В прошлом квартале мы взяли на себя проект по спасению от европейской компании по производству медицинского оборудования. Их первоначальный поставщик предложил торцевые ворота наФорма для цилиндра шприца на 32 гнездапотому что стоимость оснастки оказалась на 14 000 евро ниже, чем у альтернативы с клапанным-затвором. За восемнадцать месяцев производства совокупные убытки от доработки остатков ворот, смещения размеров и двух полных замен блоков полостей достигли 387 000 евро. Группа закупок, утвердившая первоначальное предложение, больше там не работает.
Выбор ворот — это то, где программы литья под давлением достигают успеха или терпят неудачу с финансовой точки зрения. Не на окраинах. В основе.
Структура затрат, которую никто не включает в цену
Поставщики пресс-форм указывают оснастку как статью капитальных затрат. Чего они не перечисляют, так это того, как дизайн ворот влияет на вашу-экономику на следующие пять лет.
Ворота с холодными литниками в рамках годовой программы на 150 000 единиц с использованием PA66-GF30 по цене 4,20 евро/кг образуют примерно 19% отходов материала по весу, если учесть остатки литника, желоба и ворот. Эти отходы либо идут на доизмельчение, для чего требуется оборудование, площадь, средства контроля загрязнения и отслеживание соотношения компонентов смеси, либо отправляются на утилизацию. Ни один из вариантов не является бесплатным. Ни один из вариантов не отображается в вашем предложении на инструмент.
Время цикла — еще один невидимый фактор затрат. Система литников в форме с холодными литниками должна затвердеть, прежде чем форма сможет открыться. При базовом цикле длительностью 28-секунд охлаждение рабочего колеса добавляет 4–6 секунд в зависимости от диаметра рабочего колеса и расположения контура охлаждения. Эти секунды напрямую переводятся в машино-часы. При стоимости машины 45 евро в час продление цикла на 5 секунд для 150 000 единиц в год обходится в 9 375 евро в год в виде дополнительного потребления мощности. В течение пятилетнего срока действия программы один только выбор конструкции будет стоить 46 875 евро только за машинное время.
Горячеканальные системыполностью исключить отходы рабочего колеса и исключить охлаждение рабочего колеса из уравнения времени цикла. Инструмент стоит дороже. Экономика на-штуку улучшается. Вопрос в том, где находится точка безубыточности-для вашей конкретной программы.
-Расчет безубыточности: цифры, которые должен использовать ваш поставщик
В прошлом году мы построили модель сравнения затрат для программы жилищного строительства, которая иллюстрирует структуру принятия решений. Деталь из ПБТ-GF30 весила 8,4 г. Прогнозируемый годовой объем составил 280 000 единиц. Стоимость материала составила 3,85 евро/кг.
Сценарий холодного бегуна
Стоимость оснастки составила 23 500 евро за форму с 4 полостями и подводными воротами. Вес бегуна на один выстрел составлял 6,2 г, что означало, что общий вес выстрела составил 39,8 г для производства четырех частей по 8,4 г. Эффективность материала составила 84,4%. Годовые затраты на материалы составляют 4 291 евро в год в виде отходов. Время цикла составляло 31 секунду, производительность 116 выстрелов в час. Ручная проверка ворот добавила 0,008 евро за штуку к распределению рабочей силы.
Сценарий горячего бегуна
Стоимость оснастки составила 38 200 евро за такое же количество полостей с термозатворами. Никаких отходов бегуна. Время цикла сократилось до 24 секунд, что дает производительность 150 выстрелов в час. Увеличение пропускной способности на 29% означало, что при том же годовом объеме потребовалось на 23% меньше машино-часов.
Разница в инструментах составила 14 700 евро. Годовая экономия за счет устранения отходов материала, сокращения машинного времени и сокращения труда составила 11 840 евро. Безубыточность-достигла 14,9 месяцев производства. После этого каждый месяц конфигурация с горячеканальными системами экономила 987 евро по сравнению с конфигурацией с холодными канавками.
Это математические данные, которые ваш поставщик должен показывать вам во время проверки DFM. Если они ее не используют, вы принимаете слепое решение относительно переменной, которая влияет на экономику вашей программы больше, чем любой другой выбор инструментов.
Выбор типа ворот в системах холодных каналов
Холодные каналы по-прежнему имеют смысл для конкретных профилей программ. Годовые объемы менее 60 000 единиц, товарные смолы стоимостью менее 2,50 евро/кг и детали, для которых расположение остатков затвора не-критично, - все это благоприятствует экономичности холодных каналов. Тогда возникает вопрос, какой тип ворот входит в этот системный класс.
