Kosten pro Gutteil senken: Warum der Werkzeugpreis der schwächste Hebel ist

Wenn die Werkzeugrechnung steigt, wird über Werkzeugpreise verhandelt. Das ist naheliegend, weil der Preis auf der Rechnung steht. Die Zeit an der Maschine steht dort nicht.

In diesem Beitrag zerlegen wir zuerst die Zahlen, mit denen in solchen Gesprächen argumentiert wird, und rechnen dann durch, welcher Hebel am selben Bauteil wie viel bewegt. Damit Sie entscheiden können, wo Sie anfangen.

Die Zahl, die jeder kennt, und woher sie kommt

„Werkzeuge machen nur 3 bis 5 Prozent der Fertigungskosten aus." Der Satz steht in Fachbeiträgen, in Herstellerunterlagen und in Beratungsangeboten. Wir wollten wissen, wer ihn erhoben hat.

Die älteste auffindbare Fundstelle ist ein Beitrag der CIM Aachen, erschienen in CIMAktuell im Mai 1999. Dort heißt es: „Die Beschaffungskosten für Werkzeuge können sehr genau auf 3-5% der Fertigungskosten beziffert werden." Eine Quelle für die Zahl nennt der Beitrag nicht.

Dieselbe Spanne taucht 2004 in Werkstatt+Betrieb auf. Ein Fachbeitrag vom April 2026 nennt sie erneut, diesmal gestützt auf eine Untersuchung von Sandvik Coromant, ohne Erhebungsjahr. Der Werkzeughersteller MAPAL beziffert den Beschaffungsanteil mit unter zehn Prozent der Gesamtbetriebskosten.

Vier Fundstellen, eine Zahl, keine nachlesbare Erhebung. Und die Bezugsgröße wandert: mal sind es Fertigungskosten, mal Produktionskosten, mal Gesamtbetriebskosten. Das sind drei verschiedene Nenner.

Was die Primärquelle sagt

Die maßgebliche deutschsprachige Darstellung zur Wirtschaftlichkeit des Spanens ist „Wirtschaftliches Spanen", verfasst von Hans Kurt Tönshoff, emeritierter Professor für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, herausgegeben vom Industrieverband Massivumformung im April 2010. Dort steht eine andere Größenordnung — und der wichtigere Gedanke gleich dahinter:

Ein Zehntel, nicht drei bis fünf Prozent. Und der Satz danach erklärt, warum die genaue Prozentzahl ohnehin die falsche Frage beantwortet: Das Werkzeug kostet wenig und entscheidet viel.

Warum das für Ihr Preisgespräch zählt

Wer mit 3 Prozent argumentiert, macht sich angreifbar, sobald jemand nachfragt. Wer mit einem Zehntel rechnet, liegt auf der sicheren Seite und braucht das Argument trotzdem nicht: Selbst zehn Prozent Anteil bedeuten, dass ein Nachlass von zwanzig Prozent den Stückpreis um zwei Prozent senkt.

Es gibt eine Gegenposition, und sie gehört dazu. Markus Temmel, Geschäftsführer der TCM-International GmbH, sagte 2017 in einem Fachbeitrag, entscheidend seien nicht die Beschaffungskosten, sondern der Einsatz: „Wir sprechen nun über einen tatsächlichen Stellhebel in der Größenordnung von 20 bis 30 % der Fertigungskosten." TCM verkauft Werkzeugmanagement, die Aussage ist also eine Anbieterposition und keine Erhebung. Sie trifft trotzdem den Punkt: Anteil und Hebel sind zwei verschiedene Dinge.

Ein teureres Werkzeug ist genau dann richtig, wenn es Zeit, Aufspannungen oder Ausschuss spart. Und genau dann falsch, wenn es dieselbe Leistung teurer erbringt. Diese Unterscheidung trifft kein Katalogvergleich, sondern nur eine Messung am Bauteil.

Wo die Zeit verloren geht

Wenn nicht das Werkzeug den Stückpreis bestimmt, dann die Zeit. Und dort liegt ein Block, den die Kalkulation regelmäßig unterschätzt.

Thomas Bosch hat 2016 an der Universität Stuttgart eine Methode zur Reduktion technischer Nebenzeiten in der spanenden Fertigung vorgelegt. Technische Nebenzeiten sind die Zeiten, in denen die Maschine läuft, aber kein Span fällt: Eilgänge, Werkzeugwechsel, Schwenkbewegungen, Anfahrwege. Seine Ausgangsbeobachtung: Viele Fertigungsprozesse weisen einen Anteil technischer Nebenzeiten auf, der knapp unter oder über dem der Hauptzeiten liegt.

