CAD-Daten kann beispielsweise zunächst ein einzelnes Bauteil oder ein Prototyp gefertigt werden. Damit lassen sich Abmessungen, Bohrbilder, Bauhöhe und Einbausituation überprüfen, bevor weitere Teile produziert werden.

Einzelteile sind sinnvoll, wenn

• nur ein oder wenige Bauteile benötigt werden,
• die Konstruktion speziell für ein Projekt entwickelt wurde,
• zunächst eine technische Erprobung erforderlich ist,
• Änderungen wahrscheinlich sind,
• ein nicht mehr verfügbares Ersatzteil nachgefertigt werden muss,
• der zukünftige Bedarf noch nicht feststeht.

Die höheren Kosten pro Stück sind dabei nicht automatisch ein Nachteil. Wird ein Bauteil nur einmal benötigt, wären zusätzliche Investitionen in spezielle Werkzeuge oder Vorrichtungen wirtschaftlich kaum sinnvoll.

Wann lohnt sich eine Serienfertigung?

Mit zunehmender Stückzahl verändert sich die Kalkulation. Aufwendungen für Arbeitsvorbereitung, Programmierung, Einrichtung der Maschinen oder den Bau von Vorrichtungen verteilen sich auf mehrere Bauteile.

Dadurch können die Kosten pro Stück sinken.

Dieser Effekt ist besonders relevant, wenn dieselben Bauteile regelmäßig benötigt werden. Statt jeden Auftrag praktisch wie eine neue Einzelfertigung vorzubereiten, können definierte Fertigungsabläufe wiederholt genutzt werden.

Die Serienfertigung eignet sich daher insbesondere für:

• wiederkehrende Bedarfe,
• größere Stückzahlen identischer Bauteile,
• Rahmenaufträge,
• regelmäßig benötigte Ersatz- und Montageteile,
• standardisierte Komponenten,
• Bauteile mit konstanten Qualitäts- und Maßvorgaben.

STEBA fertigt beispielsweise Rohrhalter, Rohrschellen und Rohrschlitten sowohl in individuellen Ausführungen als auch für wiederkehrende Bedarfe. Einen Überblick über die entsprechenden Produktgruppen bietet der Bereich Rohrbefestigung.

Warum die Stückzahl allein wenig aussagt

Bei der Entscheidung zwischen Einzel- und Serienfertigung wird häufig zuerst nach einer Mindeststückzahl gefragt. Eine pauschale Grenze gibt es jedoch nicht.

Entscheidend ist das Verhältnis zwischen einmaligem Vorbereitungsaufwand und den eigentlichen Fertigungskosten.

Ein einfaches Bauteil, das ohne aufwendige Einrichtung produziert werden kann, lässt sich möglicherweise auch in kleinen Mengen wirtschaftlich herstellen. Bei einer komplexeren Konstruktion kann dagegen bereits bei einer relativ kleinen Serie eine Vorrichtung sinnvoll sein.

Rüstaufwand

Maschinen müssen eingerichtet, Programme geladen oder erstellt und Werkzeuge vorbereitet werden. Je häufiger derselbe Ablauf genutzt wird, desto geringer fällt dieser Aufwand rechnerisch pro Bauteil ins Gewicht.

Vorrichtungen und Werkzeuge

Bei wiederkehrenden Bohrbildern, Biegevorgängen oder Schweißkonstruktionen können Vorrichtungen die Fertigung beschleunigen und eine gleichbleibende Positionierung ermöglichen.

Die Herstellung einer Vorrichtung verursacht zunächst zusätzliche Kosten. Bei ausreichender Stückzahl kann sie die weitere Produktion jedoch deutlich vereinfachen.

Komplexität des Bauteils

Ein einfaches Stanz- oder Biegeteil verhält sich wirtschaftlich anders als eine Konstruktion mit mehreren Profilen, Schweißnähten, Bohrungen und anschließender Oberflächenbehandlung.

Deshalb sollte die optimale Losgröße immer für das konkrete Bauteil betrachtet werden.

Wie wirken sich Rüstkosten auf den Stückpreis aus?

