W zeszłym kwartale zgłosił się do nas klient zajmujący się urządzeniami medycznymi po przepaleniu 180 000 dolarów w wyniku nieudanego programu obtryskiwania. Ich poprzedni dostawca obiecywał oszczędności. Dostarczyli 23% wskaźnika złomowania, sześciotygodniowe opóźnienia w produkcji i list ostrzegawczy FDA powołujący się na niespójną dokumentację dotyczącą siły wiązania.
Podstawowa przyczyna? Wybrali overmolding w ramach rocznego programu obejmującego 40 000-jednostek. Próg rentowności dla geometrii części wyniósł 9200 jednostek.
To nie jest rzadki błąd. Z naszych danych projektowych z ostatnich trzech lat wynika, że około 4 na 10 otrzymanych przez nas zapytań ofertowych określa niewłaściwy proces jeszcze przed rozpoczęciem przeglądu technicznego. Specyfikacja zazwyczaj opiera się na założeniach dotyczących kosztów, które ignorują ekonomię czasu cyklu, lub na podstawie inżynierów, którzy mają doświadczenie tylko z jedną metodą.
W tym artykule nie znajdziesz zrównoważonej odpowiedzi „to zależy”. Pokażemy Ci dokładnie, dokąd trafiają pieniądze, jakie scenariusze sprzyjają każdemu procesowi i na jakie pytania prawdopodobnie nie odpowiada Twój obecny dostawca.
Rzeczywistej różnicy w kosztach nikt nie podaje na piśmie
Większość artykułów porównawczych podaje zakresy. „20 000–100 000 dolarów za narzędzie-dwustrzałowe”. To nie mówi nic przydatnego.
Oto, ile faktycznie kosztuje roczny program obejmujący 30 000-jednostek, w oparciu o uchwyt o podwójnej twardości (podłoże PP + uchwyt z TPE), który podaliśmy w zeszłym miesiącu:
| Element kosztowy | Dwa-strzały | Overmolding | Różnica |
|---|---|---|---|
| Inwestycja narzędziowa | $72,000 | $18,500 | +$53,500 |
| Koszt jednostkowy produkcji- | $2.10 | $4.80 | -$2.70 |
| Roczna produkcja (30 tys. sztuk) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
| Rok 1 Razem | $135,000 | $162,500 | -$27,500 |
| Rok 2 Razem (bez nowego oprzyrządowania) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
W 14 miesiącu wyższa inwestycja w oprzyrządowanie zwraca się. Do trzeciego roku zaoszczędziłeś 135 500 dolarów. Rozszerzenie do typowego pięcioletniego-cyklu życia produktu, a różnica przekroczy 200 000 USD.
Jednak zespoły zakupowe konsekwentnie wybierają obtrysk w przypadku programów powyżej 15 000 jednostek rocznych, ponieważ wycena narzędzi wygląda bardziej przyjaźnie. Obliczenia dotyczące-sztuki są uwzględniane w budżetach produkcyjnych, które uderzają w różne miejsca powstawania kosztów.
Próg rentowności dla większości-części z dwóch materiałów mieści się w przedziale od 8 000 do 10 000 jednostek rocznych.
Poniżej tego wygrywa overmolding. Poza tym każda dodatkowa jednostka zwiększa przewagę dwóch-strzałów.
Dlaczego czas cyklu to liczba, którą Twój dostawca ma nadzieję zignorować?
Sprawdzany jest koszt oprzyrządowania. Czas cyklu rzadko się zdarza.
Formowanie dwu-tworzy gotową część z-materiału co 35 do 60 sekund. Obydwa materiały wtryskiwane są sekwencyjnie w ramach jednego cyklu mocowania. Brak interwencji operatora. Brak przenoszenia części pomiędzy stacjami.
