Koliko staneBrizganje plastikeStrošek?
Nekje med 3.000 in 100.000 $ za orodje. Stroški na-del? Od 0,10 USD do 5,00 USD. Verjetno ste pričakovali tak razpon, ravno zato še vedno berete.
Kar je pravzaprav pomembno, je razumevanje, kam gre denar. Naša inženirska ekipa pri ABIS Mold že več kot desetletje navaja projekte brizganja in opazujemo, kako ekipe za nabavo preplačujejo za 40 % preprosto zato, ker jim nihče ni razložil klasifikacije kalupov. Videli smo tudi, kako startupi porabijo celotne razvojne proračune za aluminijasta orodja, ki niso mogla preživeti več kot 50.000 udarcev, ko je njihov poslovni načrt predvideval 500.000.
To je isti okvir, ki ga naši inženirji za navajanje interno uporabljajo. Brez napihovanja, brez trženja.
Kaj dejansko predstavlja stroške
Vsak oblikovan del ima štiri stroškovne komponente: orodje, material, obdelavo in sekundarne operacije. Razmerje med temi se dramatično spreminja glede na količino. Pri 1000 enotah lahko orodja porabijo 80 % vašega proračuna. Povečajte na milijon enot in ista naložba v orodje pade pod 5 % stroškov na-del.
Formula, ki jo uporabljamo za izračun cene dela, izgleda takole:
Cena dela=Stroški materiala + Stroški obdelave + Površinska obdelava + Embalaža + Transport + Režijski stroški upravljanja
Izračun stroškov materiala zahteva večjo natančnost, kot se večina kupcev zaveda:
Stroški materiala=[(Teža dela) + (Teža nosilca ÷ Število votlin) × (1 – Ponovno brušenje %)] × Cena materiala × (1 + Stopnja izgube)
Vzemite 3,5-gramski ABS del z 2-gramsko težo vodila, kalupom s 4 votlinami, 10-odstotnim dodatkom za ponovno brušenje, 0,5-odstotno stopnjo izgube, materialom po 1,90 USD/kg. To pomeni približno 0,007 USD na del samo za smolo. Pomnožite to z nekaj milijoni enot in nenadoma postane optimizacija materiala zelo zanimiva.
Naložba v orodje
Tu se začne večina pogovorov in, iskreno, tam nastanejo najdražje napake.
| Kategorija plesni | Razpon stroškov | Streljano življenje | Kdaj uporabiti |
|---|---|---|---|
| 3D-natisnjen prototip | $100 – $500 | Pod 500 | Samo validacija zasnove |
| Aluminijasta enojna -votlina | $1,000 – $5,000 | 50K – 100K | Proizvodnja mostov |
| Aluminijasta več{0}}votlina | $3,000 – $15,000 | 100K – 150K | Srednji teki |
| P20 jeklo | $10,000 – $25,000 | 500K+ | Standardna proizvodnja |
| Več{0}}votlina iz kaljenega jekla | $25,000 – $80,000 | 1M+ | Visoka glasnost |
| Kompleksno avtomobilsko/medicinsko | $50,000 – $150,000+ | 1M+ | Zahtevne specifikacije |
Kam dejansko gre denar znotraj kalupa? Približno polovica gre za strojno obdelavo. CNC čas, EDM delo, take stvari. Zaloga jekla ali aluminija znaša 15-30 %, odvisno od razreda. Oblikovanje in inženiring porabita še 10-15 %, montaža in poliranje pa porabita vse, kar ostane.
Ta porazdelitev pojasnjuje nekaj pomembnega: pogoni geometrijske kompleksnosti stanejo dražje od fizične velikosti. Navedli smo kompaktne dele z zapletenimi funkcijami in številnimi stranskimi dejanji, ki stanejo več kot kalupi, ki so dvakrat večji od fizičnih dimenzij. Raziskava UMass Amherst je dejansko kvantificirala to razmerje in ugotovila, da vsaka dodatna dimenzija kompleksnosti doda približno 45 USD k stroškom orodja, medtem ko prostornina ovojnice prispeva manj kot dolar na kubični centimeter (xometry.com).
