Jede Platte, jedes Panel und jeder Block, der in die Werkstatt gelangt, hat seinen Preis. Dennoch wird bei zahlreichen CNC-Bearbeitungen ein erheblicher Teil dieses Materials niemals zum fertigen Produkt, er wird zum Ausschuss.

Unbrauchbare Reststücke, Verschnitt zwischen den Teilen, Positionierungsfehler, Werkzeuge, die mehr Material abtragen als nötig über Hunderte von Bearbeitungszyklen summiert, belasten diese Verluste die Marge weit stärker, als die meisten Betriebe ahnen. Die gute Nachricht: Ein Großteil dieses CNC-Materialverschnitts ist nicht unvermeidlich. Er hängt davon ab, wie die Bearbeitungen geplant werden.

In diesem Artikel zeigen wir, wie stark sich Materialverschnitt auf die CNC-Fertigung wirklich auswirkt, wie Nesting und die richtigen Schnittoptimierungsstrategien ihn reduzieren und warum die richtige Software den Unterschied macht zwischen einem Betrieb, der Material verschwendet, und einem, der jeden Schnitt optimiert.

Bei der spanenden Fertigung, also bei Bearbeitungen, bei denen aus einem Halbzeug Material abgetragen wird, bis das fertige Teil entsteht, ist ein gewisser Verschnitt unvermeidbar. Das Problem entsteht, wenn er übermäßig wird.

Je nach Material und Bearbeitungsart kann der Anteil, der als Verschnitt endet, erheblich variieren. Bei hochwertigen Materialien wie Naturstein, Marmor, technischen Platten oder beschichteten Paneelen führen schon wenige zusätzliche Prozentpunkte schnell zu Mehrkosten von Tausenden von Euro pro Jahr.

CNC-Materialverschnitt ist jedoch nicht nur das Material, das weggeworfen wird, er ist ein Kostenfaktor, der sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette fortsetzt. Ausschuss bedeutet rasch: mehr Rohstoffeinkäufe, mehr Maschinenzeit, höheren CNC-Werkzeugverbrauch, mehr Handhabungsaufwand und höhere Entsorgungskosten. Ein Betrieb, der seinen Verschnitt nicht kontrolliert, zahlt denselben Fehler faktisch dreimal.

Wenn von Verschnitt die Rede ist, denkt man zuerst ans Material. Es gibt jedoch viele weitere Faktoren, die die Marge still und leise aufzehren.

Hier sind die „versteckten“ Kostenpositionen im Überblick:

• Nacharbeiten an Platten- oder Holzpanel-Abschnitten, die letztlich zu Ausschuss werden
• Maschinenstillstände
• Ungeplante Wartungsarbeiten
• Vorzeitiger CNC-Werkzeugverschleiß
• Übermäßiger Energieverbrauch durch nicht optimierte Werkzeugbahnen
• Entsorgungskosten für ungenutztes Material

Um diese Situationen zu vermeiden, muss frühzeitig in die Strategie eingegriffen und ein effizienter, verschnittarmer Arbeitsablauf von Grund auf etabliert werden.

Nesting ist eine Technik, bei der mehrere Teile innerhalb einer begrenzten Fläche so angeordnet und organisiert werden, dass die gesamte Steinplatte oder das gesamte Holzpanel vollständig genutzt wird – mit direkter Wirkung auf die Reduzierung des CNC-Materialverschnitts. Anstatt Geometrien nach Augenmaß zu positionieren, berechnet die Nesting-Software die Teilabmaße automatisch, erstellt verschachtelte Layouts und bereitet das Werkstück für den Schnitt vor.

Um die Bedeutung des Nestings zu verstehen, müssen sowohl die direkten als auch die indirekten Vorteile berücksichtigt werden. Neben der Senkung der Kosten pro Teil ermöglicht diese Technologie außerdem:

• Weniger Platten- und Panelwechsel
• Geordnetere Werkzeugbahnen bei der CNC-Bearbeitung
• Eine planbarere Produktion mit weniger unvorhergesehenen Unterbrechungen.

In der Praxis wird Nesting von einer spezialisierten Software durchgeführt, die mithilfe eines Algorithmus die Schnittoptimierung optimiert und den CNC-Materialverschnitt reduziert. So gehen CNC-Bediener dabei vor.

1. Die Software übernimmt aus dem CAD-Projekt alle zu fertigenden Teile mit ihren vollständigen Spezifikationen: Abmessungen, Stückzahlen und Bearbeitungsvorgaben.
2. Anschließend legt der Bediener das Format der Platte oder des Panels fest: Dicke, eventuell auszuschließende Bereiche aufgrund von Defekten oder Bohrungen sowie die Teileausrichtung zur Einhaltung der Oberflächenmaserung.
3. Der Algorithmus ordnet die Teile dann so an, dass die bearbeitbare Fläche maximal genutzt und der Verschnitt minimiert wird. Dazu generiert er ein oder mehrere Schnittlayouts.

Je nach gewählter Strategie werden die Werkzeugbahnen für die CNC-Maschine erstellt. In dieser Phase lassen sich die Schneidvorgänge simulieren, bevor der Auftrag in die Fertigung geht.

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Der DDX-Optimierer ordnet die Teile so an, dass jeder Teil der bearbeitbaren Oberfläche genutzt wird. Er ist jedoch nicht der einzige Faktor, den es zu kontrollieren gilt, um tatsächliche Materialeinsparungen zu erzielen. Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Auswahl der CNC-Werkzeuge, die direkten Einfluss auf die abgetragene Materialmenge und die Qualität des Endprodukts hat.

Was verursacht in der Praxis Materialausschuss? Im Einzelnen:

• Abmessungen: Ein überdimensioniertes CNC-Werkzeug erreicht keine scharfen Innenecken, hinterlässt überschüssiges Material und erzwingt zusätzliche Nachbearbeitungsschritte. Umgekehrt können zu kleine Werkzeuge für Schruppbearbeitungen ungenaue Schnitte und Ausschussteile verursachen.
• Schnittparameter: Auch Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe wirken sich auf den Ausschuss aus. Wenn die Spindel zu schnell oder zu langsam vorschiebt, kann das Werkzeug überhitzen, das Material verformen oder brechen. Dies erzeugt Vibrationen, die die Oberflächengüte ruinieren und das Teil unbrauchbar machen. Dringt das Werkzeug zu tief ein, wird möglicherweise mehr Material abgetragen, als im CAM-Programm berechnet.
• Verschleiß und Bruch: Ein verschlissenes CNC-Werkzeug verliert seine Schneidkante, erhöht die Schnittkräfte und verursacht Maßabweichungen außerhalb der Toleranz.

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