Obtrysk wymaga uformowania podłoża, ochłodzenia go, fizycznego przeniesienia do drugiej formy, a następnie uruchomienia cyklu obtrysku. Całkowity czas, który upłynął: od 65 do 110 sekund na gotową część.
Na jednej prasie pracującej przez 8000 godzin rocznie, różnica ta przekłada się na około 640 000 części dwu-w porównaniu z 320 000 części formowanych metodą obtrysku. Ta sama maszyna. Ta sama powierzchnia. Ten sam koszt pracy. Podwój wydajność.
Kiedy dostawcy oferują usługi overmoldingu po konkurencyjnych-cenach za sztukę, zapytaj, w jaki sposób obliczają wykorzystanie prasy. Niektórzy absorbują utratę wydajności poprzez niższe marże. Inni odzyskują go poprzez kompromisy w zakresie jakości, których nie odkryjesz aż do rozpoczęcia produkcji.
Problem siły wiązania skutkujący roszczeniami gwarancyjnymi
W tym miejscu nauka o materiałach spotyka się z odpowiedzialnością finansową.
W procesie formowania dwu-drugi materiał styka się z pierwszym podłożem, gdy jest ono jeszcze w podwyższonej temperaturze. Łańcuchy polimerowe przenikają się na granicy. Rezultatem jest wiązanie chemiczne, które często przekracza wytrzymałość kohezyjną samego bardziej miękkiego materiału. Błąd testu pull-występuje w warstwie TPE, a nie w interfejsie.
Overmolding działa na schłodzonym podłożu. Klejenie opiera się w większym stopniu na blokadzie mechanicznej i kompatybilności energii powierzchniowej. Kiedy to działa, to działa dobrze. Kiedy dobór materiałów lub warunki procesu nieznacznie odbiegają od optymalnych zakresów, powstaje rozwarstwienie, które przechodzi wstępną kontrolę, ale nie sprawdza się w praktyce.
Opublikowane dane dotyczące przyczepności firmy Avient pokazują, że opracowane przez nią gatunki TPE osiągają 26+ siłę wiązania pli na podłożach PC/ABS przy prawidłowo wykonanym formowaniu obtryskowym. Konkurencyjne materiały czasami testują poniżej 13 pli, co stanowi próg funkcjonalny dla większości zastosowań związanych z przyczepnością. Ta dwukrotna różnica w wydajności nie pojawia się w porównaniach kosztów materiałów. Pojawia się w rezerwach gwarancyjnych.
Wzmocnienie włóknem szklanym zwiększa wyzwanie. Badania opublikowane w Polymer Engineering & Science wykazały, że podłoża PA z zawartością włókien powyżej 30% ulegają mierzalnemu pogorszeniu przyczepności. Orientacja włókien na powierzchni zmniejsza dostępną powierzchnię styku polimeru dla formy obtryskowej. Jeśli Twoja specyfikacja wymaga dużej sztywności i miękkiej-dotykowej formy, możesz spodziewać się rozszerzonych testów kwalifikacyjnych, niezależnie od wybranego procesu.
Kombinacje materiałów, które zawodzą po cichu
Niektóre pary nie tylko osiągają słabsze wyniki. Stwarzają zagrożenie dla bezpieczeństwa.
Podłoża POM w żadnym wypadku nie mogą stykać się z formami PCV lub TPV. W wyniku reakcji chemicznej uwalnia się gazowy kwas solny. W ciągu ostatnich osiemnastu miesięcy odrzuciliśmy trzy zapytania ofertowe zawierające tę kombinację. Inżynierowie proszący o wycenę nie byli świadomi tej niezgodności. Najwyraźniej ich poprzedni dostawcy również nie cytowali tej pracy.
Standardowe gatunki TPE sprzedawane jako „uniwersalne” często wymagają modyfikacji powierzchni, aby zapewnić niezawodne połączenie z podłożami ABS, PC lub nylonowymi. Słowo „kompatybilny” w karcie katalogowej materiału nie oznacza „wiązania bez dodatkowych etapów procesu”. Oznacza to, że materiały nie będą się wzajemnie atakować chemicznie.