Vprašanje orodij na morju
Stranke nenehno sprašujejo o kitajskem orodju. Številke so na papirju videti privlačne. Kitajski kalupi so običajno 40-50 % cenejši od severnoameriških ekvivalentov. Dobavni roki so pogosto tudi 50 % hitrejši.
Ampak tukaj je tisto, kar primerjava preglednic pogreša.
Lani smo sodelovali s podjetjem za medicinske pripomočke, ki je šlo v tujino, da bi prihranilo 37.000 USD pri ponudbi plesni. Domača cena je bila 49.000 dolarjev. Kitajska ponudba je znašala 12.000 $. Zdelo se je brez-pomembno. Osemnajst mesecev kasneje so med prvimi-odpovedmi artiklov, popravili orodij, nujnimi prenosi proizvodnje in predelavo porabili skupaj 98.500 $. Dokumentirana okvara: 15.000 $ za neuspešne vzorce, 12.500 $ za popravila, 5.000 $ za nujno domačo proizvodnjo za izpolnjevanje rokov strank, dodatnih 5 $000+ za delo za predelavo (crescentind.com).
-ZDA izdelani kalupi običajno trajajo 2-3× dlje kot kitajski ekvivalenti. To ni govor o nacionalizmu, samo o metalurgiji in nadzoru procesov. Vrhunski kitajski izdelovalci kalupov absolutno proizvajajo odlično delo, vendar je odstopanje večje. Za preizkušene modele z uveljavljenimi obdelovalnimi okni je uporaba na morju smiselna. Za razvoj novih izdelkov ali zahteve po strogem nadzoru procesov domača orodja pogosto zagotavljajo nižje skupne stroške programa kljub šoku zaradi nalepk.
Še ena stvar, ki jo je vredno vedeti: vedno zahtevajte videoposnetek prve proizvodne serije, ne le vzorcev delov. Niz končnih vzorcev, poslanih na vašo mizo, vam ne pove ničesar o tem, ali se kalup izvrže zanesljivo ali zahteva ročni poseg. Kitajski proizvajalci včasih menijo, da je ročno de{2}}odlivanje sprejemljivo. Če vaš proizvodni načrt predvideva avtomatizirano delovanje, morate to preveriti vnaprej.
Stroški obdelave
Obračunavanje strojnega časa pri brizganju je v primerjavi z drugimi proizvodnimi procesi presenetljivo pregledno. Stiskalnice se zaračunajo na uro glede na tonažo, vaš-strošek na del pa je ta stopnja, deljena s pretokom-na-uro.
| Pritisnite Velikost | USD/uro | CNY/uro |
|---|---|---|
| 50-80 ton | $35 – $50 | ¥250 – ¥350 |
| 100-150 ton | $50 – $80 | ¥350 – ¥550 |
| 150-200 ton | $70 – $110 | ¥500 – ¥750 |
| 200-300 ton | $100 – $160 | ¥700 – ¥1,100 |
| 350-500 ton | $150 – $250 | ¥1,000 – ¥1,750 |
Matematika je enostavna:
Stroški obdelave=(čas cikla ÷ število votlin) × (urna postavka ÷ 3.600)
Orodje s 4 votlinami, ki izvaja 20-sekundne cikle na 150-tonski stiskalnici pri 80 USD/uro, vam prinese približno 0,11 USD na del samo za obdelavo.
Čas cikla je odvisen predvsem od debeline stene. Obstaja industrijsko pravilo, ki deluje razmeroma dobro za ocene:
Čas cikla ≈ 4 × (debelina stene v mm)² × faktor učinkovitosti
Faktorji učinkovitosti segajo od 1,0 za popolnoma avtomatizirane sisteme z vročimi kanali do 2,25 za polavtomatske nastavitve s hladnimi kanali z ročnim odstranjevanjem delov. Optimizacija-v resničnem svetu običajno pristane nekje med teoretičnimi minimumi in konzervativnimi ocenami. Običajno uporabimo 45 sekund kot začetno osnovo za neznane geometrije, nato pa jih izboljšamo, ko imamo dejanske podatke za obdelavo.
