Lo scorso trimestre abbiamo rilevato un progetto di salvataggio di un'azienda europea di dispositivi medici. Il loro fornitore originale aveva citato i cancelli perimetrali su aStampo per cilindro siringa a 32 cavitàperché il costo degli utensili era inferiore di 14.000 € rispetto all'alternativa con valvola-. Dopo diciotto mesi dall'inizio della produzione, le perdite accumulate derivanti dalla rilavorazione dei resti del cancello, dalla deriva dimensionale e da due sostituzioni complete di blocchi di cavità avevano raggiunto i 387.000 euro. Il team di procurement che ha approvato il preventivo originale non lavora più lì.
La selezione del gate è il punto in cui i programmi di stampaggio a iniezione hanno successo o falliscono dal punto di vista finanziario. Non ai margini. Al centro.
La struttura dei costi che nessuno inserisce nel preventivo
I fornitori di stampi citano gli utensili come voce di capitale. Ciò che non dettagliano è il modo in cui la progettazione del gate blocca i tuoi risparmi per-pezzo per i prossimi cinque anni.
Un canale di colata freddo su un programma annuale di 150.000 unità che utilizza PA66-GF30 a € 4,20/kg genera circa il 19% di scarto di materiale in peso se si includono i residui di canale di colata, canale e cancello. Quei rifiuti vengono rimacinati, il che richiede attrezzature, spazio, controlli della contaminazione e monitoraggio del rapporto di miscelazione, oppure vengono smaltiti. Nessuna delle due opzioni è gratuita. Nessuna delle due opzioni appare nel preventivo degli utensili.
Il tempo di ciclo è l’altro fattore di costo invisibile. Il sistema di canali in uno stampo a canale freddo deve solidificarsi prima che lo stampo possa aprirsi. Su un ciclo base di 28-secondi, il raffreddamento del canale aggiunge 4-6 secondi a seconda del diametro del canale e del posizionamento del circuito di raffreddamento. Quei secondi si traducono direttamente in ore macchina. Con un costo macchina di 45 €/ora, un’estensione del ciclo di 5 secondi su 150.000 unità annuali costa 9.375 € all’anno in termini di consumo di capacità aggiuntiva. Nel corso di una durata del programma di cinque anni, quella singola scelta progettuale costa € 46.875 solo in tempo macchina.
Sistemi a canali caldieliminare completamente gli sprechi del canale e rimuovere il raffreddamento del canale dall'equazione del tempo di ciclo. Gli strumenti costano di più. L'economia per-pezzo migliora. La domanda è dove si trova il pareggio-per il tuo programma specifico.
Calcolo del pareggio-: i numeri che il tuo fornitore dovrebbe gestire
Lo scorso anno abbiamo creato un modello di confronto dei costi per un programma di alloggiamento dei connettori che illustra il quadro decisionale. La parte pesava 8,4 g in PBT-GF30. La proiezione del volume annuale era di 280.000 unità. Il costo del materiale è stato di € 3,85/kg.
Scenario del corridore freddo
Il preventivo per l'utensileria è stato di € 23.500 per uno stampo a 4 cavità con porte sottomarine. Il peso del corridore per pallina era di 6,2 g, il che significava un peso totale della pallina di 39,8 g per produrre quattro parti da 8,4 g. L'efficienza dei materiali è stata dell'84,4%. Costo annuale dei materiali calcolato in € 4.291 all'anno in rifiuti. Il tempo di ciclo è stato di 31 secondi, producendo 116 scatti all'ora. L'ispezione manuale del cancello ha aggiunto € 0,008 per pezzo in termini di manodopera.
Scenario del canale caldo
Il preventivo per l'attrezzatura era di € 38.200 per lo stesso numero di cavità con porte termiche. Nessuno spreco del corridore. Il tempo di ciclo è sceso a 24 secondi, producendo 150 scatti all'ora. Il miglioramento della produttività del 29% ha significato che lo stesso volume annuale ha richiesto il 23% di ore macchina in meno.
