Koľko robíVstrekovanie plastovnáklady?
Niekde medzi 3 000 a 100 000 USD za nástroje. Na-dielne náklady? Kdekoľvek od 0,10 do 5,00 USD. Pravdepodobne ste očakávali taký rozsah, a to je presne dôvod, prečo stále čítate.
V skutočnosti je dôležité pochopiť, kam idú peniaze. Náš inžiniersky tím v ABIS Mold ponúka projekty vstrekovania už viac ako desať rokov a sledovali sme, ako obstarávacie tímy preplácajú o 40 % jednoducho preto, že im nikto nevysvetlil klasifikáciu foriem. Videli sme tiež, že startupy prepálili celé rozpočty na vývoj na hliníkových nástrojoch, ktoré nedokázali prežiť viac ako 50 000 záberov, keď ich podnikateľský plán predpokladal 500 000.
Ide o rovnaký rámec, ktorý interne používajú naši cenoví inžinieri. Žiadne chmýří, žiadne marketingové rotácie.
Čo v skutočnosti tvorí náklady
Každý lisovaný diel nesie štyri nákladové komponenty: nástroje, materiál, spracovanie a sekundárne operácie. Pomer medzi nimi sa dramaticky mení v závislosti od objemu. Pri 1 000 jednotkách môžu nástroje zhltnúť 80 % vášho rozpočtu. Rozšírte na milión jednotiek a rovnaká investícia do nástrojov klesne pod 5 %-nákladov na diel.
Vzorec, ktorý používame na výpočet ceny dielu, vyzerá takto:
Cena dielu=Cena materiálu + náklady na spracovanie + povrchová úprava + balenie + doprava + režijné náklady na správu
Výpočet materiálových nákladov vyžaduje väčšiu presnosť, než si väčšina kupujúcich uvedomuje:
Cena materiálu=[(hmotnosť dielu) + (hmotnosť bežca ÷ počet dutín) × (1 – prebrúsenie %)] × cena materiálu × (1 + miera straty)
Vezmite 3,5 g ABS diel s hmotnosťou 2 g, 4-dutinová forma, 10 % prídavok na prebrúsenie, 0,5 % miera straty, materiál za 1,90 USD/kg. To vychádza zhruba na 0,007 USD za diel len za živicu. Vynásobte to niekoľkými miliónmi jednotiek a zrazu bude optimalizácia materiálu veľmi zaujímavá.
Investície do nástrojov
Tu sa začína väčšina konverzácií a úprimne povedané, kde sa robia najdrahšie chyby.
| Kategória plesní | Rozsah nákladov | Shot Life | Kedy použiť |
|---|---|---|---|
| 3D-vytlačený prototyp | $100 – $500 | Menej ako 500 | Iba overenie dizajnu |
| Jednodutinový-hliník | $1,000 – $5,000 | 50K – 100K | Výroba mostov |
| Hliníková viac{0}}dutina | $3,000 – $15,000 | 100K – 150K | Stredné behy |
| Oceľ P20 | $10,000 – $25,000 | 500K+ | Štandardná výroba |
| Tvrdená oceľ s viac{0}}dutinou | $25,000 – $80,000 | 1M+ | Vysoká hlasitosť |
| Komplexné automobilové/medicínske | $50,000 – $150,000+ | 1M+ | Náročné špecifikácie |
Kam vlastne idú peniaze do konštrukcie formy? Zhruba polovica ide na obrábanie. CNC čas, EDM práca a podobne. Oceľové alebo hliníkové zásoby sú 15-30% v závislosti od kvality. Dizajn a inžinierstvo zaberú ďalších 10 – 15 %, pričom montáž a leštenie spotrebuje všetko, čo zostane.
Toto rozdelenie vysvetľuje niečo dôležité: geometrická zložitosť je drahšia ako fyzická veľkosť. Uviedli sme kompaktné diely so zložitými funkciami a viacerými bočnými akciami, ktoré stoja viac ako formy, ktoré sú dvojnásobkom ich fyzických rozmerov. Výskum spoločnosti UMass Amherst tento vzťah skutočne kvantifikoval a zistil, že každý ďalší rozmer zložitosti zvyšuje náklady na nástroje o približne 45 USD, zatiaľ čo objem obalu prispieva menej ako jeden dolár na centimeter kubický (xometry.com).