Nekaj, kar ekipe za nabavo pogosto spregledajo: stroški električne energije se hitro povečajo pri postopkih oblikovanja. En veteran na forumih Practical Machinist je to odkrito povedal: "V enem mesecu porabi več elektrike kot naše gospodinjstvo v 100 letih." Grelniki stiskalnic, hidravlične črpalke, hladilniki, pomožna oprema. Srednje{4}}delovanje za oblikovanje lahko porabi toliko energije kot 100+ tipična gospodinjstva. Servo{7}}električne stiskalnice zmanjšajo porabo za 20-80 %, kar je pomembnejše, kot se večina kupcev zaveda, ko so osredotočeni zgolj na ceno na kos.
Materiali
| Smola | $/kg | Pogoste uporabe |
|---|---|---|
| PP | $1.00 – $2.00 | Embalaža, notranjost avtomobila |
| ABS | $1.50 – $3.00 | Ohišja elektronike, obloge |
| PC | $2.50 – $4.00 | Optični deli, udarna ohišja |
| Najlon PA6/PA66 | $3.00 – $5.00 | Strukturno, pod-pokrovom |
| POM | $3.00 – $5.00 | Zobniki, natančni deli |
| Ocene-napolnjene s steklom | +30% – +50% | Trdnost, stabilnost |
| Zavira-gorenje (UL94 V-0) | +20% – +40% | Skladnost elektronike |
| Medicinski PEEK | $120 – $180 | Za vsaditev |
Material predstavlja 50–80 % stroškov dela pri velikih količinah. To razmerje je razlog, zakaj prizadevanja DFM, osredotočena na debelino stene, zagotavljajo tako velike donose. Stranka embalaže, s katero smo sodelovali, je zmanjšala porabo smole za 20 % s preoblikovanjem sten iz 2,5 mm na 1,0 mm. Zahtevano je bilo nadgrajeno orodje, vendar se je povrnilo v prvem letu proizvodnje.
Kako se stroški spreminjajo z obsegom
| Glasnost | Vrsta orodja | Okvirni stroški dela | Kam gre denar |
|---|---|---|---|
| 100 – 500 | Mehko/tiskano | $3.00 – $10.00 | 70%+ orodja |
| 1K – 5K | Aluminij | $1.50 – $4.00 | 40-50% orodja |
| 10K – 50K | P20 jeklo | $0.80 – $2.00 | 20-30% orodja |
| 100K – 500K | Kaljeno jeklo | $0.30 – $1.00 | 10-15% orodja |
| 1M+ | Utrjen z več- votlinami | $0.10 – $0.50 | Pod 5 % orodja |
Prehodna točka, kjer brizganje premaga 3D-tiskanje, se razlikuje glede na geometrijo, vendar na splošno pade med 250 in 2000 enotami. Pri 10.000 delih je oblikovanje običajno 5× cenejše od dodatka za enakovredne oblike.
Več{0}}ekonomija zasluži pozornost. Prehod z 2-vdolbine na 8-votlino lahko zmanjša stroške na del za 75 %, medtem ko se naložba v orodje poveča samo za 50–70 %. Midgard Inc. je dokumentiral svoje rezultate avtomatizacije s sodelujočimi roboti na brizgalnih stiskalnicah: ROI je bil dosežen v približno 1.500 delovnih urah, stopnje odpadkov so padle z 10 % na 1-2 % in uspeli so "dvakrat več podjetja z manj kot polovico delovne sile" (universal-robots.com).
Premije-za posamezne panoge
Proizvodnja medicinskih naprav poveča stroške za 25-100 % v primerjavi z enakovrednimi industrijskimi deli. Samo certificiranje ISO 13485 zahteva implementacijo od 20.000 do 60.000 USD. Okolja čistih prostorov stanejo od 200 do 1500 $ na kvadratni čevelj. Testiranje biokompatibilnosti (ISO 10993) doda 3100–8000 USD na različico naprave.
Avtomobilska industrija zahteva certificiranje IATF 16949 za 20.000 $-62.500 $ stroškov implementacije, plus stalni stroški revizije. Cilji kakovosti običajno zahtevajo OEE nad 85 %, stopnje napak pod 50 ppm in vrednosti Cpk najmanj 1,67 za nove procese. Toda avtomobilske količine upravičujejo naložbo v orodje. Pri več-milijonskih letnih količinah se stroški na del znižajo na 0,08–0,20 USD.