Il delta utensili è stato di 14.700 €. Il risparmio annuo derivante dall'eliminazione degli sprechi di materiale, dalla riduzione del tempo macchina e dalla riduzione della manodopera, è stato pari a € 11.840. Il pareggio-è arrivato a 14,9 mesi dall'inizio della produzione. Successivamente, ogni mese, la configurazione a canale caldo ha consentito di risparmiare 987 € rispetto alla configurazione a canale freddo.
Questi sono i calcoli che il tuo fornitore dovrebbe mostrarti durante la revisione DFM. Se non lo eseguono, stai prendendo una decisione cieca su una variabile che influenza l’economia del tuo programma più di quasi qualsiasi altra scelta di strumenti.
Selezione del tipo di cancello nei sistemi a canale freddo
I canali freddi hanno ancora senso per profili di programmi specifici. I volumi annuali inferiori a 60.000 unità, le resine di base inferiori a € 2,50/kg e le parti in cui la posizione dei residui del cancello non è-critica favoriscono tutti l'economia dei canali freddi. La domanda quindi diventa quale tipo di porta all'interno di quella classe di sistema.
Cancelli di bordo
Gli accessi del bordo si posizionano sulla linea di giunzione e consentono sezioni trasversali-relativamente grandi, il che aiuta con parti con pareti spesse-o materiali ad alta-viscosità. Il compromesso-sono tracce visibili e manodopera di rifinitura manuale. Su un programma che esegue 40.000 unità all'anno con un costo di rifilatura di € 0,04 per-pezzo, si tratta di € 1.600/anno di manodopera che un diverso tipo di gate potrebbe eliminare.
Cancelli sottomarini
I cancelli sottomarini si muovono sotto la linea di giunzione ad angolo e si tagliano automaticamente durante l'espulsione. Eliminano il lavoro di rifinitura e nascondono i residui sotto la superficie cosmetica. Il vincolo è il diametro del cancello, in genere 1,2-1,8 mm massimo, che limita la capacità di flusso. I programmi che utilizzano materiali riempiti di vetro-con un carico superiore al 30% spesso riscontrano problemi di riempimento con i cancelli sottomarini perché la sezione trasversale ristretta crea un'eccessiva caduta di pressione al cancello.
Cancelli a linguetta
I cancelli a linguetta estendono il corridore oltre il bordo della parte e lo alimentano attraverso un'area sottile. La linguetta si rompe in modo netto durante l'espulsione e il segno di riferimento si ferma su una superficie non-funzionale. Gli accessi con linguette funzionano bene per le parti con pareti sottili-dove il bilanciamento del riempimento è fondamentale, ma aumentano gli sprechi rispetto all'accesso diretto sui bordi.
Cancelli dei ventilatori
Le porte della ventola distribuiscono l'ingresso del materiale fuso su una sezione trasversale-più ampia, riducendo così lo stress di taglio all'ingresso e migliorando l'uniformità di riempimento su parti piane di grandi dimensioni. La penalità è un notevole spreco del corridore da parte della sezione tifosi stessa. In genere consigliamo i punti di iniezione solo quando la geometria della parte crea problemi di riempimento con i punti di iniezione e quando il costo del materiale è sufficientemente basso da rendere accettabili gli scarti aggiuntivi.
La decisione tra queste opzioni non è una preferenza tecnica. È un problema di ottimizzazione dei costi con vincoli. Qual è il costo del materiale? Qual è il tuo volume? Quali sono le tue esigenze cosmetiche? Qual è il costo della manodopera per la rifinitura? Le risposte a queste domande determinano il tipo di porta corretto per il tuo programma.
Selezione del cancello del canale caldo: termico o valvolare
All'interno dei sistemi a canale caldo, la scelta tra otturatori termici e otturatori a valvola è altrettanto importante per l'economia del programma.