Otázka offshore nástrojov
Zákazníci sa neustále pýtajú na čínske nástroje. Čísla vyzerajú na papieri atraktívne. Čínske formy sú zvyčajne o 40 až 50 % lacnejšie ako ekvivalenty v Severnej Amerike. Dodacie lehoty často prichádzajú aj o 50 % rýchlejšie.
Tu je však to, čo porovnávaniu tabuliek chýba.
Minulý rok sme spolupracovali so spoločnosťou na výrobu zdravotníckych pomôcok, ktorá odišla do zahraničia, aby ušetrila 37 000 dolárov na cenovej ponuke formy. Domáca cena bola 49 000 dolárov. Čínska cena prišla na 12 000 dolárov. Zdalo sa mi, že to-nebude premýšľať. O osemnásť mesiacov neskôr minuli celkovo 98 500 USD medzi zlyhaniami prvého{11}}článku, opravami nástrojov, núdzovými presunmi výroby a prerábkami. Zdokumentovaný rozpis: 15 000 USD na chybné vzorky, 12 500 USD na opravy, 5 000 USD na núdzovú domácu výrobu na dodržanie termínov zákazníkov, ďalších 5 USD000+ v práci na prepracovanie (crescentind.com).
Formy vyrobené v USA-vydržia zvyčajne 2-3× dlhšie ako čínske ekvivalenty. To nehovorí o nacionalizme, len o metalurgii a kontrole procesov. Špičkoví čínski výrobcovia foriem odvádzajú absolútne vynikajúcu prácu, ale rozptyl je vyšší. Pre overené návrhy so zavedenými spracovateľskými oknami má offshore zmysel. Pre vývoj nových produktov alebo prísne požiadavky na riadenie procesov, domáce nástroje často prinášajú nižšie celkové programové náklady aj napriek šoku spôsobenému nálepkou.
Ešte jedna vec, ktorá stojí za to vedieť: vždy si vyžiadajte video z prvej výrobnej série, nielen ukážkové diely. Sada hotových vzoriek odoslaná na váš stôl vám nehovorí nič o tom, či sa forma spoľahlivo vysúva alebo či vyžaduje manuálny zásah. Čínski výrobcovia niekedy považujú ručné odlievanie-za prijateľné. Ak váš plán výroby predpokladá automatizovanú prevádzku, musíte si to vopred overiť.
Poplatky za spracovanie
Účtovanie strojového času pri vstrekovaní je v porovnaní s inými výrobnými procesmi prekvapivo transparentné. Lisy sa účtujú každú hodinu na základe tonáže a vaše-náklady na časť sú vydelené počtom častí-za-hodinu.
| Stlačte Veľkosť | USD/hodinu | CNY/hodina |
|---|---|---|
| 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 jednoduchá:
Náklady na spracovanie=(čas cyklu ÷ počet dutín) × (hodinová sadzba ÷ 3 600)
4-dutinový nástroj, ktorý beží 20-sekundové cykly na 150-tonovom lise pri 80 USD/hodinu, vám dáva okolo 0,11 USD za diel len za samotné spracovanie.
Doba cyklu závisí hlavne od hrúbky steny. Existuje odvetvové pravidlo, ktoré pri odhadoch funguje pomerne dobre:
Čas cyklu ≈ 4 × (hrúbka steny v mm)² × Faktor účinnosti
Faktory účinnosti sa pohybujú od 1,0 pre plne automatizované systémy horúcich vtokov až po 2,25 pre polo-automatické nastavenia studených vtokov s manuálnym odstránením dielov. Optimalizácia v reálnom-svete sa zvyčajne nachádza niekde medzi teoretickými minimami a konzervatívnymi odhadmi. Zvyčajne používame 45 sekúnd ako počiatočnú základnú líniu pre neznáme geometrie a potom spresňujeme, keď máme skutočné údaje o spracovaní.
Obstarávacie tímy často vynechávajú: náklady na elektrickú energiu sa pri lisovacích operáciách rýchlo zvyšujú. Jeden veterán na fórach Praktický strojník to povedal na rovinu: "Spotrebuje viac elektriny za mesiac, ako spotrebuje naša domácnosť za 100 rokov." Ohrievače lisov, hydraulické čerpadlá, chladiče, pomocné zariadenia. Stredne-veľké lisovacie operácie môžu spotrebovať energiu ekvivalentnú 100+ typickým domácnostiam. Elektrické lisy s-servomotorom znižujú spotrebu o 20 – 80 %, čo je dôležitejšie, než si väčšina kupujúcich uvedomuje, keď sa zameriavajú výlučne na cenu za kus.
