Kann Tieflochbohren auch für Kleinserien wirtschaftlich sein?

Tieflochbohren ist auch für Kleinserien wirtschaftlich, wenn die Rahmenbedingungen stimmen. Entscheidend sind dabei die Wahl des richtigen Verfahrens, eine konsequente Reduzierung der Rüstzeiten und die Frage, ob eine Eigenfertigung oder die Vergabe an einen spezialisierten Lohnfertiger die günstigere Option darstellt. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um das Thema Tieflochbohren in Kleinserien.

Ab welcher Stückzahl lohnt sich Tieflochbohren?

Tieflochbohren lohnt sich grundsätzlich ab der ersten Bohrung, wenn die geforderte Bohrtiefe, Präzision oder Geometrie mit konventionellen Verfahren nicht erreichbar ist. Eine Mindeststückzahl gibt es technisch nicht. Wirtschaftlich betrachtet sinken die Stückkosten mit steigender Losgröße, aber auch Einzelteile und kleine Losgrößen können rentabel sein, wenn die Rüstkosten entsprechend kalkuliert werden.

Die entscheidende Frage ist nicht die Stückzahl allein, sondern das Verhältnis von Rüstaufwand zu Fertigungszeit. Bei kurzen Bohrzyklen und hohem Rüstaufwand steigen die Kosten pro Stück bei Kleinserien überproportional. Bei langen Bohrzyklen, etwa bei großen Bohrtiefen oder schwer zerspanbaren Werkstoffen, relativiert sich dieser Effekt deutlich.

Für die Kleinserien-Metallbearbeitung gilt: Wer Bohrungen mit einem Tiefen-Durchmesser-Verhältnis von mehr als 10:1 benötigt, hat ohnehin keine Alternative zum Tieflochbohren. In diesen Fällen ist die Stückzahl nachrangig.

Welche Kostentreiber gibt es beim Tieflochbohren in der Kleinserie?

Die wesentlichen Kostentreiber beim Tieflochbohren in der Kleinserie sind Rüstzeiten, Werkzeugkosten, Kühlmittelmanagement und der Aufwand für die Qualitätssicherung. Hinzu kommen werkstoffbedingte Einflüsse, die den Prozess komplexer und damit teurer machen können.

Im Einzelnen lassen sich die wichtigsten Kostenpositionen wie folgt benennen:

• Rüst- und Einrichtzeiten: Bei kleinen Losgrößen entfällt ein großer Teil der Gesamtzeit auf das Einrichten der Maschine, das Spannen des Werkstücks und die Werkzeugvorbereitung.
• Werkzeugverschleiß: Harte oder zähe Werkstoffe erhöhen den Verschleiß erheblich. Kleine Serien profitieren seltener von optimierten Standzeiten, weil Werkzeuge häufiger neu eingestellt oder gewechselt werden müssen.
• Materialinhomogenitäten: Lunker, Einschlüsse oder Schwankungen in der Legierungszusammensetzung können das Spanverhalten unvorhersehbar verändern und zu Ausschuss oder Nacharbeit führen.
• Kühlmittelsystem: Das Hochdruckkühlmittelsystem muss für jede Anwendung korrekt eingestellt sein. Fehler hier wirken sich direkt auf die Oberflächengüte aus.
• Qualitätsprüfung: Bei kleinen Serien ist der Prüfaufwand pro Stück höher, weil weniger Teile die Fixkosten der Messung tragen.

Weiche Werkstoffe wie bestimmte Aluminiumlegierungen sind dabei besonders kritisch, weil sie zur Aufbauschneide neigen und damit die Prozessstabilität gefährden. Das erhöht den Kontrollaufwand und damit die Tieflochbohrkosten in der Kleinserie spürbar.

Welches Tieflochbohrverfahren ist für Kleinserien am besten geeignet?

Für Kleinserien mit kleinen bis mittleren Bohrdurchmessern ist das Einlippen-Tieflochbohren (ELB) in der Regel die erste Wahl. Es bietet hohe Präzision, ist selbstzentrierend und liefert sehr gerade Bohrungen. Das BTA-Tieflochbohren ist wirtschaftlicher bei größeren Durchmessern, lässt sich aber auch für Kleinserien einsetzen, wenn die Bauteilgeometrie es erfordert.

