W zeszłym kwartale przejęliśmy projekt ratunkowy od europejskiego producenta sprzętu medycznego. Ich pierwotny dostawca zacytował bramy krawędziowe na stronie AForma cylindra strzykawki z 32 wgłębieniamiponieważ koszt oprzyrządowania był o 14 000 euro niższy w porównaniu z rozwiązaniem-zaworowym. Po osiemnastu miesiącach rozpoczęcia produkcji skumulowane straty wynikające z przeróbki pozostałości bramy, dryftu wymiarowego i dwóch całkowitych wymian bloków matrycowych osiągnęły kwotę 387 000 euro. Zespół ds. zakupów, który zatwierdził pierwotną wycenę, już tam nie pracuje.
Wybór bramki ma miejsce wtedy, gdy programy formowania wtryskowego odniosą sukces lub porażkę finansową. Nie na marginesie. W rdzeniu.
Struktura kosztów, której nikt nie podaje w wycenie
Dostawcy form podają oprzyrządowanie jako kluczową pozycję. Nie wyszczególniają jednak, w jaki sposób konstrukcja bramy wpływa na ekonomikę-sztuki przez następne pięć lat.
Zasuwa krawędziowa zimnego kanału w programie obejmującym 150 000 sztuk rocznie, wykorzystująca PA66-GF30 w cenie 4,20 EUR/kg, generuje około 19% wagowych odpadów materiałowych, jeśli uwzględni się pozostałości wlewu, wlewu i zasuwy. Odpady te albo trafiają do ponownego przemiału, co wymaga sprzętu, powierzchni, kontroli zanieczyszczeń i śledzenia proporcji mieszanki, albo trafiają do utylizacji. Żadna z opcji nie jest bezpłatna. Żadna z opcji nie pojawia się w wycenie oprzyrządowania.
Czas cyklu to drugi niewidoczny czynnik kosztowy. System kanałów w formie zimnokanałowej musi stwardnieć, zanim forma będzie mogła się otworzyć. W 28-sekundowym cyklu podstawowym chłodzenie kanału chłodzącego dodaje 4–6 sekund w zależności od średnicy kanału i umiejscowienia obwodu chłodzącego. Te sekundy przekładają się bezpośrednio na godziny pracy maszyny. Przy koszcie maszyny wynoszącym 45 EUR na godzinę przedłużenie cyklu o 5 sekund w przypadku 150 000 jednostek rocznych kosztuje 9 375 EUR rocznie w postaci dodatkowego zużycia wydajności. W ciągu pięciu lat trwania programu ten pojedynczy wybór projektu kosztuje 46 875 euro za sam czas pracy maszyny.
Systemy gorących kanałówcałkowicie wyeliminuj odpady wlewowe i usuń chłodzenie wlewu z równania czasu cyklu. Oprzyrządowanie kosztuje więcej. Poprawia się ekonomika na-sztukę. Pytanie brzmi, gdzie-wypada próg rentowności w przypadku Twojego konkretnego programu.
Obliczanie progu-parzystego: liczby, które powinien podać Twój dostawca
W zeszłym roku zbudowaliśmy model porównania kosztów dla programu obudów łącznikowych, który ilustruje ramy decyzyjne. Część ważyła 8,4 g w PBT-GF30. Roczna prognoza wolumenu wynosiła 280 000 sztuk. Koszt materiału wyniósł 3,85 EUR/kg.
Scenariusz Zimnego Biegacza
Wycena oprzyrządowania za 4-gniazdową formę z zasuwami dla łodzi podwodnych wyniosła 23 500 euro. Masa biegacza na strzał wynosiła 6,2 g, co oznaczało całkowitą masę śrutu 39,8 g do wyprodukowania czterech części o masie 8,4 g. Efektywność materiałowa wyniosła 84,4%. Roczny koszt materiałów obliczony na 4291 EUR rocznie w przypadku odpadów. Czas cyklu wynosił 31 sekund, dając 116 strzałów na godzinę. Ręczna inspekcja bramy dodała 0,008 euro za sztukę przydziału robocizny.
Scenariusz Hot Runnera
Wycena oprzyrządowania wyniosła 38 200 EUR za tę samą liczbę gniazd z bramkami termicznymi. Żadnego marnotrawstwa biegacza. Czas cyklu spadł do 24 sekund, dając 150 strzałów na godzinę. Poprawa wydajności o 29% oznaczała, że przy tej samej rocznej produkcji potrzeba o 23% mniej godzin pracy maszyny.
