В прошлом квартале к нам обратился клиент медицинского оборудования, потерявший 180 000 долларов из-за неудачной программы по формованию. Их предыдущий поставщик обещал экономию средств. Они предоставили 23% брака, шесть недель задержек производства и письмо с предупреждением FDA со ссылкой на противоречивую документацию по прочности соединения.
Первопричина? Для годовой программы выпуска 40 000-единиц они выбрали переформование. Точка безубыточности по геометрии их деталей составила 9200 единиц.
Это не редкая ошибка. Согласно нашим данным по проектам за последние три года, примерно в 4 из 10 полученных нами запросов предложений указывается неправильный процесс еще до начала инженерной проверки. Спецификация обычно исходит из предположений о стоимости, которые игнорируют экономику времени цикла, или от инженеров, имеющих опыт работы только с одним методом.
Эта статья не даст вам сбалансированного ответа «это зависит». Мы покажем вам, куда именно идут деньги, какие сценарии благоприятствуют каждому процессу и на какие вопросы ваш нынешний поставщик, вероятно, не отвечает.
Реальную разницу в стоимости никто не записывает
В большинстве сравнительных статей приводятся диапазоны. «От 20 000 до 100 000 долларов за двух-оснастку». Это не говорит вам ничего полезного.
Вот сколько на самом деле стоит годовая программа на 30 000- единиц, исходя из цены ручки двойной твердости (подложка из полипропилена + ручка из ТПЭ), которую мы указывали в прошлом месяце:
| Элемент затрат | Два-выстрела | Формование | Разница |
|---|---|---|---|
| Инструментальные инвестиции | $72,000 | $18,500 | +$53,500 |
| Себестоимость-единицы продукции | $2.10 | $4.80 | -$2.70 |
| Годовое производство (30 тыс. единиц) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
| Год 1 Всего | $135,000 | $162,500 | -$27,500 |
| Всего за 2 год (без нового инструмента) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
К 14 месяцу более высокие инвестиции в инструмент окупаются. К третьему году вы сэкономили 135 500 долларов. Расширьте стандартный пятилетний-жизненный цикл продукта, и разрыв превысит 200 000 долларов США.
Тем не менее, команды по закупкам постоянно выбирают формование для программ с объемом производства более 15 000 единиц в год, потому что стоимость оснастки выглядит более выгодной. Расчеты по-штучной продукции похоронены в производственных бюджетах, которые распределяются по разным центрам затрат.
Порог безубыточности-для большинства частей с двойным-материалом находится в пределах от 8 000 до 10 000 годовых единиц.
Ниже этого побеждает наложение. Помимо этого, каждый дополнительный отряд увеличивает преимущество на два-шота.
Почему время цикла — это число, которое ваш поставщик надеется игнорировать
Стоимость оснастки тщательно проверяется. Время цикла случается редко.
При двухэтапной-формовке получается готовая деталь из двух-материалов каждые 35–60 секунд. Оба материала впрыскиваются последовательно в течение одного фиксированного цикла. Без вмешательства оператора. Нет передачи части между станциями.
Формование требует формования подложки, ее охлаждения, физического перемещения во вторую форму, а затем запуска цикла формования. Общее затраченное время: от 65 до 110 секунд на каждую готовую деталь.
На одном прессе, работающем 8000 часов в год, эта разница составляет примерно 640 000 двух-деталей по сравнению с 320 000 отлитых деталей. Та же машина. Та же площадь. Те же трудозатраты. Удвойте выход.
Когда поставщики предлагают наплавку по конкурентоспособным ценам за штуку, спросите, как они рассчитывают загрузку пресса. Некоторые компенсируют потерю эффективности за счет снижения рентабельности. Другие восстанавливают его за счет компромиссов в качестве, которые вы не обнаружите до тех пор, пока не начнётся производство.
Проблема прочности соединения, вызывающая претензии по гарантии
Здесь материальная наука сталкивается с финансовой ответственностью.
При двухэтапном формовании второй материал контактирует с первой подложкой, пока она еще находится при повышенной температуре. Полимерные цепи переплетаются на границе. В результате получается химическая связь, которая часто превышает силу сцепления самого мягкого материала. Сбой теста Pull- происходит на уровне TPE, а не на интерфейсе.
Формование осуществляется с охлажденной подложкой. Склеивание в большей степени зависит от механического сцепления и совместимости поверхностной энергии. Когда это работает, это работает хорошо. Когда сочетание материалов или условия процесса немного выходят за пределы оптимальных окон, вы получаете расслоение, которое проходит первоначальную проверку, но не проходит при использовании в полевых условиях.
