Cost-per-Part: Stückkostenkalkulation & ROI in der industriellen AM-Fertigung
Detaillierter Leitfaden zur Berechnung der Herstellkosten pro Bauteil im Metall-3D-Druck: Maschinenstundensatz, Pulverkosten, Post-Processing und Break-Even.
Die Wirtschaftlichkeit der additiven Fertigung entscheidet sich nicht allein am Materialpreis pro Kilogramm, sondern an der ganzheitlichen Cost-per-Part-Betrachtung über die gesamte Prozesskette. Während konventionelle Verfahren wie Spritzguss oder Druckguss hohe fixe Werkzeugkosten und niedrige variable Stückkosten aufweisen, skaliert AM nahezu werkzeuglos mit flacher Kostenkurve. Dieser Leitfaden liefert verifizierte Berechnungsformeln für Maschinenstundensätze, Schutzgasverbrauch, Post-Processing und den Break-Even-Point.
- Bauzeit und Bauhöhe dominieren die Kosten: 60–75 % der Teilekosten entfallen auf den Maschinenstundensatz.
- Post-Processing unterschätzt: Zerspanung, Drahterodieren und Wärmebehandlung machen 30–45 % der Endkosten aus.
- Break-Even-Punkt zu Guss/Zerspanung verschiebt sich durch Multi-Laser-Systeme von Losgröße 50 auf über 1.000 Stück.
Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich
ISO/ASTM 52900| Kostenblock | Single-Laser LPBF | Quad-Laser LPBF (4 Laser) | Draht-Laser DED (Meltio) |
|---|---|---|---|
| Anlagen-Investition (CAPEX) | 350.000 - 550.000 EUR | 850.000 - 1.400.000 EUR | 150.000 - 350.000 EUR |
| Maschinenstundensatz (Vollkosten) | 55 - 75 EUR/h | 95 - 140 EUR/h | 40 - 65 EUR/h |
| Aufbauvolumen / Stunde | 15 - 30 cm³/h | 80 - 200 cm³/h | 60 - 180 cm³/h |
| Feedstock-Kosten / kg | 70 - 180 EUR/kg (Pulver) | 70 - 180 EUR/kg (Pulver) | 15 - 45 EUR/kg (Schweißdraht) |
| Wirtschaftliche Losgröße | 1 bis 100 Stück | 100 bis 3.000 Stück | 1 bis 50 Großbauteile |
Die standardisierte Cost-per-Part Formel
Die Gesamtherstellkosten (Total Part Cost) setzen sich aus vier Hauptkomponenten zusammen: C_part = C_machine + C_material + C_post + C_prep. C_machine errechnet sich aus der Job-Dauer multipliziert mit dem Maschinenstundensatz (Abschreibung über 5 Jahre, Raumkosten, Strom, Wartung, Schutzgas). C_material umfasst das Nettogewicht plus unvermeidbare Stützstrukturen und Pulververluste. C_post beinhaltet Spannungsarmglühen, Drahterodieren, Strahlen und finale CNC-Zerspanung.
Hebel zur Kostensenkung: 3D-Nesting und Z-Höhenminimierung
Jede Schicht erfordert ca. 8 bis 15 Sekunden reine Wischerzeit (Beschichterbewegung), unabhängig davon, wie viel Metall geschmolzen wird. Ein flach platziertes Bauteil mit 50 mm Höhe druckt daher signifikant günstiger als dasselbe Bauteil hochkant mit 200 mm Höhe. Bei Binder Jetting und Multi-Laser-Systemen senkt eine hohe Packungsdichte (Nesting) im Bauraum die Kosten pro Einzelteil drastisch.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie viel kostet 1 kg additiv gefertigtes Metall im Durchschnitt?
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