Welche Rolle spielt die Werkstoffwahl für die späteren Produktkosten?

Oleinek · 23 Sep. 2026

Die Werkstoffwahl gehört zu den wirkungsstärksten Kostenhebeln in der gesamten Produktentwicklung. Bereits in der frühen Konzeptphase legt sie nicht nur den Materialpreis fest, sondern bestimmt maßgeblich, welche Fertigungsverfahren, Toleranzen und Fügeprozesse ein Produkt über seinen gesamten Lebenszyklus erfordert. Die folgenden Fragen beleuchten, warum eine frühe, systematische Werkstoffauswahl über Kostenstruktur und Wettbewerbsfähigkeit entscheidet.

Wie früh in der Entwicklung wird der Großteil der Produktkosten festgelegt?

Der Großteil der späteren Produktkosten wird in der frühen Konzept- und Definitionsphase festgelegt, lange bevor konkrete Kalkulationen vorliegen. Studien aus der Produktentwicklungspraxis zeigen, dass bis zu 70 bis 80 Prozent der Herstellkosten durch frühe Entscheidungen zu Werkstoff, Geometrie und Fertigungsverfahren determiniert werden, obwohl zu diesem Zeitpunkt erst ein kleiner Bruchteil der tatsächlichen Kosten angefallen ist.^[1]

Dieses Phänomen ist in der Literatur als „Kostenfestlegungskurve“ bekannt: Die Freiheitsgrade zur Kostengestaltung nehmen mit fortschreitendem Entwicklungsstand rapide ab. Wer in der Konzeptphase einen hochlegierten Sonderwerkstoff wählt, ohne Alternativen zu prüfen, hat die Kostenstruktur des Produkts bereits weitgehend fixiert, bevor Einkauf oder Controlling überhaupt eingebunden sind.^[1]

Im Maschinen- und Anlagenbau ist diese Problematik besonders ausgeprägt, weil Baugruppen oft über lange Laufzeiten in Serie gehen und Nachbesserungen an der Werkstoffauswahl mit erheblichem Qualifikations- und Freigabeaufwand verbunden sind. Eine vorausschauende Zielkostenrechnung, die Werkstoff- und Prozessentscheidungen von Beginn an einbezieht, ist daher kein optionales Werkzeug, sondern eine wirtschaftliche Notwendigkeit.^[2]

Welche Kostentreiber entstehen direkt durch die Werkstoffwahl?

Die Werkstoffwahl erzeugt direkte Kostentreiber auf mehreren Ebenen: Rohstoffpreis, Materialeffizienz, Beschaffungskomplexität und Qualitätsanforderungen. Jede dieser Dimensionen beeinflusst die Gesamtkostenstruktur des Produkts unabhängig voneinander, und ihre Wechselwirkungen werden in der frühen Entwicklung häufig unterschätzt.^[3]

Rohstoffpreis und Preisvolatilität

Rohstoffe machen in vielen Industriezweigen 30 bis 70 Prozent der Herstellkosten aus.^[3] Metalle wie Aluminium, Stahl, Kupfer und Titan reagieren besonders empfindlich auf globale Marktbedingungen, Energiekosten und geopolitische Faktoren. Bei Hartmetall beispielsweise wurden in der jüngeren Vergangenheit Preissteigerungen von teils über 60 Prozent innerhalb von zwölf Monaten beobachtet. Diese Volatilität erschwert Kostenprognosen erheblich und kann Investitionen und Innovationen verzögern.^[3]

Materialeffizienz und Ausschuss

Neben dem reinen Einkaufspreis bestimmt der Werkstoff, wie viel Material im Fertigungsprozess als Verschnitt oder Ausschuss anfällt. Ein zerspanungsintensiver Werkstoff mit niedrigem Rohmaterialpreis kann durch hohen Zerspanungsaufwand und Werkzeugverschleiß in der Gesamtrechnung teurer sein als ein teureres, aber endkonturnahes Halbzeug. Die Materialeffizienz ist damit ein unmittelbarer Kostentreiber, der sich erst im Zusammenspiel mit dem Fertigungsverfahren vollständig erschließt.^[4]

Wie beeinflusst die Werkstoffwahl die Fertigungs- und Prozesskosten?