Опубликованные данные по адгезии компании Avient показывают, что разработанные ею марки TPE достигают 26+ прочности pli-связывания на подложках из ПК/АБС при правильно выполненном формовании. Конкурирующие материалы иногда испытывают плотность ниже 13 pli, что представляет собой функциональный порог для большинства применений с захватами. Этот двукратный разрыв в производительности не проявляется при сравнении стоимости материалов. Он появляется в гарантийных резервах.
Армирование стекловолокном усложняет задачу. Исследования, опубликованные в журнале Polymer Engineering & Science, показали, что подложки из полиамида с содержанием волокон более 30% страдают от измеримого ухудшения адгезии. Ориентация волокон на поверхности уменьшает доступную площадь контакта полимера с отливкой. Если ваша спецификация требует высокой жесткости и мягкого-наплавления, ожидайте расширенных квалификационных испытаний независимо от того, какой процесс вы выберете.
Комбинации материалов, которые бесшумно терпят неудачу
Некоторые пары не просто отстают. Они создают угрозу безопасности.
Подложки из ПОМ никогда не должны контактировать с формами из ПВХ или ТПВ. В результате химической реакции выделяется газ соляной кислоты. За последние восемнадцать месяцев мы отклонили три запроса предложений, в которых указывалась эта комбинация. Инженеры, запросившие расценки, не знали о несовместимости. Судя по всему, их предыдущие поставщики тоже не цитировали эту работу.
Стандартные марки ТПЭ, продаваемые как «универсальные», часто требуют модификации поверхности для надежного сцепления с подложками из АБС, ПК или нейлона. Слово «совместимый» в спецификации материала не означает «связывание без дополнительных технологических операций». Это означает, что материалы не будут химически атаковать друг друга.
Полипропиленовые подложки естественным образом сочетаются с ТПЭ на основе SEBS-. Вот почему потребительские ручки, насадки для зубных щеток и упаковочные материалы тяготеют к комбинациям ПП+ТПЭ. Химия выравнивается. Темпы усадки совпадают. Окна обработки перекрываются.
Когда клиенты просят нас оценить не-стандартные комбинации материалов, мы проводим испытания образцов, прежде чем переходить к производству оснастки. Стоимость двадцати испытательных образцов тривиальна по сравнению с обнаружением нарушений адгезии после того, как на инструменты уже потрачено 50 000 долларов.
Вопрос толерантности, который разделяет приложения
Требования к точности часто диктуют выбор процесса еще до начала анализа затрат.
Формование в два-впрыска обеспечивает совмещение границ материала с точностью до 0,1 мм. Оба выстрела происходят в одной и той же пресс-форме без физического переноса детали. Субстрат не может сдвинуться. Точность позиционирования, которую вы проектируете, — это точность позиционирования, которую вы получаете.
Формование вводит переменные переноса. Подложка должна быть помещена в полость дополнительной формы оператором или роботом. Износ приспособлений накапливается в ходе производственного цикла. Тепловое сжатие между первой формой и второй формой приводит к смещению размеров. Для применений, где границы материала являются чисто функциональными (зоны захвата, поверхности уплотнения), такая изменчивость приемлема. В приложениях, где границы материала видимы и эстетичны (кнопки с подсветкой, корпуса с цветными-блоками, маркировка медицинского оборудования), изменчивость становится косметическим дефектом.
Компоненты салона автомобиля с подсветкой, игровые периферийные устройства с тактильными границами зон и медицинские устройства с цветовыми-индикаторами функций обычно требуют точности в два-выстрела. Потребительские товары со скрытыми поверхностями захвата, рукоятками промышленных инструментов и экономичными деталями часто допускают изменчивость формования.
Сценарии объемов, в которых «неправильный» выбор на самом деле правильный
Математика-безубыточности применима к устойчивому-производству. Реальные программы редко следуют предположениям об устойчивом-состоянии.
Сценарий: проверка рынка перед принятием обязательств
Стартапу по производству бытовой электроники необходимо 2500 единиц для проверки реакции розничного канала, прежде чем переходить к массовому производству инструментов. Формование по цене 4,80 доллара США за единицу с использованием инструментов стоимостью 18 500 долларов США стоит в общей сложности 30 500 долларов США. Два-шота по 8,20 доллара США за единицу с инструментами стоимостью 72 000 долларов США стоят в общей сложности 92 500 долларов США.
Если продукт не пройдет валидацию на рынке, стартап потеряет 30 500 долларов вместо 92 500 долларов. Если продукт окажется успешным и будет масштабироваться до 50 000 единиц в год, они вложат средства в двух-оснастку для этапа производства и спишут прототип инструмента для формования в качестве затрат на проверку.
