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Kleinserienfertigung

Unter einer Kleinserie werden Produktionsformen verschiedenster Technologien verstanden, die für spezielle Produktegruppen mengenmäßig nur begrenzt gefertigt werden.

Allgemeines zur Kleinserie

Die Kleinserie unterscheidet sich stark zur Serienfertigung für Massenprodukte des allgemeinen Konsums. Üblicherweise spricht man von von einer Stückzahl im Umfang von 3 bis 100 Stück. Allerdings unterscheiden sich die Angaben verschiedener Quellen hierzu.

Bei einem kleinen Massenprodukt aus sehr günstigem Material kann eine Kleinserie auch einige hundert oder tausend Stück umfassen, da dies proportional zu Millionenstückzahlen auch eine Kleinserie ist. Bisher wurden Kleinserien überwiegend halbindustriell, d.h. mit einem hohen Anteil manueller Arbeit im Sinne einer Manufaktur, gefertigt.

Die immer stärker an Bedeutung gewinnenden und durch immer größere und zunehmend herstellerungebundere Materialauswahl sowie verbesserte Kostensituation der additiven generativen Verfahren ändern aber die Möglichkeiten zur effizienten und noch schnelleren Fertigung von Kleinserien in hohem Maße und machen diese Verfahren immer attraktiver als Alternative zu klassischem Prototypenbau, in Rapid Tooling-Techniken gefertigten Teilen etc.

Je nach Einzelfall kann aber auch eine Fertigung in subtraktiven Verfahren, z.B. CNC-Fräsen, eine gute Option sein. Dies muss anhand der technischen Anforderungen an Genauigkeit und Toleranzen, Machbarkeit, gewünschte Materialeigenschaften und natürlich anhand der Kosten entschieden werden.

Die Abgrenzung zur Vorserie ist teilweise nicht ganz möglich, da die meisten Vorserien ja auch Kleinserien sind. Die Vorserie wird mit der ganz klaren Intention gefertigt, dass später eine Serienfertigung folgt, identisch oder modifiziert. Sie dient rein als Vorstufe zur Serie. Die Kleinserie hingegen wird aus verschiedensten Gründen gefertigt, wie im nächsten Abschnitt erläutert.

Einsatzgebiete und Gründe für Kleinserien

Es gibt individuell sehr unterschiedliche Gründe, warum Teile nur in geringer Stückzahl produziert werden sollen, z.B. ökonomischer oder rechtlicher Natur. Der häufigste Fall ist, dass sich die Fertigung eines konventionellen Werkzeugs für die zu erwartende Stückzahl im Absatz nicht rechnet bei proportionaler Umlegung der Werkzeugkosten auf diese Gesamtzahl, auch wenn die reinen Herstell- und Materialkosten viel geringer sind als bei einer arbeitsaufwändigen Kleinserie.

Die geringe Stückzahl kann daran liegen, dass aufgrund einer sehr spezialisierten Anwendung nur wenige potentielle Käufer existieren oder noch eine gewisse Unsicherheit bezüglich des Markterfolgs besteht. Wenn das Produkt floppt, ist zumindest kein teures Werkzeug gebaut worden und bei entsprechendem Markterfolg kann man es immer noch beauftragen als Serienwerkzeug und noch Verbesserungen einbauen – hier hat die Kleinserie dann im nach hinein die Funktion als Vorserie übernommen.

Eine Kleinserie kann auch für die Markpositionierung ein Exklusivitätsmerkmal sein, wenn z.B. limitierte Auflagen von Modelleisenbahnen kreiert werden, die dann überproportional teuer verkauft werden können an ein vorhandenes mit Kaufkraft versehenes Liebhaberpublikum. Man verknappt somit die Ware künstlich. Auch im Designer- und künstlerischem Bereich können so entsprechende exklusive Kundenkreise angesprochen und gewonnen werden, ohne das Risiko eines vorhergehenden aufwändigen und ressourcenbindenden klassischen Werkzeugbaus.

Weniger bekannt sind rechtliche Gründe, diese stehen mit der Patentierfähigkeit im Zusammenhang. Es gibt Staaten, in denen innerhalb bestimmter Fristen der Marktgang nachgewiesen werden muss, um den Patentanspruch aufrecht zu erhalten. Gelingt dies nicht, kann unter Umständen dieser verfallen und das innovative Verfahren oder die Technologie, die mit dem Produkt in Verbindung stehen und zum Patent angemeldet sind, werden dann als bereits existierender „Stand der Technik“ gewertet.

Ferner gibt es auch Kleinserien, die dazu dienen, Groß- oder Massenserien zu individualisieren.

So kann ein farbiger Einsatz an einem Gehäuse, der individuell gewählt werden kann oder für verschiedene Märkte oder Zielgruppen jeweils passend gewählt wird, das seriengefertigte Teil differenzieren, dieser Einsatz wird dann beispielsweise aufgrund niedrigerer Stückzahlen in Kleinserien gefertigt und hebt ermöglicht damit eine Produktdifferenzierung des Massenprodukts, das in günstiger Großserienfertigung produziert werden kann.

Eine weitere Funktion von Kleinserien, die wiederum in den Bereich der Vorserie hineinspielt, ist, dass manche Produkte gewissen Standards und Normen entsprechen müssen und zur Zulassung und Zertifizierung nicht nur ein Prototyp, sondern eine kleine Serie benötigt wird, die auch den kontinuierlichen Standard bestätigt.

Dies können, je nach Produktbereich, Land oder z.B. auch EU-Verordnungen und Produkthaftungsbestimmungen Industrienormen z.B. die DIN-Norm, Lebensmittelzulassungen wie FDA / BfR usw. sein.

Es macht ja keinen Sinn, eine Großserie zu fahren, wenn man noch nicht mal weiß, ob man mit dem derzeitigen Entwicklungsstand des Produkts gewisse Standards, Normen oder Zertifizierungen erreichen kann. Andererseits wird für dieses Zulassungsprocedere eine gewisse Menge an Exemplaren benötigt, weil beispielsweise Versuche gemacht werden zu Schlagzähigkeit oder Zugfestigkeit, wobei das Teil selbst zerstört wird.

Verwendete Verfahren und Ausblick

Für Kleinserien werden häufig Verfahren des Rapid Prototyping oder Rapid Tooling angewandt. Direkt Teile auszudrucken wird immer günstiger, schneller und die Technologie holen sich viele Firmen bereits selber ins Haus, anstatt Dienstleister zu beauftragen, ähnlich ist es mit Vakuumgießen.

Für größere Teile oder umfangreichere Kleinserien können dann feste gefräste Formen, Formen aus Epoxidharz, Vorrichtungen, Aluwerkzeuge, Werkzeuge mit Wechseleinsätzen, Hybridwerkzeuge z.B. unter Einsatz von Lasercusing etc. eingesetzt werden.

Es ist davon auszugehen, dass durch den zunehmenden Trend zur Individualisierung von Produkten die Kleinserienfertigung eher an Bedeutung gewinnen wird.

Dazu kommt, dass die proportionalen Kosten der Kleinserienfertigung pro Teil durch eine große Auswahl an Verfahren und Materialien eher abnehmen werden und damit die Kleinserie auch preislich immer attraktiver wird. Die geringe Kapitalbindung, große Flexibilität und geringes Risiko sowie Lösung für das Ersatzteilproblem vieler Unternehmen hat dieser Produktionsform bereits in den letzten Jahren hohe Wachstumsraten beschert und dies wird sich eher überproportional schnell weiter entwickeln.