Was ohne Investition drin ist

Der Wert dieser Arbeit liegt in der Validierung an drei realen Großserienprozessen. Allein durch die Anpassung der NC-Programme, ohne neue Werkzeuge und ohne neue Maschine, sank die Taktzeit um 8,7 Prozent, 7,9 Prozent und 8,1 Prozent. Bei einzelnen Werkzeugen waren es bis zu 18,9 Prozent.

Im ersten Fall reichte das aus, um den Engpass in der Fertigungslinie zu beseitigen. Eine zusätzliche Maschineninvestition wurde dadurch vermieden.

Das ist der belastbarste Wert, den wir zum Thema Optimierung ohne Zukauf gefunden haben — und er stammt aus einer Dissertation, nicht aus einem Prospekt.

Der Verlust, der nicht in der Zerspanung auftaucht

Ein zweiter Block ist organisatorisch. In einem dokumentierten Praxisfall waren 16 Prozent aller Fertigungsaufträge wegen Werkzeugmangels unterbrochen, und 20 Prozent der Arbeitszeit der Maschinenbediener entfielen auf die Werkzeugsuche. Sandvik Coromant nennt dieselbe Größenordnung von bis zu 20 Prozent der Bedienerzeit.

Das ist keine Frage der Schnittwerte, sondern der Ordnung im Werkzeugschrank. Wo Werkzeuge, Halter und Verschleißteile einen festen Platz mit Mindestbestand haben, verschwindet dieser Verlust ohne technische Maßnahme. Genau dafür bauen wir bei Pöppel Lagerorganisationssysteme auf: Bedarfsanalyse vor Ort durch den Außendienst, Regalmodule nach Ihrem Bedarf, beschriftete Plätze und ein Shop-Zugang, über den nachbestellt wird.

Eine Zahl, bei der wir widersprechen müssen

Im Umlauf ist ein Verlustpareto aus einem REFA-Whitepaper zur Kennzahl OEE: Rüsten 47,2 Prozent, Reinigung 33,0 Prozent, Ausschuss 1,9 Prozent, Nacharbeit 0,9 Prozent. Die Zahlen stehen so im Original.

Nur zählen sie keine Zeitanteile. Die Tabelle ist eine Häufigkeitsauswertung: 153 Rüstvorgänge, 107 Reinigungen, 6 Ausschussfälle, jeweils als Anzahl der Ereignisse. Wer daraus liest, dass 47 Prozent der Verlustzeit auf das Rüsten entfällt, hat die Bezugsgröße vertauscht. Ein Rüstvorgang und ein Ausschussteil sind in dieser Tabelle je ein Ereignis, unabhängig davon, wie lange das eine dauert und was das andere kostet.

Für die eigene Fertigung heißt das: Eine Häufigkeitsliste zeigt, was oft passiert. Was teuer ist, zeigt erst die Zeitaufnahme daneben.

Der Posten, den fast niemand mitrechnet

In Optimierungsprojekten fehlt am häufigsten der Kühlschmierstoff. Der PIUS-Leitfaden zu Zerspanungsprozesse, herausgegeben mit dem VDI Zentrum Ressourceneffizienz, nennt für die Kostenstruktur eines Bauteils in der spanenden Massenfertigung einen KSS-Kostenanteil von etwa 15 Prozent der Fertigungskosten bei klassischer Emulsionsüberflutung. Das ist rund dreimal so viel wie der Werkzeuganteil.

Die Randbedingungen gehören dazu, sonst stimmt die Zahl nicht: Sie stammt aus der Analyse eines Antriebsstrangbauteils in der Massenfertigung und gilt für Überflutungskühlung. Für eine Einzelteilfertigung mit Minimalmengenschmierung lässt sich daraus nichts ableiten.

Die Reihenfolge der Prüfschritte ändert das trotzdem. Bevor über Werkzeugpreise verhandelt wird, gehören Pflege, Standzeit, Nachsatz und Entsorgung der Emulsion auf den Tisch. In den meisten Betrieben wird dieser Block nicht bauteilbezogen erfasst — und was nicht erfasst wird, wird nicht gesenkt.

Wie sich die Konzentration überwachen lässt und was ein automatisiertes Fluidmanagement kann, haben wir in einem eigenen Beitrag beschrieben: Kühlschmierstoff-Management.