Podłoża polipropylenowe łączą się naturalnie z TPE na bazie SEBS-. Właśnie dlatego uchwyty konsumenckie, uchwyty do szczoteczek do zębów i zastosowania w opakowaniach skłaniają się ku kombinacjom PP+TPE. Chemia się zgadza. Stopień skurczu jest wyrównany. Okna przetwarzania nakładają się na siebie.
Kiedy klienci proszą nas o ocenę-niestandardowych kombinacji materiałów, przed przystąpieniem do zakupu narzędzi produkcyjnych przeprowadzamy testy próbek klejonych. Koszt dwudziestu próbek testowych jest trywialny w porównaniu z wykryciem problemów z przyczepnością po wycięciu oprzyrządowania o wartości 50 000 dolarów.
Pytanie o tolerancję, które oddziela aplikacje
Wymagania dotyczące precyzji często narzucają wybór procesu przed rozpoczęciem analizy kosztów.
Formowanie dwu-umożliwia zachowanie granic materiału z dokładnością do 0,1 mm. Obydwa ujęcia odbywają się w tej samej zaciśniętej formie, bez fizycznego przenoszenia części. Podłoże nie może się przesuwać. Dokładność pozycjonowania, którą projektujesz, jest dokładnością pozycjonowania, którą otrzymujesz.
Overmolding wprowadza zmienne transferu. Podłoże musi zostać umieszczone we wnęce formy obtryskowej przez operatora lub robota. Zużycie osprzętu kumuluje się w trakcie serii produkcyjnych. Skurcz termiczny pomiędzy pierwszą formą a drugą formą powoduje dryft wymiarowy. W zastosowaniach, w których granice materiałów są czysto funkcjonalne (strefy uchwytu, powierzchnie uszczelniające), ta zmienność jest akceptowalna. W zastosowaniach, w których granice materiałów są widoczne i estetyczne (podświetlane przyciski,-kolorowe obudowy, oznaczenia urządzeń medycznych), zmienność staje się defektem kosmetycznym.
Elementy wnętrza samochodów z podświetlaną grafiką, urządzenia peryferyjne do gier z granicami stref dotykowych i urządzenia medyczne z kolorowymi-wskaźnikami funkcji zazwyczaj wymagają-precyzji dwóch strzałów. Produkty konsumenckie z ukrytymi powierzchniami uchwytowymi, rękojeściami narzędzi przemysłowych i częściami towarowymi-opartymi na kosztach często tolerują zmienność formowania metodą obtrysku.
Scenariusze wolumenowe, w których „zły” wybór jest w rzeczywistości słuszny
Matematyka progu rentowności dotyczy-produkcji w stanie ustalonym. Prawdziwe programy rzadko opierają się na założeniach dotyczących stanu-stałego.
Scenariusz: Walidacja rynkowa przed zaangażowaniem
Startup zajmujący się elektroniką użytkową potrzebuje 2500 jednostek, aby przetestować reakcję kanału detalicznego przed przystąpieniem do oprzyrządowania do masowej produkcji. Overmolding przy cenie 4,80 USD za sztukę przy użyciu narzędzi o wartości 18 500 USD kosztuje łącznie 30 500 USD. Dwa-strzały po 8,20 USD za sztukę i oprzyrządowanie o wartości 72 000 USD kosztują łącznie 92 500 USD.
Jeśli produkt nie przejdzie weryfikacji rynkowej, startup traci 30 500 dolarów zamiast 92 500 dolarów. Jeśli produkt odniesie sukces i zostanie skalowany do 50 000 sztuk rocznie, firma zainwestuje w-dwuetapowe narzędzia na potrzeby fazy produkcyjnej, a prototypowe narzędzia do natryskiwania zostaną odpisane jako koszt walidacji.