Materiály
| Živica | $/kg | Bežné použitia |
|---|---|---|
| PP | $1.00 – $2.00 | Balenie, automobilový interiér |
| ABS | $1.50 – $3.00 | Kryty elektroniky, obloženie |
| PC | $2.50 – $4.00 | Optické časti, nárazové kryty |
| Nylon PA6/PA66 | $3.00 – $5.00 | Konštrukčné, pod-kapotou |
| POM | $3.00 – $5.00 | Ozubené kolesá, presné diely |
| Známky -naplnené sklom | +30% – +50% | Tuhosť, stabilita |
| Nehorľavý-(UL94 V-0) | +20% – +40% | Súlad s elektronikou |
| Medical PEEK | $120 – $180 | Implantovateľné |
Materiál predstavuje 50 – 80 % nákladov na súčiastky pri veľkých objemoch. Tento pomer je dôvod, prečo úsilie DFM zamerané na hrúbku steny prináša také veľké výnosy. Zákazník s obalmi, s ktorým sme pracovali, znížil spotrebu živice o 20 % prerobením z 2,5 mm stien na 1,0 mm. Vyžadovalo sa modernizované náradie, ale návratnosť prišla v prvom roku výroby.
Ako sa náklady menia s objemom
| Objem | Typ nástroja | Hrubá cena časti | Kam idú peniaze |
|---|---|---|---|
| 100 – 500 | Mäkké/potlačené | $3.00 – $10.00 | 70%+ nástroje |
| 1K – 5K | hliník | $1.50 – $4.00 | 40-50% nástrojov |
| 10K – 50K | Oceľ P20 | $0.80 – $2.00 | 20-30% nástrojov |
| 100K – 500K | Kalená oceľ | $0.30 – $1.00 | 10-15% nástrojov |
| 1M+ | Viacnásobné-dutiny vytvrdené | $0.10 – $0.50 | Menej ako 5 % nástrojov |
Bod kríženia, v ktorom vstrekovanie poráža 3D tlač, sa líši podľa geometrie, ale vo všeobecnosti sa pohybuje medzi 250 a 2 000 jednotkami. Pri 10 000 dieloch je lisovanie zvyčajne 5× lacnejšie ako aditívum pre ekvivalentné tvary.
Viac{0}}dutinová ekonomika si zaslúži pozornosť. Prechod z 2-dutiny na 8{13}}dutiniek môže znížiť náklady na diel o 75 % a zároveň zvýšiť investície do nástroja len o 50 – 70 %. Spoločnosť Midgard Inc. zdokumentovala svoje výsledky automatizácie pomocou kolaboratívnych robotov na vstrekovacích lisoch: návratnosť investícií dosiahnutá za približne 1 500 prevádzkových hodín, miera šrotu klesla z 10 % na 1 – 2 % a podarilo sa im „zdvojnásobiť podnikanie s menej ako polovicou pracovnej sily“ (universal-robots.com).
Prémiové{0}}špecifické pre odvetvie
Výroba zdravotníckych pomôcok zvyšuje náklady o 25 – 100 % v porovnaní s ekvivalentnými priemyselnými dielmi. Samotná certifikácia ISO 13485 si vyžaduje implementáciu v hodnote 20 000 – 60 000 USD. Vybudovanie prostredia čistých priestorov stojí 200 až 1 500 dolárov za štvorcový meter. Testovanie biokompatibility (ISO 10993) pridáva 3 100 – 8 000 USD za variant zariadenia.
Automobilový priemysel požaduje certifikáciu IATF 16949 vo výške 20 000 USD-62 500 USD za implementačné náklady plus priebežné režijné náklady na audit. Ciele kvality zvyčajne vyžadujú OEE nad 85 %, chybovosť pod 50 ppm a hodnoty Cpk minimálne 1,67 pre nové procesy. Ale objemy automobilového priemyslu ospravedlňujú investície do nástrojov. Pri niekoľko{12}}miliónovom ročnom objeme klesnú náklady na diel na 0,08 – 0,20 USD.
Náklady na spotrebnú elektroniku vychádzajú z tolerancií a kozmetiky. Štandardná tolerancia (±0,1 mm) je základná. Prechod na jemnú toleranciu (±0,025 mm) približne strojnásobí náklady na nástroje. Vysoko-lesklé povrchové úpravy SPI A1 majú o 40{8}}60 % viac ako matné textúry triedy D.