Der teuerste Denkfehler: mehr Schnittgeschwindigkeit

Wenn die Taktzeit zu lang ist, liegt der Griff zur Schnittgeschwindigkeit nahe. Er ist bei vielen Werkstoffen der teuerste Griff überhaupt.

Der Zusammenhang zwischen Schnittgeschwindigkeit und Standzeit folgt der Taylor-Geraden mit einem werkstoffabhängigen Exponenten. Für beschichtetes Hartmetall beim Drehen, bei einer Verschleißmarkenbreite von 0,4 Millimetern, Schnitttiefe 1 Millimeter und Vorschub 1 Millimeter, sind belegt: Ck 45 N mit −4,55, 16 MnCrS 5 mit −3,57, 42 CrMoS 4 V mit −6,25 und GG-40 mit −10,0.

Die Prozentwerte sind rechnerische Ableitungen aus der Taylor-Beziehung, keine Messwerte, und sie gelten für die genannten Randbedingungen beim Drehen.

Übersetzt heißt das: Bei Vergütungsstahl 42 CrMoS 4 V kostet ein Prozent mehr Schnittgeschwindigkeit rund sechs Prozent Standzeit. Zwanzig Prozent mehr drücken die Standzeit auf etwa ein Drittel. Bei Grauguss GG-40 bleibt ein Sechstel übrig.

Der Vorschub ist der günstigere Hebel, solange Stabilität und Oberfläche mitspielen. Wer das Zeitspanvolumen über den Vorschub statt über die Schnittgeschwindigkeit erhöht, kauft dieselbe Taktzeit billiger.

Rechenbeispiel: welcher Hebel wie viel bringt

Rechnen wir das an einem Modellbauteil durch. Alle Annahmen liegen offen, damit Sie sie durch Ihre eigenen ersetzen können.

Die Annahmen: 5-Achs-Bearbeitungszentrum, Anschaffungswert 400.000 Euro, Zweischichtbetrieb. Nach der Faustformel aus „Wirtschaftliches Spanen" kostet die Maschinenstunde im Zweischichtbetrieb 15 Euro je 100.000 Euro Anschaffungswert, hier also 60 Euro pro Stunde, ohne Lohn und Werkzeug. Personalstundensatz 30 Euro. Rechenansatz für Maschine und Personal zusammen: 90 Euro pro Stunde. Taktzeit 12,0 Minuten, davon 7,2 Minuten Hauptzeit. Losgröße 50, Rüstzeit 90 Minuten. Werkstoff 42 CrMoS 4 V. Werkzeugkosten mit 4 Prozent der Fertigungskosten angesetzt. Ausschussquote 2 Prozent. Material bleibt außen vor, weil es sich durch Prozessoptimierung nicht ändert.

Die Ausgangslage: Maschine und Personal 18,00 Euro, Rüstumlage 2,70 Euro, Werkzeug 0,86 Euro. Zusammen 21,56 Euro je gefertigtes Teil, bei 2 Prozent Ausschuss also 22,00 Euro pro Gutteil.

Wie das zu lesen ist. Der Werkzeugnachlass bewegt sich unter einem Prozent. Er ist nicht falsch, er ist nur klein.

Szenario D hebt sich vollständig auf. Der Zeitgewinn von 1,80 Euro wird von den Werkzeugkosten aufgezehrt, die von 0,86 auf 2,69 Euro steigen, weil die Standzeit auf ein Drittel fällt. Zusätzliche Werkzeugwechsel, Streuung und Bruchrisiko sind darin noch nicht bewertet.

Wo das Beispiel kippt. Bei Losgröße 10 statt 50 steigt die Rüstumlage auf 13,50 Euro je Stück, und die Rüstzeit wird mit über 20 Prozent zum stärksten Einzelhebel. Bei einem Werkzeugkostenanteil von 15 Prozent, wie er beim Schleifen mit CBN-Scheiben auftritt, verschiebt sich das Bild in Richtung Standzeit. Rechnen Sie mit Ihrer Losgröße, nicht mit unserer.

Rüsten: nur absolute Werte sind belastbar

Zur Rüstzeit kursiert eine Zahl, die in der Branchenkommunikation fast wortgleich wiederkehrt: bis zu 90 Prozent Reduktion durch Nullpunktspannsysteme. Derselbe Fachartikel, in dem sie steht, nennt im selben Text 20 bis 30 Prozent als markttypischen Erwartungswert. Eine weitere Fachquelle spricht von bis zu 70 Prozent. Alle drei sind „bis zu"-Angaben ohne offengelegte Ausgangsbasis, und damit für eine Kalkulation unbrauchbar.