Delta w zakresie narzędzi wyniosła 14 700 EUR. Roczne oszczędności wynikające z eliminacji odpadów materiałowych, skrócenia czasu pracy maszyny i ograniczenia siły roboczej wyniosły łącznie 11 840 EUR. Próg rentowności osiągnął po 14,9 miesiącach od rozpoczęcia produkcji. Następnie co miesiąc konfiguracja z gorącym kanałem pozwoliła zaoszczędzić 987 euro w porównaniu z konfiguracją z zimnym kanałem.
To są obliczenia, które Twój dostawca powinien Ci pokazać podczas przeglądu DFM. Jeśli go nie obsługują, podejmujesz ślepą decyzję w sprawie zmiennej, która wpływa na ekonomię programu bardziej niż prawie jakikolwiek inny wybór narzędzi.
Wybór typu bramy w systemach zimnokanałowych
Kanały zimne nadal mają sens w przypadku określonych profili programów. Roczne wolumeny poniżej 60 000 jednostek, żywice towarowe poniżej 2,50 EUR/kg oraz części, w przypadku których lokalizacja pozostałości po bramie nie jest-krytyczna, sprzyjają ekonomice zimnego kanału. Powstaje zatem pytanie, jaki typ bramy znajduje się w tej klasie systemu.
Bramy krawędziowe
Bramki krawędziowe ustawiają się na linii podziału i umożliwiają stosunkowo duże-przekroje poprzeczne, co jest przydatne w przypadku części-o grubych ściankach lub materiałów o-o wysokiej lepkości. Kompromisem są-widoczne pozostałości i ręczna praca przy przycinaniu. W programie obejmującym 40 000 jednostek rocznie, przy koszcie przycięcia wynoszącym 0,04 EUR za-sztukę, oznacza to robociznę wynoszącą 1600 EUR rocznie, którą inny typ bramy mógłby wyeliminować.
Bramy łodzi podwodnych
Bramy dla łodzi podwodnych przebiegają poniżej linii podziału pod kątem i ścinają się automatycznie podczas wyrzucania. Eliminują prace związane z przycinaniem i ukrywają pozostałości pod powierzchnią kosmetyczną. Ograniczeniem jest średnica przewężki, zazwyczaj maksymalnie 1,2-1,8 mm, co ogranicza przepustowość. Programy wykorzystujące materiały-z wypełnieniem szklanym przy obciążeniu powyżej 30% często napotykają problemy z napełnianiem bram podwodnych, ponieważ ograniczony przekrój poprzeczny powoduje nadmierny spadek ciśnienia na bramie.
Bramy zakładek
Bramki z zakładkami wychodzą poza krawędź części i przechodzą przez cienki obszar. Wypustka odrywa się podczas wyrzucania, a ślad ląduje na-niefunkcjonalnej powierzchni. Zawory z zakładkami sprawdzają się dobrze w przypadku cienkościennych-części, w których równowaga wypełnienia ma kluczowe znaczenie, ale zwiększają straty w kanale w porównaniu z bezpośrednim bramkowaniem krawędziowym.
Bramy kibiców
Bramy wentylatora rozprowadzają wlot stopu w szerszym- przekroju poprzecznym, co zmniejsza naprężenia ścinające na wlocie i poprawia równomierność wypełnienia dużych, płaskich części. Karą jest znaczne marnotrawstwo biegacza z samej sekcji wentylatora. Generalnie zalecamy zasuwy wentylatorowe tylko wtedy, gdy geometria części stwarza problemy z wypełnieniem w przypadku zastawek punktowych i gdy koszt materiału jest na tyle niski, że dopuszczalne są dodatkowe odpady.
Decyzja pomiędzy tymi opcjami nie jest decyzją techniczną. Jest to problem optymalizacji kosztów z ograniczeniami. Jaki jest koszt materiału? Jaka jest Twoja głośność? Jakie są Twoje wymagania kosmetyczne? Jaki jest koszt robocizny przy przycinaniu? Odpowiedzi na te pytania określają właściwy typ bramki dla Twojego programu.
Wybór bramy gorącokanałowej: termiczna vs zaworowa
W przypadku systemów gorącokanałowych wybór pomiędzy zasuwami termicznymi a zasuwami zaworowymi jest równie istotny z punktu widzenia ekonomii programu.