Die Werkstoffwahl bestimmt direkt, welche Fertigungsverfahren überhaupt einsetzbar sind, und damit die Prozesskosten über die gesamte Wertschöpfungskette. Schwer zerspanbare Legierungen erfordern langsamere Schnittgeschwindigkeiten und teurere Werkzeuge; schlecht schweißbare Werkstoffe verlangen aufwendigere Fügetechnologien oder Wärmebehandlungen. Diese Folgekosten entstehen nicht im Einkauf, sondern in der Fertigung und im Qualitätswesen.^[4]

Konkret beeinflusst die Werkstoffauswahl folgende Prozesskostenblöcke:

Maschinenkosten: Bearbeitungszeit und Werkzeugstandzeiten variieren erheblich je nach Werkstoffhärte und -zähigkeit.
Nachbearbeitungsaufwand: Werkstoffe mit engen Toleranzanforderungen oder schlechter Oberflächenqualität nach der Bearbeitung erhöhen den Nachbearbeitungsaufwand.
Prüf- und Qualitätskosten: Sicherheitsrelevante Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrt oder im Automobilbau erfordern umfangreichere Prüfprozesse und Zertifizierungen.^[5]
Lieferkettenkomplexität: Sondermaterialien mit wenigen qualifizierten Lieferanten erhöhen Beschaffungsrisiken und Logistikkosten.

Im Sinne einer schlanken Produktentwicklung sollten Fertigungsplaner deshalb frühzeitig in die Werkstoffauswahl einbezogen werden, um Prozesskosten bereits im Entwurfsstadium zu berücksichtigen.

Was ist der Unterschied zwischen Materialkosten und Lebenszykluskosten eines Werkstoffs?

Materialkosten bezeichnen den reinen Einkaufspreis des Werkstoffs; Lebenszykluskosten umfassen alle kostenrelevanten Auswirkungen eines Werkstoffs vom Einkauf über die Fertigung, den Betrieb bis zur Wartung und zum Lebensende des Produkts. Beide Größen können erheblich voneinander abweichen, und eine Optimierung allein auf den Materialkostenpreis führt häufig zu suboptimalen Gesamtergebnissen.^[6]

Ein praxisnahes Beispiel aus dem Maschinenbau: Ein günstigerer Standardstahl kann im Einkauf attraktiv erscheinen, erfordert aber aufgrund geringerer Korrosionsbeständigkeit häufigere Wartungsintervalle und Ersatzteilwechsel beim Endkunden. Über die Produktlebensdauer entstehen dadurch Servicekosten, die den initialen Materialkostenvorteil mehrfach übersteigen können.

Die Lebenszyklusbetrachtung eines Werkstoffs schließt typischerweise folgende Kostenblöcke ein:

Rohstoff- und Halbzeugkosten inkl. Logistik
Fertigungs- und Prozesskosten (Bearbeitung, Fügung, Wärmebehandlung)
Qualitätssicherungs- und Prüfkosten
Betriebskosten beim Kunden (Wartung, Verschleiß, Energieverbrauch)
Kosten am Produktlebensende (Demontage, Entsorgung, Wiederverwertung)

Für Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau, die ihren Kunden Serviceverträge oder Verfügbarkeitsgarantien anbieten, ist die Lebenszyklusbetrachtung besonders wirtschaftlich relevant, weil Betriebskosten direkt auf das eigene Ergebnis durchschlagen.

Wann sollte die Werkstoffwahl spätestens in den Entwicklungsprozess integriert werden?

Die Werkstoffwahl sollte spätestens am Ende der Konzeptphase, also vor dem Übergang in die Serienentwicklung, verbindlich in den Entwicklungsprozess integriert sein. Wird die Werkstoffauswahl erst in der Detailkonstruktion oder im Prototypenstadium getroffen, sind die wesentlichen Geometrie- und Prozessentscheidungen bereits gefallen, und Änderungen erzeugen erheblichen Mehraufwand.^[1]

In der Praxis empfiehlt sich eine dreistufige Integration:

Ideenphase: Werkstoffklassen und Kostenziele grob definieren, Ausschlusskriterien festlegen.
Konzeptphase: Werkstoffalternativen systematisch bewerten, Fertigungs- und Lebenszykluskosten schätzen, Entscheidung dokumentieren.
Definitionsphase: Werkstoffspezifikation mit Lieferantenqualifikation und Prüfanforderungen verbindlich festlegen.

Je später die Werkstoffwahl erfolgt, desto höher sind die Änderungskosten. Konstruktionsänderungen nach dem Designfreeze gelten im Automobilbau und in der Luft- und Raumfahrt als einer der teuersten Fehler im Entwicklungsprozess, da sie Freigaben, Tests und Lieferantenprozesse vollständig neu auslösen.^[5]

Wie lässt sich die Werkstoffwahl systematisch auf Kostenziele ausrichten?