Такой поэтапный подход имеет смысл с финансовой точки зрения, когда соответствие продукта-рынку неясно. Это не имеет смысла, если прогнозы объемов надежны, а жизненный цикл продукта превышает два года.
Сценарий: интеграция металлической вставки
Производителю промышленного оборудования требуются литые алюминиевые радиаторы для корпусов контроллеров моторов. Алюминиевая подложка обрабатывается на станке с ЧПУ специализированным поставщиком, а затем покрывается стеклонаполненным-нейлоном для структурной интеграции.
Двухэтапное формование-не подходит для металлических подложек. Этот процесс по своей сути пластичен-к-пластику. Формование, или, точнее, формование со вставками, является единственным жизнеспособным подходом. Сравнение затрат не имеет значения, поскольку существует только один вариант.
Сценарий: Существующие печатные мощности
Региональный производитель формовочных изделий, имеющий пятнадцать стандартных литьевых прессов, получает запрос на предложение двух-программ. У них нет ротационного-плитного оборудования. Варианты включают в себя: капитальные вложения в двухэтапное-производство, аутсорсинг специализированному формовщику или предложение альтернативы формовке, выполняемой на существующем оборудовании.
Для этого производителя формовочное формование сохраняет прибыль, которая в противном случае была бы передана конкуренту или потребовала бы капитальных затрат. Для клиента расчет зависит от того, сможет ли структура затрат формовщика компенсировать снижение эффективности без ущерба для качества.
Что происходит, когда вы перерастаете свой первоначальный выбор процесса
Переключение процессов в середине-программы влечет за собой затраты, которые не отражены в ценах на инструменты.
Переход от формования к двухэтапному-литью требует полной замены оснастки. Ваш существующий инструмент для формования не может быть изменен. Срок изготовления новых двух-инструментов составляет от восьми до четырнадцати недель в зависимости от сложности. Во время перехода вы запускаете параллельное производство или создаете резервный запас.
Бремя проверки возрастает в регулируемых отраслях. В заявки на медицинское оборудование, в которых документированы параметры процесса формования, необходимо вносить изменения при изменении типа процесса. Документацию по PPAP для автомобильной промышленности необходимо подать повторно. Инженерные группы заказчика должны повторно-одобрить новый метод производства.
Мы видели, как программы поглощали 40 долларов США000+ на переходные затраты (списание-оснастки, затраты на проверку, сбой в производстве), которых можно было бы избежать, выбрав изначально два-этапа. Первоначальное решение сэкономило на инструментах 15 000 долларов. Корректировка обошлась почти в три раза дороже.
Более разумный подход, когда прогнозы объемов неопределенны, заключается в том, чтобы включить возможность выбора в первоначальную структуру программы. Спроектируйте геометрию детали, подходящую для любого процесса. Оцените материалы, которые работают в обоих методах. Если вы начнете с формования, а затем увеличите масштаб, переход станет инвестицией в инструменты, а не пересмотром конструкции.
Сигналы выбора поставщика, которые предсказывают проблемы
Не каждый формовщик, рекламирующий двух-возможности изготовления, обладает подлинным опытом.
Предприятие с одним ротационным-плитным прессом и ограниченной историей-выстрелов экспериментирует с вашим проектом. Предприятие, производящее две-прививки в день по нескольким программам, институционализировало племенные знания, которые предотвращают брак.
Вопросы, которые стоит задать перед тем, как приступить к работе с инструментами:
Вопрос: Сколько двух-инструментов вы создали за последние 24 месяца?
О: Если ответ меньше пяти, скорее всего, вы входите в число их первых сложных программ.
Вопрос: Каков был ваш процент брака при использовании аналогичных комбинаций материалов во время наращивания производства?
Ответ: Уклончивые ответы предполагают, что они не отслеживают этот показатель или не гордятся результатом.
Вопрос: Можете ли вы показать данные проверки из сопоставимого критически важного приложения?
О: Опубликованные результаты испытаний на адгезию свидетельствуют о строгости инженерных решений. «Поверьте нам, это работает» означает, что разработка процесса происходит в рамках вашего бюджета.
Вопрос: Вы сами занимаетесь разработкой оснастки или передаете ее на аутсорсинг?
Ответ: Поставщики, передающие на аутсорсинг сложное проектирование пресс-форм, могут с трудом устранять производственные проблемы, возникающие из-за решений, связанных с оснасткой, которые они не принимали.
Программы медицинского оборудования требуют дополнительного изучения. Сертификация ISO 13485, проверенные системы измерения, документированный контроль процессов и инфраструктура отслеживания представляют собой базовые требования. Двух-медицинская работа концентрируется среди специалистов, поскольку нормативное бремя отсеивает формовщиков широкого профиля.