Belastbar sind absolute Minutenwerte aus dokumentierten Fällen. In einem Pumpengehäusefall sank das Rüsten je Modul von 30 bis 45 Minuten auf rund 7 Minuten, die Gesamtrüstzeit von gut einer Stunde auf rund 14 Minuten. In einem Verzahnungsbetrieb fiel sie von etwa 10 auf 0,5 Minuten.

Der methodisch wichtigste Befund kommt allerdings ohne Investition aus. Das WZL der RWTH Aachen hält fest, dass allein die Trennung interner und externer Rüsttätigkeiten und das Vorbereiten der externen Schritte in der Regel eine Reduktion von mehr als 50 Prozent ermöglicht. Intern heißt: die Maschine steht. Extern heißt: es läuft parallel zur Produktion. In einem Praxisfall sank die Rüstzeit an einer Engpassmaschine von 135 auf 35 Minuten.

Erst wenn diese Ordnung steht, lohnt die Frage nach dem Spannsystem. Für die Investition selbst rechnen wir Ihnen bei Pöppel gern die Finanzierung durch. Nur eben nicht als ersten Schritt.

Vor den Parametern: die Zeichnung

Wer Schnittwerte optimiert, ohne die Zeichnung gesehen zu haben, optimiert innerhalb eines Rahmens, den jemand anderes gesetzt hat. Der Rahmen ist der größere Hebel.

Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz nennt dazu zwei Zahlen. Nach VDI 4800 Blatt 1 werden etwa 85 Prozent der Herstellkosten bereits in der Produktentwicklung festgelegt. Ehrlenspiel und andere kommen auf 70 bis 80 Prozent der späteren Produktkosten, rechnen dabei aber Herstell-, Betriebs- und Entsorgungskosten zusammen. Beide Zahlen sind richtig, sie messen nur Verschiedenes.

In der Praxis entsteht der Kostensprung nicht gleichmäßig mit jeder engeren Toleranz, sondern dort, wo eine Toleranz ein anderes Verfahren oder ein zusätzliches Umspannen erzwingt. Die richtige Frage in der Konstruktionsbesprechung lautet deshalb nicht „wie eng", sondern „welches Verfahren löst diese Toleranz aus".

Die Reihenfolge der Hebel

Welcher Hebel zuerst zieht, hängt von der Ausgangslage ab. Diese Tabelle ist unsere Einordnung aus der Beratungspraxis, keine Studie.

Zur Stabilität lässt sich mit Herstellerwissen konkret arbeiten. Sandvik Coromant nennt für das Fräsen vier Maßnahmen gegen Schwingungen, die nichts kosten:

• die Drehzahl um nur 50 Umdrehungen pro Minute verändern
• den Fräser außermittig positionieren
• die Eingriffsbreite bei 90-Grad-Einstellwinkel auf höchstens 25 Prozent des Durchmessers begrenzen
• die Kraftrichtung über den Einstellwinkel beeinflussen

Ab einem Überhang von mehr als dem Vierfachen des Werkzeugdurchmessers können Schwingungen auftreten.

Und wenn das Werkzeug am Ende doch stumpf ist: Ein Nachschliff kostet einen Bruchteil des Neupreises und stellt die Originalgeometrie wieder her. Beschichtete Zerspanungswerkzeuge werden dabei neu beschichtet. Sie geben die Werkzeuge bei uns in Memmingen ab, wir lassen sie über unsere Fachpartner schärfen und bleiben von der Annahme bis zur Rückgabe Ihr Ansprechpartner. Der Nachschleifservice ist der Hebel an den Werkzeugkosten, der nicht am Einkaufspreis ansetzt.

Ab wann eine Verbesserung belegt ist

Eine Optimierung ist erst dann eine Optimierung, wenn sie unter Serienbedingungen hält. Für die Maschinenfähigkeit gelten mindestens 50, besser 100 Teile im ununterbrochenen Lauf mit Cm und Cmk ab 1,67. Die Serienfreigabe erfolgt mit Cpk ab 1,33 über mindestens 20 Produktionstage. Standzeitversuche gehören nach ISO 3685 für das Drehen und ISO 8688 für das Fräsen aufgebaut, die Zeit- und Verfügbarkeitserfassung nach VDI 3423.