To etapowe podejście ma sens finansowy, gdy-niepewne jest dopasowanie produktu do rynku. Nie ma to sensu, gdy prognozy wielkości są wiarygodne, a cykl życia produktu przekracza dwa lata.
Scenariusz: integracja z wkładką metalową
Producent sprzętu przemysłowego wymaga odlewanych aluminiowych radiatorów do obudów sterowników silników. Podłoże aluminiowe jest obrabiane CNC przez wyspecjalizowanego dostawcę, a następnie obtryskiwane nylonem-wypełnianym szkłem w celu integracji strukturalnej.
Formowanie dwu-nie nadaje się do podłoży metalowych. Proces ten jest z natury plastyczny-w-plastyczny. Jedynym realnym podejściem jest formowanie obtryskowe, a dokładniej formowanie wkładkowe. Porównanie kosztów nie ma znaczenia, ponieważ istnieje tylko jedna opcja.
Scenariusz: Istniejąca wydajność prasy
Regionalna firma zajmująca się formowaniem posiadająca piętnaście standardowych pras wtryskowych otrzymuje zapytanie ofertowe dotyczące programu dwóch-strzałów. Brakuje im sprzętu-obrotowego. Opcje obejmują: inwestycję kapitałową w technologię dwu-wystrzałową, outsourcing wyspecjalizowanej formierki lub zaproponowanie alternatywnej metody obtrysku wykonywanej na istniejącym sprzęcie.
W przypadku tej formierki overmolding pozwala zachować marżę, która w przeciwnym razie zostałaby przeniesiona na firmę konkurencyjną lub wymagałaby nakładów kapitałowych. Dla klienta kalkulacja zależy od tego, czy struktura kosztów formy wtryskowej jest w stanie pochłonąć spadek wydajności bez kompromisów w zakresie jakości.
Co się stanie, gdy wyrośniesz z początkowego wyboru procesu
Zmiana procesu w połowie-programu wiąże się z kosztami, które nie są uwzględnione w wycenach narzędzi.
Przejście z formowania metodą obtrysku na-dwustrzałową obróbkę wymaga całkowitej wymiany narzędzi. Nie można modyfikować istniejącego narzędzia do obtrysku. Czas realizacji nowego dwu-narzędzia trwa od ośmiu do czternastu tygodni, w zależności od złożoności. W okresie przejściowym prowadzisz produkcję równoległą lub tworzysz zapasy bezpieczeństwa.
W przypadku branż regulowanych obciążenie związane z walidacją wzrasta. Zgłoszenia wyrobów medycznych, które udokumentowały parametry procesu obtrysku, wymagają korekty w przypadku zmiany rodzaju procesu. Należy ponownie złożyć dokumentację dotyczącą samochodowego PPAP. Zespoły inżynieryjne klienta muszą-ponownie zatwierdzić nową metodę produkcji.
Widzieliśmy, że programy pochłaniają 40 USD000+ kosztów przejścia (odpis-narzędzi, koszty walidacji, zakłócenia w produkcji), których można by uniknąć, wybierając początkowo dwa-razy. Pierwotna decyzja pozwoliła zaoszczędzić 15 000 dolarów na oprzyrządowaniu. Korekta kosztowała prawie trzykrotność tej kwoty.
Inteligentniejszym podejściem, gdy prognozy wielkości są niepewne, jest wbudowanie opcjonalności w początkową strukturę programu. Zaprojektuj geometrię części, aby dostosować się do każdego procesu. Kwalifikuj materiały, które działają w obu metodach. Jeśli zaczniesz od overmoldingu, a później zwiększysz skalę, przejście stanie się inwestycją w narzędzia, a nie zmianą projektu.
Sygnały wyboru dostawcy, które przewidują problemy
Nie każdy formierz reklamujący możliwość użycia dwóch-strzałów ma prawdziwą wiedzę specjalistyczną.