Náklady, ktoré privedú ľudí do varu
Presuny foriem medzi výrobnými partnermi zriedka stoja menej ako 5 000 USD-15 000 USD, keď započítate revalidáciu a úpravy procesu. Jeden prispievateľ na fóre Eng-Tips zhrnul realitu: "Presúvanie nástrojov JE nočnou morou nielen pre kupujúcich, ale aj pre inžinierov. Manažéri dodávateľského reťazca si myslia, že to nie je veľký problém, ale sú naozaj dobrí v tom, ako sa zbaviť vinníkov, ktorých výsledkom je, keď sa nástroj presunie, aby ušetril pár drobných, a nový formovač požaduje tisíce dolárov na prispôsobenie formy."
Poplatky za nastavenie pre nasledujúce výrobné série zvyčajne dosahujú 250 USD-750 USD na objednávku. Výmena materiálu, príprava stroja, prvá{5}}kontrola výrobku. Pri programoch s vysokou zmesou s častými zmenami môžu náklady na nastavenie v skutočnosti prevýšiť náklady na materiál pre menšie série.
Sankcie za zmenu farby bolia viac, ako sa očakávalo. Tmavé-do{2}}svetlé prechody vyžadujú značné čistenie. Obrázok 2-4 hodiny strateného strojového času, niekedy aj viac.
Rozpočet 3-5 % na zamietnutie štandardných dielov. Vyššie pre tesnú toleranciu alebo kozmetické práce. Tento faktor šrotu sa zriedka objavuje v úvodných úvodzovkách, ale priamo ovplyvňuje spotrebu materiálu.
Čo potrebujeme na presnú cenovú ponuku
- 3D CAD súbory vo formáte STEP alebo IGESPoďme správne analyzovať geometriu. Uhly ponoru, podrezania, prvky zložitosti. Samotné citovanie z 2D výkresov predstavuje 20-30% rozptyl, pretože rôzni inžinieri interpretujú nejednoznačné názory rôzne.
- Špecifikácia materiáluzáleží nielen na type živice. Kvalita, farba, regulačné požiadavky, ako je zhoda s FDA alebo hodnotenie plameňa UL, to všetko ovplyvňuje parametre spracovania a štruktúru nákladov.
- Ročné prognózy objemu a frekvencia objednávokurčiť úrovne investícií do nástrojov. Zákazník, ktorý očakáva 10 000 dielov ročne v štvrťročných dávkach, potrebuje iné nástroje ako ten, ktorý očakáva 100 000 dielov v jednom ročnom období.
- Požiadavky na povrchovú úpravu a toleranciupriamočiaro riadiť zložitosť nástrojov. To isté platí pre sekundárne operácie. Montáž, tlač, pokovovanie, lakovanie. Špecifikujte ich vopred, než aby ste ich objavovali v priebehu-programu.
Pri porovnávaní cenových ponúk viacerých dodávateľov si vyžiadajte podrobné rozpisy. Nástroje, materiál, spracovanie, réžia ako samostatné linky. Balíkové ceny sťažujú optimalizáciu a porovnávanie dodávateľov je takmer nemožné.
Záverečné myšlienky
Otázka nákladov na vstrekovanie nakoniec spočíva v systematickej analýze nástrojov, materiálov, efektivity spracovania a programovej réžie. Všetko v tomto článku odráža metodiku, ktorú v skutočnosti používame na cenové ponuky zákazníkov. Nič teoretické.
V prípade programov, ktoré si vyžadujú podrobnú analýzu nákladov alebo konkurenčnú cenovú ponuku, radi skontrolujeme požiadavky. Komplexné viac-dutinové konštrukcie a komponenty s tesnou{2}}toleranciou sú tu v ABIS Mould obzvlášť silnými stránkami, najmä v aplikáciách, kde musí súbežne existovať optimalizácia nákladov a zabezpečenie kvality.
Stojí za to pamätať: najdrahšie rozhodnutie o vstrekovaní nie je takmer nikdy najvyššou cenou. Je to neadekvátne náradie, ktoré zlyhá pri 200 000 výstreloch, keď váš program vyžadoval 2 000 000 výstrelov. Alebo offshore forma, ktorá sa ukáže ako neschopná udržať rozmerovú stabilitu.
Je lepšie vhodne investovať vopred, ako neskôr zachraňovať problémový program.