Bramy termiczne polegają na kontrolowanym zamrażaniu, aby uszczelnić otwór bramy pomiędzy strzałami. Mały plastikowy korek twardnieje na końcówce bramki podczas chłodzenia, a następnie zostaje wydmuchany do wnęki podczas następnego suwu wtrysku. System jest prosty pod względem mechanicznym i nie zawiera ruchomych części przy bramie. Koszt oprzyrządowania wynosi 800–1500 EUR za kroplę, w zależności od konfiguracji dyszy. Ograniczeniem jest wrażliwość procesu. Jakość pozostałości na bramce zależy od precyzyjnej kontroli temperatury na końcówce dyszy, a osiągnięcie spójnych wyników wymaga starannego opracowania procesu podczas pobierania próbek.
Zasuwy zaworowe wykorzystują mechaniczny sworzeń uruchamiany przez cylindry pneumatyczne lub hydrauliczne, aby fizycznie zamknąć otwór zasuwy. Trzpień przesuwa się, aby uszczelnić bramę, cofa się, aby umożliwić napełnienie, i przesuwa się ponownie przed otwarciem formy. To dodatnie odcięcie eliminuje powstawanie nitek, zapobiega ślinieniu się podczas otwierania formy i zapewnia stałą jakość pozostałości w szerszym oknie procesu. Koszt oprzyrządowania wynosi 1800–3200 EUR za kroplę, w zależności od systemu uruchamiającego i konstrukcji sworznia.
Różnica kosztów pomiędzy sterowaniem termicznym a bramkowaniem zaworów w systemie 8-spadowym może przekraczać 15 000 EUR. Premia ta jest uzasadniona, gdy zastosowanie wymaga powierzchni o zerowych śladach, gdy materiał ma tendencję do ślinienia się lub strzępienia, lub gdy stabilność procesu ma kluczowe znaczenie dla spójności jakości. Części zewnętrzne samochodowe klasy A,obudowy urządzeń medycznychz wymaganiami kosmetycznymi, a komponenty optyczne zazwyczaj określają zasuwy zaworowe niezależnie od wzrostu kosztów.
Sekwencyjne bramkowanie zaworów zwiększa możliwości i koszty. Poszczególne bramki otwierają się i zamykają zgodnie z zaprogramowanym harmonogramem, umożliwiając przepływ frontu stopu przez wnękę w kontrolowanej kolejności, zamiast napełniać wszystkie bramki jednocześnie. Firma Plastics Technology udokumentowała skrócenie czasu cyklu ze 110 sekund do poniżej 75 sekund w programach zderzaków samochodowych wykorzystujących napełnianie sekwencyjne (ptonline.com). Technologia ta zmniejsza również wymagany tonaż zacisku o 20-30%, ponieważ szczytowe ciśnienie w komorze jest niższe podczas napełniania sekwencyjnego niż podczas napełniania jednoczesnego.
Systemy sekwencyjne wymagają dodatkowych sterowników, czujników i programowania. Koszt oprzyrządowania w porównaniu ze standardowymi zasuwami zaworowymi może przekraczać 25 000 EUR w przypadku złożonych zastosowań z wieloma-zaworami. Zwrot kosztów zależy całkowicie od skrócenia czasu cyklu i oszczędności w tonażu zacisków w zależności od geometrii części.
Ograniczenia materiałowe dotyczące wyboru bramy
Niektóre kombinacje materiałów i bram po prostu nie działają. Odkrycie tego podczas pobierania próbek T1, a nie podczas przeglądu DFM, kosztuje czas i pieniądze.
Materiały-wypełnione szkłemobciążenie powyżej 25% znacznie przyspiesza zużycie bramy. Włókna ścierne powodują erozję stali bramy, zmieniając właściwości wypełnienia w trakcie okresu produkcyjnego. W programie obejmującym 500 000-jednostek zaobserwowaliśmy, że bramy brzegowe wymagały dwukrotnego ponownego przycięcia w ciągu pierwszych dwóch lat produkcji. Rozwiązaniem jest od początku projektowanie bram jako wkładów wymiennych. Konstrukcja płytki zwiększa początkowe koszty oprzyrządowania o 600–900 EUR, ale pozwala uniknąć przerw w produkcji w celu późniejszej renowacji bramy.
Materiały-wrażliwe na ścinanie, w tym POM, niektóre TPE i niektóre żywice-biopochodne, ulegają degradacji, gdy są przepychane z dużą prędkością przez niewymiarowe bramki. Degradacja objawia się przebarwieniami w pobliżu bramy, pogorszeniem właściwości mechanicznych lub wadami powierzchni. Przekroje poprzeczne-zasuwy muszą być większe, niż sugerują standardowe zasady wymiarowania, a profile prędkości wtrysku wymagają starannej optymalizacji podczas opracowywania procesu.