Краевые ворота
Краевые заслонки располагаются на линии разъема и допускают относительно большие поперечные-сечения, что полезно при работе с толсто-деталями или материалами с высокой-вязкостью. Компромисс-— это видимые остатки и ручная обрезка. В рамках программы, в которой ежегодно производится 40 000 единиц, при стоимости обрезки 0,04 евро за штуку, это составляет 1600 евро в год на оплату труда, которую можно было бы исключить при использовании ворот другого типа.
Подводные ворота
Ворота подводной лодки проходят под линией разъема под углом и автоматически срезаются во время катапультирования. Они исключают трудозатраты на обрезку и скрывают остатки под косметической поверхностью. Ограничением является диаметр затвора, обычно максимум 1,2-1,8 мм, что ограничивает пропускную способность. В программах, использующих стеклонаполненные-материалы с загрузкой более 30 %, часто возникают проблемы с заполнением затворов подводных лодок, поскольку ограниченное поперечное сечение создает чрезмерный перепад давления на затворе.
Вкладки ворота
Ворота выступа выводят бегунок за край детали и проходят через тонкую площадку. При извлечении язычок аккуратно отрывается, и метка попадает на-нефункциональную поверхность. Створки с выступами хорошо подходят для тонкостенных-деталей, где баланс заполнения имеет решающее значение, но они увеличивают отходы направляющих по сравнению с литниками с прямой кромкой.
Фан ворота
Веерные заслонки распределяют вход расплава по более широкому поперечному сечению-, что снижает напряжение сдвига на входе и улучшает однородность заполнения больших плоских деталей. Наказанием является значительный расход отходов из самой вентиляторной секции. Обычно мы рекомендуем веерные затворы только в том случае, если геометрия детали создает проблемы с заполнением точечных затворов и когда стоимость материала достаточно низка, чтобы дополнительные отходы были приемлемыми.
Решение между этими вариантами не является техническим предпочтением. Это задача оптимизации затрат с ограничениями. Какая у вас стоимость материала? Какой у вас объем? Каковы ваши косметические требования? Какова стоимость работ по обрезке? Ответы на эти вопросы определят правильный тип шлюза для вашей программы.
Выбор ворот с горячеканальной системой: термический или клапанный
В горячеканальных системах выбор между термозатворами и вентильными задвижками одинаково важен для экономики программы.
Термические затворы основаны на контролируемом замораживании для герметизации отверстия затвора между выстрелами. Небольшая пластиковая пробка затвердевает на кончике литника во время охлаждения, а затем вылетает в полость при следующем ходе впрыска. Система механически проста, в воротах нет движущихся частей. Стоимость оснастки составляет 800–1500 евро за каплю в зависимости от конфигурации сопла. Ограничением является чувствительность процесса. Качество остатков ворот зависит от точного контроля температуры на кончике сопла, а достижение стабильных результатов требует тщательной разработки процесса во время отбора проб.
В затворах клапана используется механический штифт, приводимый в действие пневматическими или гидравлическими цилиндрами, чтобы физически закрыть отверстие затвора. Штифт выдвигается, чтобы запечатать ворота, втягивается, позволяя заполнить форму, и снова выдвигается перед открытием формы. Такое принудительное отключение исключает натяжение, предотвращает растекание во время открытия формы и обеспечивает стабильное качество остатков в более широком технологическом окне. Стоимость оснастки составляет 1800–3200 евро за каждую каплю в зависимости от системы привода и конструкции штифта.
Разница в стоимости между тепловой и клапанной шиберной системой в 8-капельной системе может превышать 15 000 евро. Эта надбавка оправдана, когда для применения требуются поверхности с нулевыми следами, когда материал имеет тенденцию растекаться или затягиваться, или когда стабильность процесса имеет решающее значение для обеспечения стабильного качества. Внешние детали автомобильного класса А,корпуса медицинского оборудованияс косметическими требованиями, а оптические компоненты обычно включают клапанные затворы независимо от увеличения стоимости.
Последовательное затворное устройство добавляет еще один уровень возможностей и стоимости. Отдельные заслонки открываются и закрываются в соответствии с запрограммированным временем, позволяя фронту расплава продвигаться по полости в контролируемой последовательности, а не заполнять все заслонки одновременно. Компания Plastics Technology зафиксировала сокращение времени цикла со 110 секунд до менее 75 секунд в программах по производству автомобильных бамперов с использованием последовательного наполнения (ptonline.com). Технология также снижает требуемый тоннаж зажима на 20-30%, поскольку пиковое давление в полости ниже при последовательном заполнении, чем при одновременном заполнении.
Последовательные системы требуют дополнительных контроллеров, датчиков и программирования. Стоимость инструмента по сравнению со стандартными задвижками может превышать 25 000 евро в сложных приложениях с несколькими-задвижками. Окупаемость полностью зависит от сокращения времени цикла и экономии тоннажа зажимов в зависимости от геометрии конкретной детали.