Einmalige Aufwendungen haben bei kleinen Stückzahlen einen besonders großen Einfluss auf den Stückpreis. Dazu gehören beispielsweise Arbeitsvorbereitung, Programmierung, Maschineneinrichtung oder das Einrichten einer Vorrichtung.

Ein vereinfachtes Beispiel zeigt den Effekt:

Angenommen, für die Vorbereitung eines Bauteils entstehen einmalig 500 Euro Rüst- und Einrichtkosten.

Hinzu kommen jeweils Material- und Fertigungskosten.

Das Beispiel zeigt, warum eine größere Stückzahl den Preis pro Bauteil deutlich reduzieren kann. Gleichzeitig bedeutet es nicht automatisch, dass die größtmögliche Serie die wirtschaftlichste Lösung ist. Lagerhaltung, Kapitalbindung und mögliche Konstruktionsänderungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Welche Stückzahl ist wirtschaftlich?

Ob 10, 50 oder 500 Teile die wirtschaftlichste Losgröße darstellen, hängt vom jeweiligen Bauteil ab.

Bei hohen Rüst- und Einrichtkosten kann sich eine größere Serie relativ früh lohnen. Wenn die Fertigung dagegen nur wenig Vorbereitung benötigt oder Änderungen an der Konstruktion wahrscheinlich sind, können kleinere Lose wirtschaftlicher sein.

Entscheidend sind unter anderem:

• einmalige Rüst- und Vorbereitungskosten,
• Fertigungszeit pro Bauteil,
• Materialverbrauch,
• Werkzeug- und Vorrichtungskosten,
• erwarteter Gesamtbedarf,
• Änderungswahrscheinlichkeit,
• Lagerkosten und verfügbare Lagerfläche,
• gewünschte Lieferfähigkeit.

Die wirtschaftliche Losgröße liegt daher nicht zwangsläufig bei der höchsten möglichen Stückzahl. Sie liegt dort, wo Fertigungs-, Lager- und Beschaffungskosten insgesamt sinnvoll zusammenpassen.

Kleinserien sind häufig der wirtschaftliche Mittelweg

Viele industrielle Anwendungen benötigen weder ein einziges Teil noch mehrere Tausend Exemplare.

Genau hier liegt die Stärke der Kleinserienfertigung.

Sie eignet sich beispielsweise für Sondermaschinen, kleinere Anlagenserien, den Rohrleitungsbau oder regelmäßig benötigte Ersatzteile.

Gerade individuelle Bauteile müssen dabei nicht auf Einzelanfertigungen beschränkt bleiben. Wie sich kundenspezifische Konstruktionen von einem Einzelstück bis zu wiederkehrenden Stückzahlen entwickeln können, zeigt auch der Beitrag So entstehen individuelle Rohrhalter.

Eine Kleinserie bietet zudem die Möglichkeit, einen späteren Bedarf vorzubereiten, ohne sofort große Mengen auf Lager legen zu müssen.

Gesamtbedarf und Losgröße sind nicht dasselbe

Ein häufiger Fehler besteht darin, den gesamten Jahresbedarf automatisch als optimale Fertigungsmenge anzusehen.

Benötigt ein Unternehmen beispielsweise 200 Bauteile pro Jahr, müssen nicht zwangsläufig alle 200 Stück auf einmal gefertigt und eingelagert werden.

Je nach Bauteil und Bedarf kann es wirtschaftlicher sein, mehrere kleinere Lose zu fertigen oder vereinbarte Abrufmengen vorzusehen.

Dabei spielen mehrere Faktoren eine Rolle:

• Wie regelmäßig werden die Teile benötigt?
• Wie hoch sind die Lagerkosten?
• Wie viel Kapital soll im Lager gebunden werden?
• Besteht das Risiko technischer Änderungen?
• Wie schnell müssen weitere Teile verfügbar sein?
• Wie hoch ist der erneute Rüstaufwand?

Bei stabilen Konstruktionen und dauerhaftem Bedarf können größere Fertigungslose sinnvoll sein. Bei häufigen Anpassungen oder schwankendem Bedarf reduzieren kleinere Lose dagegen das Risiko, nicht mehr benötigte Bauteile einzulagern.