I cancelli termici si basano sul congelamento controllato per sigillare l'orifizio del cancello tra i colpi. Un piccolo tappo di plastica si solidifica sulla punta del punto di iniezione durante il raffreddamento, per poi fuoriuscire nella cavità durante la successiva corsa di iniezione. Il sistema è meccanicamente semplice senza parti mobili al cancello. Il costo degli utensili varia da € 800 a 1.500 per goccia, a seconda della configurazione dell'ugello. La limitazione è la sensibilità del processo. La qualità dei residui del punto di accesso dipende dal controllo preciso della temperatura sulla punta dell'ugello e il raggiungimento di risultati coerenti richiede un attento sviluppo del processo durante il campionamento.
Gli otturatori utilizzano un perno meccanico azionato da cilindri pneumatici o idraulici per chiudere fisicamente l'orifizio dell'otturatore. Il perno avanza per sigillare la saracinesca, si ritrae per consentire il riempimento e avanza nuovamente prima dell'apertura dello stampo. Questa chiusura positiva elimina la formazione di filamenti, impedisce la formazione di sbavature durante l'apertura dello stampo e produce una qualità dei residui costante in una finestra di processo più ampia. Il costo degli utensili varia da € 1.800 a 3.200 per goccia, a seconda del sistema di attuazione e del design del perno.
Il delta dei costi tra l'otturazione termica e quella a valvola su un sistema a 8- gocce può superare i € 15.000. Questo premio è giustificato quando l'applicazione richiede superfici prive di residui, quando il materiale tende a colare o a formare grumi o quando la stabilità del processo è fondamentale per la coerenza della qualità. Parti esterne automobilistiche di classe A,alloggiamenti per dispositivi medicicon requisiti estetici e i componenti ottici in genere specificano gli otturatori a valvola indipendentemente dall'incremento dei costi.
L'otturazione sequenziale della valvola aggiunge un ulteriore livello di funzionalità e costo. I singoli cancelli si aprono e si chiudono in base ai tempi programmati, consentendo al fronte fuso di avanzare attraverso la cavità in sequenza controllata anziché riempirsi simultaneamente da tutti i cancelli. Plastics Technology ha documentato riduzioni del tempo di ciclo da 110 secondi a meno di 75 secondi sui programmi per paraurti automobilistici utilizzando il riempimento sequenziale (ptonline.com). La tecnologia riduce inoltre il tonnellaggio richiesto della pinza del 20-30% perché la pressione di picco della cavità è inferiore durante il riempimento sequenziale rispetto a durante il riempimento simultaneo.
I sistemi sequenziali richiedono controller, sensori e programmazione aggiuntivi. Il sovrapprezzo per gli utensili rispetto agli otturatori a valvola standard può superare i € 25.000 per complesse applicazioni multi-otturatori. Il recupero dell'investimento dipende interamente dal miglioramento del tempo di ciclo e dal risparmio di tonnellaggio delle morse sulla geometria specifica del pezzo.
Vincoli materiali sulla selezione del cancello
Alcune combinazioni di materiali e porte semplicemente non funzionano. Scoprirlo durante il campionamento T1 anziché durante la revisione DFM costa tempo e denaro.
Materiali riempiti di vetro-un carico superiore al 25% accelera notevolmente l'usura del cancello. Le fibre abrasive erodono l'acciaio del cancello, modificando le caratteristiche di riempimento nel corso della vita produttiva. Su un programma da 500.000-unità, abbiamo visto che i cancelli dei bordi richiedono un nuovo taglio due volte durante i primi due anni di produzione. La soluzione è progettare i cancelli come inserti sostituibili fin dall'inizio. Il design dell'inserto aggiunge 600-900 euro al costo iniziale degli utensili, ma evita interruzioni della produzione per la successiva ristrutturazione del cancello.
I materiali sensibili al taglio-tra cui il POM, alcuni TPE e alcune resine a base biologica-si degradano se spinti attraverso cancelli sottodimensionati ad alta velocità. Il degrado si manifesta come scolorimento vicino al cancello, proprietà meccaniche ridotte o difetti superficiali. Le sezioni trasversali- del punto di iniezione devono essere più grandi di quanto suggerirebbero le regole di dimensionamento standard e i profili di velocità di iniezione richiedono un'attenta ottimizzazione durante lo sviluppo del processo.