Stroške zabavne elektronike poganjajo tolerance in kozmetika. Standardna toleranca (±0,1 mm) je osnovna vrednost. Prehod na fino toleranco (±0,025 mm) približno potroji stroške orodja. Visoko-sijajni površinski zaključki SPI A1 delujejo 40-60 % več kot mat teksture razreda D.
Stroški, ki ujamejo ljudi nepripravljene
Prenosi kalupov med proizvodnimi partnerji redko stanejo manj kot 5.000 $-15.000 $, ko upoštevate ponovno potrditev in spremembe postopka. En sodelujoči na forumu Eng-Tips je povzel resničnost: "Premikanje orodij JE nočna mora, ne le za kupce, ampak tudi za inženirje. Vodje dobavne verige mislijo, da to ni nič posebnega, vendar so resnično dobri v izpuščanju iz blamefesta, ki nastane, ko se orodje premakne, da se prihrani nekaj penijev, in novi oblikovalec zahteva na tisoče dolarjev za prilagoditev kalupa."
Stroški nastavitve za naslednje proizvodne serije običajno dosežejo 250 $-750 $ na naročilo. Menjava materiala, priprava stroja, prvi-pregled artikla. Pri programih z visoko mešanico in pogostimi menjavami lahko stroški namestitve dejansko presežejo stroške materiala za manjše serije.
Kazni za spremembo barve bolijo bolj, kot je bilo pričakovano. Prehodi iz temne-v-svetle barve zahtevajo znatno čiščenje. Slika 2-4 ure izgubljenega strojnega časa, včasih več.
Proračun 3-5 % za zavrnjene standardne dele. Višja za ozko toleranco ali kozmetična dela. Ta faktor odpadkov se redko pojavi v začetnih ponudbah, vendar neposredno vpliva na porabo materiala.
Kaj potrebujemo za natančno ponudbo
- Datoteke 3D CAD v formatu STEP ali IGESpravilno analizirajmo geometrijo. Ugrezni koti, podrezi, značilnosti kompleksnosti. Samo citiranje iz 2D risb povzroči 20-30 % varianco, ker si različni inženirji različno razlagajo dvoumne poglede.
- Specifikacija materialapomembnejše od vrste smole. Razred, barva, regulativne zahteve, kot je skladnost s predpisi FDA ali ocene plamena UL, vplivajo na parametre obdelave in strukturo stroškov.
- Letne projekcije obsega in pogostost naročildoločitev ravni naložb v orodje. Stranka, ki pričakuje 10.000 delov na leto v četrtletnih serijah, potrebuje drugačno orodje kot tista, ki pričakuje 100.000 delov v eni sami letni izvedbi.
- Zahteve glede površinske obdelave in toleranceneposredno poganjajte kompleksnost orodja. Enako velja za sekundarne operacije. Montaža, tisk, galvanizacija, barvanje. Navedite jih vnaprej, namesto da jih odkrijete sredi-programa.
Ko primerjate ponudbe več dobaviteljev, zahtevajte podrobne razčlenitve. Orodje, material, obdelava, režijski stroški kot ločene linije. Paketno določanje cen oteži optimizacijo in skoraj onemogoči primerjavo dobaviteljev.
Končne misli
Vprašanje stroškov brizganja se na koncu spusti na sistematično analizo orodij, materialov, učinkovitosti obdelave in stroškov programa. Vse v tem članku odraža metodologijo, ki jo dejansko uporabljamo za ponudbe strank. Nič teoretičnega.
Za programe, ki potrebujejo podrobno analizo stroškov ali konkurenčno ponudbo, bomo z veseljem pregledali zahteve. Kompleksne zasnove z več-votlinami in komponente z nizko-toleranco so posebne prednosti tukaj v ABIS Mouldu, zlasti pri aplikacijah, kjer morata soobstajati optimizacija stroškov in zagotavljanje kakovosti.
Vredno si zapomniti: najdražja odločitev za brizganje skoraj nikoli ni najvišja cena. Neustrezno orodje je tisto, ki odpove pri 200.000 posnetkih, ko jih je vaš program zahteval 2.000.000. Ali plesen na morju, za katero se izkaže, da ne more ohraniti dimenzijske stabilnosti.
Bolje je ustrezno investirati vnaprej, kot kasneje reševati program v težavah.