Obiekt z jedną-prasą rotacyjną i ograniczoną historią dwóch-strzałów eksperymentuje z Twoim projektem. Ośrodek realizujący dwa-razy dziennie w ramach wielu programów zinstytucjonalizował wiedzę plemienną, która zapobiega złomowaniu.
Pytania, które warto zadać przed zaangażowaniem się w narzędzia:
P: Ile dwu-narzędzi stworzyłeś w ciągu ostatnich 24 miesięcy?
Odpowiedź: Jeśli odpowiedź jest mniejsza niż pięć, prawdopodobnie znajdujesz się wśród ich pierwszych złożonych programów.
P: Jaki był poziom złomu w przypadku podobnych kombinacji materiałów na etapie produkcyjnym?
Odpowiedź: Wymijające odpowiedzi sugerują, że nie monitorują tego wskaźnika lub nie są dumni z wyniku.
P: Czy możesz pokazać dane sprawdzające z porównywalnej-krytycznej aplikacji obligacji?
Odp.: Opublikowane wyniki testów przyczepności wskazują na rygorystyczność inżynieryjną. „Zaufaj nam, to działa” oznacza, że rozwój procesu odbywa się w ramach Twojego budżetu.
P: Czy jesteś właścicielem projektu oprzyrządowania, czy zlecasz go na zewnątrz?
Odp.: Dostawcy zlecający na zewnątrz złożone projekty form mogą mieć trudności z rozwiązywaniem problemów produkcyjnych, które wynikają z decyzji dotyczących narzędzi, których nie podjęli.
Programy dotyczące wyrobów medycznych podlegają dodatkowej kontroli. Certyfikat ISO 13485, zatwierdzone systemy pomiarowe, udokumentowana kontrola procesów i infrastruktura identyfikowalności stanowią wymagania podstawowe. Dwustronna-praca medyczna koncentruje się wśród specjalistów, ponieważ obciążenia regulacyjne eliminują czynniki uogólniające.
Zespoły ds. zakupów pod kątem zrównoważonego rozwoju zaczynają wymagać
Wskaźniki wpływu na środowisko migrują z materiałów marketingowych do kryteriów punktacji zapytań ofertowych.
W procesach dwu-etapowych poziom odpadów materiałowych wynosi poniżej 1%. Obydwa ujęcia odbywają się w układzie zamkniętym. Prowadnice i wlewy można przeszlifować i ponownie wprowadzić. Nie ma potrzeby obsługi złomu powstałego w wyniku przenoszenia części pomiędzy stacjami.
Wskaźniki odpadów powstałych w wyniku obtrysku różnią się znacznie w zależności od metody przenoszenia, sposobu obsługi przez operatora i warunków przechowywania podłoża. Zanieczyszczenia spowodowane obchodzeniem się lub niewłaściwym przechowywaniem prowadzą do uszkodzeń wiązania wykrytych podczas kontroli. Odrzuconych części nie można ponownie zeszlifować, ponieważ zawierają powiązane struktury wielo-materiałowe.
Korzyści z konsolidacji wykraczają poza bezpośrednie odpady. Wyeliminowanie etapów montażu wtórnego zmniejsza zużycie energii, emisję związaną z transportem i materiały opakowaniowe pomiędzy etapami procesu. W przypadku producentów OEM tworzących dokumentację oceny cyklu życia lub odpowiadających na karty wyników klientów dotyczące zrównoważonego rozwoju, produkcja w ramach jednego-dwuetapowego-procesu upraszcza rozliczanie emisji dwutlenku węgla.
Wszystkie-elektryczne prasy dwu-zużywają około 50% mniej energii niż ich odpowiedniki hydrauliczne. W przypadku programów, w których zużycie energii wpływa na całkowity koszt posiadania, typ maszyny ma takie samo znaczenie jak typ procesu.