Материальные ограничения при выборе ворот
Определенные комбинации материалов и ворот просто не работают. Обнаружение этого во время выборки T1, а не во время проверки DFM, требует времени и денег.
Стеклонаполненные-материалыНагрузка выше 25% резко ускоряет износ ворот. Абразивные волокна разрушают сталь затвора, изменяя характеристики наполнителя в течение срока службы. В рамках программы производства 500 000- единиц мы увидели, что кромочные ворота требуют повторной резки дважды в течение первых двух лет производства. Решением является проектирование ворот как сменных вставок с самого начала. Конструкция вставки добавляет 600-900 евро к первоначальным затратам на оснастку, но позволяет избежать перерывов в производстве для последующего ремонта ворот.
Чувствительные к сдвигу-материалы, включая ПОМ, некоторые ТПЭ и некоторые смолы на биологической-основе, разлагаются при проталкивании через затворы меньшего размера на высокой скорости. Деградация проявляется в обесцвечивании около затвора, снижении механических свойств или дефектах поверхности. Сечения ворот-должны быть больше, чем предполагают стандартные правила определения размеров, а профили скорости впрыска требуют тщательной оптимизации во время разработки процесса.
Для высокотемпературных-смол, таких как PEEK и PEI, требуются специальные компоненты для горячеканальных систем, рассчитанные на температуру обработки выше 350 градусов. Стандартные системы с горячими литниками не справляются с этими задачами. В разделе о материалах вашего запроса на предложение должно быть четко подтверждено, что поставщик ранее обрабатывал ваше семейство смол и имеет соответствующие возможности горячеканальных систем, если эта система предлагается.
Кристаллические материалы сжимаются сильнее, чем аморфные, и усадка зависит от направления потока. Расположение литника напрямую влияет на распределение усадки и конечную деформацию детали. Когда вы получите ценовое предложение на пресс-форму для детали из ПОМ или ПА, запросите результаты моделирования деформации, сравнивающие как минимум два варианта расположения литников. Поставщики, которые предоставляют только анализ потока-по одному варианту, не выполняют адекватную инженерную работу.
Что должно требоваться для вашего запроса предложения
Разговор о выборе ворот должен происходить во время ценового предложения, а не после выпуска инструментов. Ваш запрос предложения должен стимулировать этот разговор, требуя конкретных результатов.
Запросите подробную информацию о системе горячеканальных систем, если предлагается такая конфигурация. Марка, модель, количество зон, характеристики контроллера, список запчастей с ценами. Общие позиции с «горячеканальной системой» не позволяют провести значимое сравнение между поставщиками.
Требоватьмоделирование течения пресс-формырезультаты, показывающие время заполнения, давление при переносе, расположение линий сварки и прогноз коробления. Попросите сравнить хотя бы два варианта расположения ворот с обоснованием рекомендуемого подхода. Поставщики, которые отказываются удовлетворить этот запрос, сигнализируют об ограниченных инженерных возможностях.
Укажите требования к остаткам ворот в измеримых величинах. Максимальная высота остатков, диаметр, приемлемое состояние поверхности. Получите письменное обязательство перед выпуском пресс-формы.
Для наполненных материалов требуется подтверждение конструкции сменной затворной вставки. Запросите спецификацию материала пластины и ожидаемый интервал замены, основываясь на опыте поставщика в реализации аналогичных программ.
Разбивка времени цикла запроса, показывающая время заполнения, время упаковки, время охлаждения и время открытия/закрытия формы. Спросите, какие предположения определяют оценку времени охлаждения и как выбор системы затворов влияет на это число.
Почему это важно для вашей следующей программы
Выбор ворот — одно из очень немногих решений, которые напрямую влияют как на ваши капиталовложения, так и на вашу текущую-экономику в расчете на единицу продукции. Выбор большинства других инструментов влияет на стоимость в ту или иную сторону. Гейтс влияет на обоих.
Команды по закупкам, которые понимают это правильно, — это те, кто запрашивает-анализ безубыточности при составлении цен, требует данные моделирования перед выпуском инструментов и с самого начала встраивает обслуживание системы ворот в свои модели производственных затрат.
Наша команда инженеров создает модели сравнения систем ворот в качестве стандартной практики во время проверки DFM. Мы обработали достаточное разнообразие материалов и отраслей, чтобы знать, где находятся пороговые значения принятия решений для разных профилей программ. Когда программа поставляется с параметрами, близкими к границе-безубыточности, мы определяем цифры явно, а не по умолчанию опираемся на предпочтения поставщика или историческую практику.
Если ваша следующая программа включает в себя решения по системе ворот, которые могут существенно повлиять на структуру ваших затрат, пришлите нам геометрию детали, спецификацию материала и прогноз объема. Мы проведем сравнение и покажем вам, где находится ваша безубыточность-.