Le resine ad alta-temperatura come PEEK e PEI richiedono componenti specializzati per canali caldi adatti a temperature di lavorazione superiori a 350 gradi. I sistemi a canali caldi standard falliscono in queste applicazioni. Il capitolo relativo ai materiali della tua richiesta di offerta dovrebbe confermare esplicitamente che il fornitore ha già lavorato la tua famiglia di resine e dispone di un'adeguata capacità di canale caldo se tale sistema viene proposto.
I materiali cristallini si ritirano più dei materiali amorfi e il ritiro varia con la direzione del flusso. La posizione del punto di accesso influisce direttamente sulla distribuzione del ritiro e sulla deformazione della parte finale. Quando ricevi un preventivo per uno stampo per una parte POM o PA, richiedi i risultati della simulazione della deformazione confrontando almeno due opzioni di posizione del punto di iniezione. I fornitori che forniscono solo analisi di flusso a-opzione singola non svolgono un lavoro tecnico adeguato.
Cosa dovrebbe richiedere la tua richiesta di offerta
La conversazione sulla selezione del gate dovrebbe avvenire durante il preventivo, non dopo il rilascio dell'utensileria. La tua richiesta di offerta deve forzare quella conversazione richiedendo risultati finali specifici.
Richiedere un'analisi dettagliata del sistema a canale caldo se tale configurazione viene proposta. Marca, modello, numero di zone, specifiche del controller, elenco ricambi con prezzi. Le voci generiche "sistema a canale caldo incluso" impediscono un confronto significativo tra i fornitori.
Richiederesimulazione del flusso dello stamporisultati che mostrano il tempo di riempimento, la pressione al trasferimento, le posizioni delle linee di saldatura e la previsione della deformazione. Chiedere un confronto tra almeno due opzioni di localizzazione dei gate con la motivazione dell'approccio raccomandato. I fornitori che respingono questa richiesta segnalano capacità ingegneristiche limitate.
Specificare i requisiti di vestigia del cancello in termini misurabili. Altezza massima del residuo, diametro e condizioni superficiali accettabili. Ottieni un impegno scritto prima del rilascio dello stampo.
Per i materiali riempiti, richiedere la conferma del design dell'inserto del punto di iniezione sostituibile. Richiedere le specifiche del materiale dell'inserto e l'intervallo di sostituzione previsto in base all'esperienza del fornitore con programmi simili.
Richiedi la suddivisione della durata del ciclo che mostri il tempo di riempimento, il tempo di confezionamento, il tempo di raffreddamento e il tempo di apertura/chiusura dello stampo. Chiedere quali ipotesi guidano la stima del tempo di raffreddamento e in che modo la scelta del sistema di gate influisce su tale numero.
Perché questo è importante per il tuo prossimo programma
La scelta del gate è una delle pochissime decisioni sugli strumenti che influisce direttamente sia sul tuo investimento di capitale che sui tuoi conti economici per-pezzo. La maggior parte delle altre scelte di attrezzaggio influenzano i costi in una direzione o nell'altra. I cancelli influenzano entrambi.
I team di approvvigionamento che riescono a farlo bene sono quelli che richiedono un'analisi del pareggio- durante il preventivo, richiedono dati di simulazione prima del rilascio degli strumenti e integrano la manutenzione del sistema di gate nei loro modelli di costi di produzione fin dall'inizio.
Il nostro team di ingegneri crea modelli di confronto dei sistemi di porte come pratica standard durante la revisione DFM. Abbiamo elaborato una varietà sufficiente di materiali e settori per sapere dove ricadono le soglie decisionali per i diversi profili di programma. Quando un programma presenta parametri che si avvicinano al limite del pareggio-, eseguiamo i numeri in modo esplicito invece di basarci per impostazione predefinita sulle preferenze del fornitore o sulla pratica storica.
Se il tuo prossimo programma prevede decisioni sul sistema di accesso che potrebbero influenzare in modo significativo la tua struttura dei costi, inviaci la geometria della parte, le specifiche del materiale e la proiezione del volume. Effettueremo il confronto e ti mostreremo dove si colloca il tuo pareggio-.