Sie haben einen funktionierenden Prototyp – herzlichen Glückwunsch! Aber wie wird daraus ein Serienprodukt? Dieser Leitfaden zeigt Ihnen den kompletten Weg: von der ersten Kleinserie bis zur Massenproduktion mit 100.000+ Stück.
Was Sie in diesem Artikel lernen
- Die 5 Phasen von Prototyp zur Serie
- Typische Fallstricke und wie Sie sie vermeiden
- Realistische Zeitpläne und Kosten
- Qualitätssicherung für die Serienproduktion
Überblick: Die 5 Phasen der Serienfertigung
Der Weg vom Prototyp zur Serie ist kein Sprint, sondern ein strukturierter Prozess. Jede Phase hat ihre eigenen Ziele, Herausforderungen und Erfolgskriterien.
“Der teuerste Fehler ist, direkt vom Prototyp in die Massenproduktion zu springen. Die Pilotphase kostet Geld, spart aber Vermögen.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Phase 1: Prototyp (1-10 Stück)
In der Prototypenphase geht es um eine Frage: Funktioniert das Konzept? Hier ist Geschwindigkeit wichtiger als Kosten. Sie wollen schnell iterieren und Fehler finden, bevor sie teuer werden.
Ziele der Prototypenphase
- Funktionsnachweis: Macht das Design, was es soll?
- Grundlegende Tests: EMV-Voruntersuchung, Temperaturverhalten
- Anpassungen: Typischerweise 2-5 Revisionen bis zum finalen Design
- Dokumentation: Schaltplan, Layout, erste BOM
Typische Kosten und Zeiten
| Leistung | Dauer | Kosten (typisch) |
|---|---|---|
| PCB-Fertigung (2-Layer) | 3-5 Tage Express | €50-150 für 5 Stück |
| PCB-Fertigung (4-6-Layer) | 5-8 Tage Express | €150-400 für 5 Stück |
| Bestückung (10-50 Bauteile) | 2-3 Tage | €100-300 pro Board |
| Bestückung (50-200 Bauteile) | 3-5 Tage | €200-600 pro Board |
Bei WellPCB bieten wir Express-Prototypen ab 24 Stunden – perfekt für schnelle Iterationen.
Phase 2: Pilot-Serie (10-100 Stück)
Die Pilotphase ist der kritischste Schritt. Hier zeigt sich, ob Ihr Design serientauglich ist. Sie produzieren unter seriennahen Bedingungen und decken Probleme auf, die im Prototyp nicht sichtbar waren.
- Prozessvalidierung (CPK-Werte ermitteln)
- Fertigungszeit pro Einheit messen
- Ausschussrate dokumentieren
- Erste Kundentests (Beta)
- Zertifizierungsmuster produzieren
- Bauteile nicht in Serie verfügbar
- Bestückungsprobleme bei kleinen Bauteilen
- Testabdeckung unzureichend
- Thermische Probleme unter Last
- EMV-Grenzwerte nicht eingehalten
Checkliste für die Pilotphase
“In der Pilotphase entscheidet sich, ob Ihr Produkt profitabel wird. Investieren Sie hier Zeit und Sorgfalt – es zahlt sich hundertfach aus.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Phase 3: Vorserie (100-500 Stück)
Die Vorserie ist der Testlauf für die echte Produktion. Alles muss unter Serienbedingungen funktionieren: Werkzeuge, Prozesse, Qualitätssicherung.
Was sich von Pilot zu Vorserie ändert
| Aspekt | Pilot (10-100) | Vorserie (100-500) |
|---|---|---|
| Bestückung | Teilweise manuell | Vollautomatisch |
| Testaufbau | Flying Probe / manuell | ICT-Adapter |
| Bauteilbeschaffung | Spot-Käufe | Rahmenverträge |
| Qualitätssicherung | Stichproben | 100%-Prüfung |
| Dokumentation | Basisdokumentation | Vollständiges QM-System |
Kostensenkung durch Volumen
Ab der Vorserie beginnen die Stückkosten signifikant zu sinken. Hier ein typisches Beispiel für eine mittelkomplexe Baugruppe:
| Stückzahl | PCB-Kosten | Bestückung | Gesamt/Stück |
|---|---|---|---|
| 10 | €25 | €150 | €175 |
| 100 | €8 | €45 | €53 |
| 500 | €4 | €25 | €29 |
| 1.000 | €3 | €18 | €21 |
| 10.000 | €1.50 | €12 | €13.50 |
* Beispielwerte für 4-Layer PCB, 100x80mm, ca. 150 SMD-Bauteile. Tatsächliche Preise variieren.
Phase 4: Kleinserie (500-5.000 Stück)
In der Kleinserie läuft alles rund – oder sollte es zumindest. Jetzt geht es um Optimierung: Prozesszeiten verkürzen, Ausschuss reduzieren, Kosten senken.
Typische Optimierungen
Kostenoptimierung
- Bauteilalternativen prüfen
- Nutzengrößen optimieren
- Lagerbestände reduzieren
Zeitoptimierung
- Rüstzeiten minimieren
- Parallelisierung
- Testzeiten verkürzen
Qualitätsoptimierung
- SPC einführen
- Fehleranalyse (8D)
- Continuous Improvement
Phase 5: Serienproduktion (5.000+ Stück)
Die große Serie. Jetzt zählt jeder Cent, jede Sekunde, jedes ppm. Bei diesen Stückzahlen machen kleine Optimierungen große Unterschiede.