Żywice wysokotemperaturowe-, takie jak PEEK i PEI, wymagają specjalistycznych komponentów z gorącymi kanałami przystosowanych do temperatur przetwarzania powyżej 350 stopni. Standardowe systemy gorących kanałów zawodzą w tych zastosowaniach. Materiałowy rozdział zapytania ofertowego powinien wyraźnie potwierdzać, że dostawca przetwarzał już wcześniej Twoją rodzinę żywic i posiada odpowiednie możliwości w zakresie gorących kanałów, jeśli proponowany jest taki system.
Materiały krystaliczne kurczą się bardziej niż materiały amorficzne, a skurcz zmienia się w zależności od kierunku przepływu. Lokalizacja przewężki wpływa bezpośrednio na rozkład skurczu i końcowe wypaczenie części. Gdy otrzymasz wycenę formy dla części POM lub PA, poproś o wyniki symulacji wypaczenia porównujące co najmniej dwie opcje lokalizacji przewężki. Dostawcy, którzy zapewniają jedynie analizę przepływu-opcji, nie wykonują odpowiedniej pracy inżynieryjnej.
Czego powinno wymagać Twoje zapytanie ofertowe
Rozmowa dotycząca wyboru bramki powinna odbywać się podczas wyceny, a nie po wydaniu oprzyrządowania. Twoje zapytanie ofertowe musi wymusić tę rozmowę, wymagając określonych wyników.
Jeśli proponowana jest taka konfiguracja, poproś o szczegółowy opis systemu gorących kanałów. Marka, model, liczba stref, dane techniczne sterownika, lista części zamiennych z cenami. Ogólne pozycje zamówienia „w zestawie system gorących kanałów” uniemożliwiają sensowne porównanie dostawców.
Wymagaćsymulacja przepływu formywyniki pokazujące czas wypełniania, ciśnienie przy transferze, lokalizacje linii spawania i przewidywane wypaczenia. Poproś o porównanie co najmniej dwóch opcji lokalizacji bramy z uzasadnieniem zalecanego podejścia. Dostawcy, którzy odrzucają tę prośbę, sygnalizują ograniczone możliwości inżynieryjne.
Określ wymagania dotyczące pozostałości po bramie w wymiernych kategoriach. Maksymalna wysokość pozostałości, średnica, dopuszczalny stan powierzchni. Uzyskaj pisemne zobowiązanie przed zwolnieniem formy.
W przypadku materiałów wypełnionych należy potwierdzić projekt wymiennej wkładki zasuwy. Zapytaj o specyfikację materiału płytki i oczekiwany okres wymiany w oparciu o doświadczenie dostawcy z podobnymi programami.
Poproś o zestawienie czasu cyklu pokazujące czas napełniania, czas pakowania, czas chłodzenia i czas otwarcia/zamknięcia formy. Zapytaj, jakie założenia wpływają na szacunkowy czas chłodzenia i jak wybór systemu bramy wpływa na tę liczbę.
Dlaczego to ma znaczenie dla Twojego następnego programu
Wybór bramy to jedna z niewielu decyzji dotyczących narzędzi, która bezpośrednio wpływa zarówno na inwestycję kapitałową, jak i na bieżącą ekonomikę-sztuki. Większość innych wyborów narzędzi wpływa na koszty w jednym lub drugim kierunku. Bramy wpływają na jedno i drugie.
Zespoły zakupowe, którym się to udaje, to te, które proszą o-analizę progu rentowności podczas wyceny, wymagają danych symulacyjnych przed wypuszczeniem narzędzi i od samego początku włączają konserwację systemu bramkowego do swoich modeli kosztów produkcji.
Nasz zespół inżynierów buduje modele porównawcze systemów bramek w ramach standardowej praktyki podczas przeglądu DFM. Przeanalizowaliśmy wystarczającą różnorodność materiałów i branż, aby wiedzieć, gdzie mieszczą się progi decyzyjne dla różnych profili programów. Kiedy pojawia się program z parametrami, które zbliżają się do granicy-równowagi, liczby są jawnie obliczane, zamiast domyślnie opierać się na preferencjach dostawcy lub praktykach historycznych.
Jeśli Twój następny program obejmuje decyzje dotyczące systemu bramek, które mogą znacząco wpłynąć na strukturę kosztów, prześlij nam geometrię części, specyfikację materiału i przewidywaną objętość. Przeprowadzimy porównanie i pokażemy Ci, gdzie wypada Twój próg rentowności.