Einlippen-Tieflochbohren (ELB) für kleine Durchmesser

Das Einlippen-Tieflochbohren eignet sich besonders für Bohrdurchmesser im kleineren Bereich und zeichnet sich durch hohe Maßhaltigkeit aus. Die Führungsleisten des Bohrers sorgen für Selbstzentrierung, was bei Kleinserien den Rüstaufwand reduziert, weil weniger Korrekturen zwischen den Teilen notwendig sind. Die erreichbare Oberflächengüte ist in der Regel besser als beim BTA-Verfahren, was bei anspruchsvollen Passungsanforderungen ein entscheidender Vorteil ist.

BTA-Tieflochbohren für größere Durchmesser

Das BTA-Tieflochbohren ist das wirtschaftlichere Verfahren, sobald größere Bohrdurchmesser gefragt sind. Die Späne werden durch das innere Bohrrohr zuverlässig abgeführt, was auch bei tiefen Bohrungen für stabile Prozesse sorgt. Bei Kleinserien mit großen Durchmessern ist BTA-Tieflochbohren oft die einzige praktikable Option. Der Unterschied zwischen ELB und BTA liegt weniger im Bohrverlauf als in der Prozessauslegung: Nicht das Verfahren allein entscheidet, sondern wie der Prozess auf den jeweiligen Werkstoff und die Bauteilanforderungen abgestimmt wird.

Der Ejektor-Bohrer wird auf Standardmaschinen eingesetzt und ist für mittlere Tiefen und Durchmesser geeignet, steht aber als spezialisiertes Angebot hinter ELB und BTA zurück, wenn es um maximale Präzision in der Kleinserie geht.

Wie lassen sich Rüstzeiten beim Tieflochbohren von Kleinserien reduzieren?

Rüstzeiten beim Tieflochbohren von Kleinserien lassen sich durch standardisierte Spannmittel, wiederkehrende Werkzeugvoreinstellungen und eine konsequente Auftragsplanung deutlich senken. Die größten Hebel liegen in der Vorbereitung, nicht im eigentlichen Bohrprozess.

Konkrete Maßnahmen zur Rüstzeitreduzierung sind:

1. Werkzeugvoreinstellung: Werkzeuge werden außerhalb der Maschine voreingestellt und können direkt eingewechselt werden, ohne aufwändige Justage an der Maschine.
2. Standardisierte Spannvorrichtungen: Wenn ähnliche Bauteilgeometrien wiederkehren, lohnt sich die Investition in Vorrichtungen, die schnell und reproduzierbar gespannt werden können.
3. Auftragsgruppierung: Ähnliche Teile werden zu Fertigungsgruppen zusammengefasst, sodass Umrüstungen minimiert werden. Das senkt die effektiven Rüstkosten pro Stück auch bei kleinen Losgrößen.
4. Prozessdokumentation: Einmal optimierte Parameter werden dokumentiert und bei Folgeaufträgen direkt übernommen. Das ist besonders bei wiederkehrenden Kleinserien ein erheblicher Zeitgewinn.

Gerade bei Kleinserien in der Metallbearbeitung entscheidet die Qualität der Arbeitsvorbereitung maßgeblich über die Wirtschaftlichkeit des gesamten Auftrags.

Wann ist die Vergabe an einen Tieflochbohr-Spezialisten günstiger als Eigenfertigung?

Die Vergabe an einen spezialisierten Lohnfertiger ist wirtschaftlich sinnvoller, sobald die Investition in Maschinen, Werkzeuge und Prozess-Know-how die Kosten der externen Vergabe übersteigt. Das ist bei Kleinserien häufig der Fall, weil die Fixkosten einer eigenen Tiefbohranlage nur bei ausreichender Auslastung tragbar sind.