Erst Einzelteil, dann Serie

Bei neuen Bauteilen ist der direkte Einstieg in eine größere Serie nicht immer sinnvoll.

Ein vorgeschaltetes Muster oder Erstteil kann helfen, technische Risiken zu reduzieren.

Dabei lässt sich überprüfen:

• Passt das Bauteil in die vorgesehene Konstruktion?
• Stimmen Bohrungen und Anschlussmaße?
• Ist ausreichend Montagefreiheit vorhanden?
• Sind Materialstärken und Bauhöhen richtig gewählt?
• Funktioniert die geplante Schweißkonstruktion?
• Entspricht die Oberfläche den Anforderungen?

Erst nach dieser Prüfung wird die Konstruktion für weitere Stückzahlen freigegeben.

Besonders bei kundenspezifischen Zeichnungsteilen kann dieser Ablauf verhindern, dass ein Fehler aus der Konstruktion unmittelbar auf eine komplette Serie übertragen wird.

Serienfertigung beginnt bereits bei der Konstruktion

Ob sich ein Bauteil später wirtschaftlich in größeren Stückzahlen fertigen lässt, entscheidet sich teilweise bereits während der Konstruktion.

Eine technisch funktionierende Geometrie ist nicht automatisch fertigungsgerecht.

Bohrbilder, Biegeradien, Schweißnähte, Materialstärken oder unnötig komplexe Einzelkomponenten können den Aufwand erheblich beeinflussen.

Werden wiederkehrende Stückzahlen erwartet, sollte deshalb geprüft werden, ob sich die Konstruktion für die Fertigung vereinfachen lässt.

Dabei geht es nicht darum, die Funktion des Bauteils zu verändern. Ziel ist vielmehr eine Konstruktion, die mit möglichst reproduzierbaren Arbeitsschritten hergestellt werden kann.

Werkstoff und Oberfläche beeinflussen die Wirtschaftlichkeit

Auch der Werkstoff kann die Entscheidung zwischen Einzelteil und Serie beeinflussen.

Stahl, Edelstahl und Sonderwerkstoffe unterscheiden sich hinsichtlich Materialpreis, Bearbeitung, Schweißbarkeit und Beschaffung. Bei größeren Stückzahlen kann zudem eine optimierte Materialausnutzung wichtiger werden.

Das Gleiche gilt für den Korrosionsschutz.

Werden Bauteile beispielsweise gestrahlt, lackiert oder verzinkt, können Losgrößen und gemeinsame Bearbeitungsschritte Auswirkungen auf die Kosten haben.

Für industrielle Anwendungen sollte daher nicht nur der reine Fertigungsschritt betrachtet werden. Entscheidend ist der komplette Weg vom Rohmaterial bis zum einbaufertigen Bauteil.

Wiederholaufträge bereits bei der ersten Bestellung berücksichtigen

Ein Bauteil wird heute möglicherweise nur zehnmal benötigt. Wenn dieselbe Konstruktion anschließend jedes Quartal erneut bestellt wird, sieht die wirtschaftliche Bewertung jedoch anders aus.

Deshalb sollten Einkäufer und Konstrukteure bereits bei der ersten Anfrage angeben, ob es sich um einen einmaligen Bedarf oder eine wiederkehrende Beschaffung handelt.

Das ermöglicht eine andere Fertigungsplanung.

Gegebenenfalls können Programme, Vorrichtungen, Zeichnungsstände und Fertigungsparameter so vorbereitet werden, dass spätere Aufträge schneller reproduzierbar sind.

Welche Angaben werden für eine wirtschaftliche Kalkulation benötigt?

Je genauer die Anfrage, desto besser lässt sich beurteilen, welche Fertigungsform sinnvoll ist.

Hilfreich sind insbesondere:

• technische Zeichnung oder CAD-Daten,
• benötigte Stückzahl,
• erwartete Folgemengen,
• Werkstoff,
• Materialstärke,
• Toleranzen,
• Schweißanforderungen,
• gewünschte Oberfläche,
• Prüf- und Dokumentationsanforderungen,
• gewünschter Liefertermin.