“Bei 100.000 Stück pro Jahr spart ein Cent pro Board 1.000 Euro. Eine Sekunde weniger Testzeit spart 28 Stunden. Das ist echtes Geld.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Erfolgsfaktoren für die Großserie
| Faktor | Ziel | Typische Maßnahmen |
|---|---|---|
| First Pass Yield | >98% | DFM, Prozessoptimierung, AOI |
| Liefertermin-Treue | >95% | Puffer, Mehrfachquellen, Lager |
| Feldausfallrate | <0.1% | Burn-in, ESS, Zuverlässigkeitstests |
| Kostenvarianz | <5% | Langfristige Verträge, Hedging |
Qualitätssicherung für die Serie
Qualität kommt nicht von allein – sie muss in jeden Schritt eingebaut werden. Hier ist, was professionelle Serienfertigung ausmacht:
Prüfungen in der Serienproduktion
| Prüfung | Was wird geprüft | Wann |
|---|---|---|
| Wareneingangsprüfung | Bauteile, PCBs | Vor Produktion |
| SPI (Solder Paste Inspection) | Lotpastenauftrag | Nach Druck |
| AOI (Auto. Optical Inspection) | Bestückung, Lötstellen | Nach Reflow |
| ICT (In-Circuit-Test) | Elektrische Verbindungen | Nach Bestückung |
| Funktionstest | Gesamtfunktion | Ende Fertigung |
| Endkontrolle | Optik, Vollständigkeit | Vor Versand |
Bei unserer Bestückung sind AOI und Funktionstest im Standardprozess enthalten. Für kritische Anwendungen bieten wir zusätzlich Röntgeninspektion (BGA), Burn-in-Tests und Umwelttests.
Zertifizierungen planen
Je nach Branche und Zielmarkt benötigen Sie verschiedene Zertifizierungen. Planen Sie diese früh ein – sie beeinflussen das Design!
| Zertifizierung | Für welche Produkte | Typische Dauer |
|---|---|---|
| CE-Kennzeichnung | Alle Produkte in EU | 4-8 Wochen |
| FCC (USA) | Elektronik mit Funk/EMV | 4-12 Wochen |
| UL / CSA | Elektrische Sicherheit | 8-16 Wochen |
| Automotive (IATF 16949) | Kfz-Zulieferer | 6-12 Monate |
| Medizin (ISO 13485) | Medizinprodukte | 6-18 Monate |
| Luftfahrt (AS9100) | Luftfahrtzulieferer | 12-24 Monate |
Tipp: Zertifizierung früh einplanen
Die meisten Zertifizierungsprobleme entstehen durch Design-Entscheidungen, die nachträglich schwer zu ändern sind. Arbeiten Sie von Anfang an mit einem Zertifizierungsdienstleister zusammen.
Lieferkette absichern
Die Chipkrise 2021-2023 hat es gezeigt: Eine sichere Lieferkette ist überlebenswichtig. Hier sind die wichtigsten Maßnahmen:
Strategische Maßnahmen
- Zweite Quelle: Für jedes kritische Bauteil einen Alternativlieferanten
- Sicherheitsbestand: 4-12 Wochen Puffer für kritische Teile
- Design-Redundanz: Mehrere Footprints für alternative ICs
- Langzeit-Verträge: Preis- und Verfügbarkeitsgarantien
Operative Maßnahmen
- Lifecycle-Monitoring: Abkündigungen früh erkennen
- Last-Time-Buy: Bei Abkündigung ausreichend bevorraten
- Alternativfreigaben: Vorab getestete Alternativen parat haben
- Lieferanten-Audits: Regelmäßige Qualitätsprüfung
Kostenplanung für die Serienfertigung
Eine realistische Kostenplanung berücksichtigt alle Faktoren – nicht nur die offensichtlichen Stückkosten.
Vollständige Kostenübersicht
| Kostenart | Einmalig | Pro Stück |
|---|---|---|
| PCB-Fertigung | €0-500 (Werkzeuge) | €0.50-50 |
| Bestückung | €500-3.000 (Rüstung) | €2-100 |
| Bauteile | - | €5-500 |
| ICT-Adapter | €2.000-10.000 | - |
| Funktionstester | €5.000-50.000 | - |
| Zertifizierung | €5.000-50.000 | - |
| Verpackung | €500-5.000 (Werkzeuge) | €0.20-5 |
“Kalkulieren Sie immer 20% Reserve für Unvorhergesehenes ein. In 15 Jahren habe ich noch kein Projekt gesehen, das unter Budget geblieben wäre.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Realistischer Zeitplan
Hier ein typischer Zeitplan für den Weg vom Prototyp zur Serie:
Konzeptvalidierung, Grundfunktionen
Finale Reviews, Dokumentation
Prozessvalidierung, Testaufbau
Parallels zur Vorserie möglich
Prozessoptimierung, Qualifizierung
Ramp-up, erste Lieferungen
Fazit: Der Weg zur Serie ist ein Marathon
Von einem funktionierenden Prototyp zur profitablen Serienfertigung ist es ein weiter Weg. Aber mit der richtigen Planung, realistischen Erwartungen und einem erfahrenen Partner ist er machbar.
Die wichtigsten Takeaways:
- Früh planen: Je früher Sie an die Serie denken, desto günstiger wird es
- Pilotphase nicht überspringen: Sie finden garantiert Probleme
- Lieferkette absichern: Alternativen für kritische Bauteile
- Qualität einbauen: Nicht nachträglich reinprüfen
- Puffer einplanen: Zeit und Budget
Bereit für den nächsten Schritt?
Ob Prototyp, Pilot oder Serienproduktion – wir begleiten Sie durch alle Phasen. Fordern Sie ein unverbindliches Angebot an oder lassen Sie sich von unseren Ingenieuren beraten.