Команды по закупкам, занимающиеся вопросами устойчивого развития, начинают требовать
Показатели воздействия на окружающую среду переходят из маркетинговых материалов в критерии оценки запросов предложений.
При двухэтапных-процессах уровень отходов материала составляет менее 1 %. Оба выстрела происходят в закрытой системе. Направляющие и литники можно переточить и вставить заново. Отходы при перевалке деталей между станциями не производятся.
Уровень отходов при переформовании варьируется в большей степени в зависимости от метода переноса, действий оператора и условий хранения подложки. Загрязнение в результате обращения или неправильного хранения приводит к нарушениям соединения, обнаруженным при проверке. Отбракованные детали невозможно перешлифовать, поскольку они содержат связанные структуры из нескольких-материалов.
Выгода от консолидации выходит за рамки прямых потерь. Устранение этапов вторичной сборки снижает потребление энергии, выбросы при транспортировке и расход упаковочных материалов между этапами процесса. Для OEM-производителей, создающих документацию по оценке жизненного цикла или реагирующих на оценочные карты устойчивого развития клиентов, одноэтапное-процессное двухэтапное-производство упрощает учет выбросов углерода.
Все-электрические двух-прессы потребляют примерно на 50 % меньше энергии, чем гидравлические эквиваленты. Для программ, в которых энергопотребление влияет на общую стоимость владения, тип машины имеет такое же значение, как и тип процесса.
Схема принятия решений: честные вопросы перед запросом цен
Вместо контрольного списка, применимого к любой ситуации, вот вопросы, которые выявляют реальные ограничения:
Каков ваш обоснованный прогноз объема продаж на период с первого по третий год?
Если объем-третьего года реально может быть вдвое или на половину больше, чем-первого года, неопределенность сама по себе является переменной. Переформулирование может иметь смысл в качестве хеджированной точки входа, даже если экономика двух-выстрелов выглядит лучше на бумаге.
Является ли сочетание материалов проверенным или экспериментальным?
Установленные пары (ПП+ТПЭ, ПК+ТПУ) несут меньший квалификационный риск. Новые комбинации требуют инвестиций в тестирование, которые меняют расчет-безубыточности.
Какой допуск на самом деле требуется для приложения?
Многие запросы предложений наследуют спецификации допусков от предыдущих поколений продуктов без повторной оценки того, соответствует ли требование текущей конструкции. Более жесткие допуски, чем необходимо, подталкивают программы к использованию двух-шотов, когда наложения будет достаточно.
На ком лежит проектный риск, если прочность соединения не удастся в полевых условиях?
Некоторые клиенты указывают метод обработки; другие определяют требования к производительности и позволяют поставщикам выбирать методы. Последний подход переносит риск на поставщика, что меняет динамику ценообразования.
Какова будет ваша цена перехода, если первоначальные предположения окажутся неверными?
Программы с бременем нормативной проверки, длительным жизненным циклом продукта или ограниченным выбором альтернативных поставщиков платят более высокую цену за внесение изменений в середине-программы.
Что мы узнали, запуская оба процесса
ABIS использует специальные двух-камеры дробления наряду с традиционными мощностями для формования. Мы не выступаем за какой-то один процесс, потому что это все, что мы делаем.
Наша двухэтапная-работа сосредоточена на медицинских приборах, компонентах салона автомобилей и бытовой электронике, где точность, целостность соединений или экономичность оправдывают вложения в инструменты. Наша работа по формованию позволяет использовать металлические-вставки, программы создания прототипов, а также мелкосерийное-производство, где процесс соответствует коммерческим требованиям.
Клиенты, которые получают наибольшую пользу от наших инженерных проверок, — это те, кто предоставляет нам характеристики геометрии и производительности, прежде чем фиксировать предположения о процессе. Ограничения, которые должны определять процесс выбора, часто содержатся в документах с требованиями, которые не доходят до отдела закупок до тех пор, пока ответы на запросы предложений не вернутся несогласованными.
Если вы оцениваете поставщиков для программы с двумя-материалами и хотите получить инженерную оценку того, какой процесс соответствует вашей конкретной геометрии, требованиям к материалам и сценарию объемов, мы проведем анализ. Загрузите файлы проекта, поделитесь целевыми томами и укажите важные требования к производительности. Мы расскажем вам, какой подход имеет смысл, как выглядит реалистичная структура затрат и соответствует ли программа нашим производственным возможностям.
Не каждый проект подходит для нашего магазина. Но каждый проект выигрывает от того, что к котированию уже определен правильный процесс.