Auch Informationen zur späteren Anwendung können relevant sein. Im Anlagenbau gelten beispielsweise je nach Einsatzort unterschiedliche Anforderungen an Belastbarkeit, Werkstoff, Korrosionsschutz und Dokumentation.

Einzelteil oder Serienfertigung: eine praktische Entscheidungshilfe

Für die erste Einschätzung können Sie sich an folgenden Fragen orientieren:

Die Tabelle ersetzt keine konkrete Kalkulation. Sie zeigt jedoch, welche Faktoren für die Entscheidung entscheidend sind.

Einzelteile, Kleinserien und Serienfertigung bei STEBA

STEBA fertigt industrielle Metallkomponenten sowohl als Einzelstücke als auch in Klein- und Serienfertigung.

Das ist vor allem bei Projekten von Vorteil, bei denen zunächst ein Prototyp oder ein erster Auftrag benötigt wird und anschließend weitere Stückzahlen folgen.

Zum Fertigungsprogramm gehören unter anderem Rohrschellen, Rohrhalter, Rohrschlitten sowie individuelle Stahlbauteile und Sonderkonstruktionen.

Je nach Bauteil können Zeichnungen, CAD-Daten, Muster oder projektspezifische Vorgaben als Fertigungsgrundlage dienen. Auch Rohrschlitten nach Kundenvorgabe können vom einzelnen Sonderteil bis zu wiederkehrenden Serien gefertigt werden.

Entscheidend ist dabei nicht, möglichst schnell eine bestimmte Fertigungsart festzulegen. Wirtschaftlich ist die Lösung, bei der Konstruktion, Stückzahl, Fertigungsaufwand, Lagerhaltung und zukünftiger Bedarf zusammenpassen.

Häufige Fragen zur Einzel- und Serienfertigung

Ab welcher Stückzahl lohnt sich eine Serienfertigung?

Eine allgemeingültige Mindeststückzahl gibt es nicht. Entscheidend sind unter anderem Bauteilkomplexität, Rüstaufwand, benötigte Werkzeuge, Material und mögliche Folgemengen. Bei einfachen Bauteilen kann eine wiederholbare Fertigung bereits bei relativ kleinen Stückzahlen wirtschaftlich sein.

Können zunächst einzelne Musterteile gefertigt werden?

Ja. Gerade bei neuen Konstruktionen ist ein Erstteil oder Prototyp häufig sinnvoll. Nach Prüfung und Freigabe kann anschließend die Klein- oder Serienfertigung erfolgen.

Was ist der Unterschied zwischen Kleinserie und Serienfertigung?

Eine Kleinserie umfasst eine begrenzte Anzahl gleicher Bauteile. Die Übergänge zur klassischen Serienfertigung sind fließend. Maßgeblich sind weniger feste Stückzahlgrenzen als die Organisation und Wiederholbarkeit des Fertigungsprozesses.

Muss der gesamte Jahresbedarf auf einmal gefertigt werden?

Nein. Je nach Rüstaufwand, Lagerkosten, Änderungsrisiko und Lieferbedarf kann es wirtschaftlicher sein, den Gesamtbedarf auf mehrere Fertigungslose oder Abrufe zu verteilen.

Kann ein individuell konstruiertes Bauteil später in Serie gefertigt werden?

Ja. Kundenspezifische Bauteile können nach erfolgreicher Bemusterung und Freigabe wiederholt gefertigt werden. Sinnvoll ist es, bereits bei der Konstruktion mögliche spätere Serienmengen zu berücksichtigen.

Welche Unterlagen werden für eine Anfrage benötigt?

Ideal sind eine bemaßte Zeichnung oder CAD-Daten sowie Angaben zu Stückzahl, Material, Oberfläche, Toleranzen und gegebenenfalls Prüf- oder Dokumentationsanforderungen. Bei wiederkehrendem Bedarf sollten zusätzlich die erwarteten Folgemengen genannt werden.