Folgende Situationen sprechen klar für die externe Vergabe:

• Die Tieflochbohrung ist nicht das Kerngeschäft des Unternehmens und kommt nur gelegentlich vor.
• Die geforderten Bohrtiefen, Durchmesser oder Toleranzen liegen außerhalb des Bereichs, den vorhandene Maschinen abdecken.
• Spezialwerkstoffe oder schwer zerspanbare Materialien erfordern Erfahrung, die intern nicht vorhanden ist.
• Der Aufbau eigener Prozesskompetenz würde zu lange dauern und die Lieferfähigkeit gefährden.
• Die Losgrößen sind zu klein, um die Rüstkosten einer eigenen Anlage zu amortisieren.

Hinzu kommt: Ein erfahrener Spezialist verfügt über einen optimierten Maschinenpark, eingespielte Prozesse und die Möglichkeit, Aufträge flexibel zu bündeln. Das wirkt sich direkt auf die Stückkosten aus, auch bei kleinen Losgrößen.

Welche Qualitätsstandards gelten beim Tieflochbohren von Kleinserien?

Beim Tieflochbohren von Kleinserien gelten dieselben Qualitätsanforderungen wie bei Großserien: Maßhaltigkeit, Oberflächengüte und Geradheit der Bohrung müssen innerhalb der vereinbarten Toleranzen liegen. Der Unterschied liegt im Prüfaufwand pro Teil, der bei kleinen Losgrößen höher ausfällt.

Die Oberflächenqualität und Passungsgüte hängen dabei stark vom eingesetzten Werkstoff ab. Weiche Werkstoffe wie schweißbare Aluminiumlegierungen neigen zur Aufbauschneide, was die Prozessstabilität beeinträchtigen kann. Harte und zähe Werkstoffe liefern in der Regel stabilere Prozesse, belasten aber die Werkzeuge stärker. Selbst geringste Änderungen in der Legierungszusammensetzung oder der Wärmebehandlung können das Spanverhalten und damit das Ergebnis signifikant verändern.

Für die Qualitätssicherung bei Kleinserien bedeutet das:

• Jedes Teil wird einzeln geprüft, weil statistische Stichprobenverfahren bei kleinen Losgrößen keine ausreichende Aussagekraft haben.
• Die Werkstoffcharge sollte dokumentiert sein, um Schwankungen im Spanverhalten nachvollziehen zu können.
• Materialinhomogenitäten wie Lunker oder Einschlüsse können den Prozess unvorhersehbar beeinflussen und müssen bei der Auftragsplanung berücksichtigt werden.

Ein strukturiertes Qualitätsmanagement, das den gesamten Fertigungsprozess begleitet, ist bei Kleinserien besonders wichtig, weil Fehler hier keine Möglichkeit zur statistischen Korrektur über viele Teile bieten.

Wie wir Ihre Kleinserie wirtschaftlich und präzise umsetzen

Wir bei Gutekunst sind seit über 125 Jahren auf Tieflochbohren spezialisiert und bearbeiten Kleinserien mit demselben Anspruch wie Großaufträge. Unser Leistungsangebot für Kleinserien umfasst:

• Alle drei klassischen Tiefbohrverfahren, ELB, BTA und Ejektor, für optimale Verfahrensauswahl je nach Durchmesser und Anforderung
• Bohrtiefen bis zu 7.000 mm und ein breites Werkstoffspektrum, von Stählen über Aluminium bis zu Sonderwerkstoffen
• Komplettbearbeitung aus einer Hand, von der Pilotbohrung über Drehen und Fräsen bis zur Oberflächenbehandlung
• Dokumentierte Prozessparameter für wiederkehrende Kleinserien, die Rüstzeiten und damit Kosten bei Folgeaufträgen senken
• Einzelteilprüfung und enge Abstimmung über den gesamten Fertigungsprozess

Ob Sie ein Einzelteil oder eine wiederkehrende Kleinserie vergeben möchten: Sprechen Sie uns an. Wir analysieren Ihre Anforderungen und nennen Ihnen schnell und konkret, welches Verfahren für Ihren Auftrag wirtschaftlich und technisch am besten passt. Nehmen Sie jetzt Kontakt auf und erhalten Sie ein unverbindliches Angebot.

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