Die Werkstoffwahl lässt sich systematisch auf Kostenziele ausrichten, indem sie fest in den Target-Costing-Prozess integriert wird: Zielkosten werden auf Komponentenebene heruntergebrochen, und die Werkstoffauswahl wird als explizite Variable in der Kostenkalkulation geführt, nicht als nachgelagerte Spezifikation.^[2]

Bewährte Methoden zur kostenorientierten Werkstoffauswahl umfassen:

Design-to-Cost: Kostenziele für Werkstoff, Bearbeitung und Montage werden bereits im Lastenheft definiert und während der Entwicklung laufend überprüft.
Funktionskostenmatrix: Jede Produktfunktion wird mit ihrem Kostenanteil verknüpft; Werkstoffe, die Funktionen übererfüllen, werden identifiziert und durch kostengünstigere Alternativen ersetzt.
Schattenkalkulation: Parallel zur Konstruktion wird eine fortlaufende Kostenschätzung geführt, die Werkstoffänderungen sofort in der Gesamtkalkulation sichtbar macht.
Cross-funktionale Teams: Entwicklung, Einkauf, Fertigung und Controlling arbeiten von Projektbeginn an gemeinsam an der Werkstoffauswahl, um Siloentscheidungen zu vermeiden.^[2]

Ergänzend gewinnen digitale Rohstoff-Monitoring-Tools an Bedeutung, die Preisentwicklungen frühzeitig signalisieren und Substitutionsoptionen aufzeigen. Unternehmen, die Preisgleitklauseln in Kundenverträgen verankern und Rahmenverträge mit Lieferanten zur Abfederung von Preisspitzen nutzen, schützen ihre Kalkulationsbasis zusätzlich vor Marktvolatilität.^[3]

Eine strukturierte Werkstoffauswahl im Entwicklungsprozess ist damit kein rein technisches Thema, sondern ein zentrales Instrument des unternehmerischen Kostenmanagements. Wer die Werkstoffwahl früh, methodisch und cross-funktional angeht, legt den Grundstein für wettbewerbsfähige Produktkosten über den gesamten Lebenszyklus.

Wie Evoluconsult Sie bei der kostenorientierten Werkstoffauswahl unterstützt

Eine systematische Werkstoffwahl, die Produktkosten, Fertigungsprozesse und Lebenszykluskosten von Anfang an integriert, ist eine der wirkungsvollsten Maßnahmen zur Verbesserung der Kostenstruktur in der Produktentwicklung. Wir bei Evoluconsult unterstützen Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau, der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt dabei, diese Potenziale methodisch zu erschließen:

Integration von Target Costing und Design-to-Cost in bestehende Entwicklungsprozesse, sodass Werkstoff- und Prozessentscheidungen von Beginn an auf Kostenziele ausgerichtet sind.
Aufbau cross-funktionaler Entwicklungsteams aus Konstruktion, Einkauf, Fertigung und Controlling, die Werkstoffentscheidungen gemeinsam und kostenorientiert treffen.
Einführung von Schattenkalkulation und Funktionskostenmatrizen als operative Instrumente zur laufenden Kostentransparenz während der Entwicklung.
Coaching von Entwicklungsleitern und Projektverantwortlichen im Umgang mit kostenorientierten Entwicklungsmethoden und Werkstoffbewertung.

Unser Ansatz zielt darauf ab, nachhaltige Verbesserungen praktisch umzusetzen, sodass Ihr Team den weiteren Weg eigenständig fortsetzen kann. Wenn Sie erfahren möchten, wie wir Ihre Produktentwicklung kosteneffizienter gestalten können, nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf.

Quellenverzeichnis

Ehrlenspiel, K.; Kiewert, A.; Lindemann, U.: Kostengünstig Entwickeln und Konstruieren. Springer, 7. Auflage, 2014. Grundlegende Darstellung der Kostenfestlegungskurve und des Einflusses früher Entwicklungsentscheidungen auf die Gesamtproduktkosten.
VDI-Richtlinie 2235: Wirtschaftliche Entscheidungen beim Konstruieren – Methoden und Hilfen. Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf. Standardwerk zur zielkostenorientierten Konstruktion und zum Target Costing in der Produktentwicklung.
Unison Tek: Der Einfluss von Rohstoffpreisschwankungen auf die Herstellungskosten. Fachbeitrag zur Volatilität von Metallpreisen und deren Auswirkungen auf die industrielle Kostenplanung. Verfügbar unter: https://unisontekco.com/de/der-einfluss-von-rohstoffpreisschwankungen-auf-die-herstellungskosten/
Ashby, M. F.: Materials Selection in Mechanical Design. Butterworth-Heinemann, 5. Auflage, 2017. Standardwerk zur systematischen Werkstoffauswahl unter Berücksichtigung von Fertigungs- und Prozesskosten.
VDMA: Leitfaden Systems Engineering in der Praxis des Maschinenbaus. Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, Frankfurt am Main. Branchenspezifische Orientierung zu Entwicklungsprozessen, Qualitätssicherung und Freigabemanagement.
Westkämper, E.; Warnecke, H.-J.: Einführung in die Fertigungstechnik. Teubner/Springer, 8. Auflage, 2010. Grundlagen zu Lebenszykluskosten und der Gesamtkostenbetrachtung von Werkstoffen in der Fertigungstechnik.