Daraus ergibt sich ein Ablauf in sechs Schritten, der bewusst nicht mit dem Werkzeug beginnt:

• Schritt 1, Auswahl. Ein Bauteil mit hoher Stückzahl mal Taktzeit auf der Engpassmaschine. Ergebnis: eine begründete Bauteilwahl.
• Schritt 2, Baseline. Je Werkzeug Schnittwerte, Standzeit und Leistungsaufnahme, Nebenzeiten getrennt erfasst. Ergebnis: ein Ist-Protokoll.
• Schritt 3, Konstruktionsprüfung. Toleranzen, Radien, Tiefen-Durchmesser-Verhältnisse, Zahl der Aufspannungen. Ergebnis: Änderungsvorschläge mit Kostenbezug.
• Schritt 4, Versuchsreihen. Höchstens drei Varianten gegen den Ist-Zustand, gleiche Randbedingungen. Ergebnis: ein Vergleichsprotokoll.
• Schritt 5, Absicherung. Maschinenfähigkeit, dann Serienfreigabe. Ergebnis: ein Fähigkeitsnachweis.
• Schritt 6, Nachweis. Vorher und Nachher je Werkzeug und in Kosten pro Gutteil. Ergebnis: der Wirtschaftlichkeitsbeleg.

Schritt 2 ist der, an dem die meisten Projekte scheitern, weil er Zeit kostet, bevor er etwas bringt. Er ist trotzdem der einzige, der ohne die anderen wertlos wäre.

Vier Fragen, die ein Optimierungsangebot prüfbar machen

• Wird die Baseline vor der Maßnahme gemessen oder geschätzt?
• Bleiben prüfbare Rohdaten zurück, etwa aus der Steuerung ausgelesene Prozessparameter?
• Wird ein Zielniveau vorab vereinbart, statt eine Pauschaleinsparung zu versprechen?
• Gibt es Reporting je Maschine und Arbeitsgang, oder endet der Nachweis mit dem Projekt?

Ein Beispiel dafür, wie das aussieht, wenn es funktioniert: In einem dokumentierten Retooling-Fall war vorab ein Zielniveau von 10 Prozent vereinbart, erreicht wurden 14 Prozent, von 33 auf 28 Minuten. Die Zahl stammt vom Anbieter. Das Vorgehen ist trotzdem übertragbar: Ziel vorher, Messkette vorher, Ergebnis nachweisen.

Offen gesagt

Wir verkaufen Zerspanungswerkzeuge und Dienstleistungen. An Optimierungsprojekten verdienen wir. Deshalb stehen in diesem Beitrag die Hebel voran, die ohne Zukauf wirken: die Trennung der Rüsttätigkeiten, das NC-Programm, die Düsenausrichtung, das Drehzahlfenster und das Aufspannkonzept.

Und deshalb noch dies: Für Maschinenstundensätze im deutschen Mittelstand existiert keine unabhängige, aktuelle Erhebung. Belastbar sind die Formel und die Kostenbestandteile, alle umlaufenden Euro-pro-Stunde-Werte stammen aus Anbieterbeispielen. Zur Streuung der Standzeit über mehrere Werkzeuge desselben Typs haben wir keine zitierfähige Quelle gefunden. Dort hilft nur eine eigene Messreihe am Zielbauteil.

Häufige Fragen

Die nächste Werkzeugrechnung kommt bestimmt. Die Frage ist, ob Sie dann wieder über den Preis reden oder über die Minuten, in denen die Spindel steht.

Sven Müllers

Marketingleitung · R. Pöppel, Memmingen

Ausgangspunkt war eine Recherche, die ein Kollege mir mit der Frage geschickt hat, ob daraus ein Blogbeitrag wird. Beim Nachlesen der Quellen bin ich an drei Stellen hängengeblieben. Die Zahl, mit der die ganze Branche argumentiert, führt auf einen Beratungsbeitrag von Mai 1999 zurück, der keine Quelle nennt. Eine Verlusttabelle, die überall als Zeitverteilung zitiert wird, zählt in Wahrheit Ereignisse und keine Minuten. Und in der Fachschrift, aus der die Bauteilbeispiele stammen, steht beim Pleuel nicht 41, sondern 57 Prozent. Am meisten überrascht hat mich, woher die belastbarste Zahl des Themas kommt: aus einer Dissertation der Universität Stuttgart, nicht aus einem Prospekt. Knapp neun Prozent Taktzeit, allein durch geänderte NC-Programme.

Ein großer Teil unserer Arbeit im Marketing bei R. Pöppel in Memmingen ist Recherche – für Handwerks- und Industriebetriebe der Region. Wir arbeiten nach bestem Wissen und prüfen jede Angabe gegen; bleibt trotzdem ein Fehler stehen, sagen Sie uns bitte Bescheid. Schreiben Sie mir