Ramy decyzyjne: szczere pytania przed zapytaniem ofertowym
Zamiast listy kontrolnej, która ma zastosowanie w każdej sytuacji, oto pytania, które ujawniają prawdziwe ograniczenia:
Jaka jest Twoja możliwa do obrony prognoza wielkości sprzedaży na lata od pierwszego do trzeciego?
Jeśli w-trzecim roku obroty mogłyby realistycznie wzrosnąć dwukrotnie lub pół-pierwszego roku, sama niepewność jest zmienną. Overmolding może mieć sens jako zabezpieczony punkt wejścia, nawet jeśli ekonomia dwóch-strzałów wygląda lepiej na papierze.
Czy kombinacja materiałów jest sprawdzona czy eksperymentalna?
Ustalone pary (PP+TPE, PC+TPU) niosą ze sobą mniejsze ryzyko kwalifikacji. Nowatorskie kombinacje wymagają inwestycji testowej, która zmienia obliczenie progu rentowności.
Jakiej tolerancji faktycznie wymaga aplikacja?
Wiele zapytań ofertowych dziedziczy specyfikacje tolerancji z poprzednich generacji produktów bez ponownej oceny, czy wymaganie jest zgodne z bieżącym projektem. Węższe niż konieczne tolerancje popychają programy w stronę dwóch-strzałów, gdy wystarczy obtrysk.
Kto ponosi ryzyko projektowe, jeśli siła wiązania nie powiedzie się w terenie?
Niektórzy klienci określają metodę procesu; inne określają wymagania dotyczące wydajności i pozwalają dostawcom wybrać metody. To drugie podejście przenosi ryzyko na dostawcę, co zmienia dynamikę cen.
Jaki jest koszt zmiany dostawcy, jeśli początkowe założenia okażą się błędne?
W programach obciążonych weryfikacją regulacyjną, długimi cyklami życia produktów lub ograniczonymi opcjami alternatywnych dostawców płaci się wyższe ceny za poprawki w połowie-programu.
Czego się nauczyliśmy, uruchamiając oba procesy
ABIS obsługuje dedykowane ogniwa z dwoma-wystrzałami równolegle z konwencjonalną technologią obtrysku. Nie opowiadamy się za jednym procesem, ponieważ to wszystko, co robimy.
Nasza-praca dwuetapowa koncentruje się na urządzeniach medycznych, elementach wyposażenia wnętrz pojazdów i elektronice użytkowej, gdzie precyzja, integralność spoiwa lub ekonomika wolumenowa uzasadniają inwestycję w oprzyrządowanie. Nasze prace związane z obtryskiem obejmują zastosowania wkładek metalowych,-programy prototypów i produkcję na mniejszą-serię, gdzie proces odpowiada wymaganiom komercyjnym.
Klienci, którzy czerpią największą wartość z naszych przeglądów technicznych, to ci, którzy przedstawiają nam specyfikacje geometrii i wydajności przed ostatecznym przyjęciem założeń procesowych. Ograniczenia, które powinny kierować wyborem procesu, często znajdują się w dokumentach wymagań, które nie docierają do zespołu ds. zakupów, dopóki odpowiedzi na zapytania ofertowe nie zostaną źle dopasowane.
Jeśli oceniasz dostawców w ramach programu dotyczącego dwóch-materiałów i chcesz uzyskać ocenę techniczną dotyczącą tego, który proces pasuje do Twojej konkretnej geometrii, wymagań materiałowych i scenariusza objętości, przeprowadzimy tę analizę. Prześlij pliki projektu, udostępnij woluminy docelowe i określ wymagania dotyczące wydajności, które mają znaczenie. Podpowiemy, jakie podejście ma sens, jak wygląda realistyczna struktura kosztów i czy program odpowiada naszym możliwościom produkcyjnym.
Nie każdy projekt pasuje do naszego sklepu. Jednak każdy projekt czerpie korzyści z wyceny z już zidentyfikowanym właściwym procesem.