El trimestre passat vam assumir un projecte de rescat d'una empresa europea de dispositius mèdics. El seu proveïdor original havia citat portes de vora a aMotlle de barril de xeringa de 32 cavitatsperquè el cost de l'eina va ser 14.000 € més baix que l'alternativa amb vàlvula-. Divuit mesos després de la producció, les pèrdues acumulades per la reelaboració de vestigis de la porta, la deriva dimensional i dues substitucions completes de blocs de cavitat havien arribat als 387.000 euros. L'equip de contractació que va aprovar el pressupost original ja no hi treballa.
La selecció de la porta és on els programes d'emmotllament per injecció tenen èxit o fracassen econòmicament. No als marges. Al nucli.
L'estructura de costos que ningú posa a la cotització
Els proveïdors de motlles comenten eines com a partida de capital. El que no detallen és com el disseny de la porta es fixa en la vostra economia per-peça durant els propers cinc anys.
Una porta de vora de canal fred en un programa anual de 150.000 unitats que utilitza PA66-GF30 a 4,20 €/kg genera aproximadament un 19% de residus de material en pes quan s'inclouen els vestigis del bebedero, el corredor i la porta. Aquests residus o bé es tornen a triturar, que requereixen equipament, espai, controls de contaminació i seguiment de la proporció de mescla, o bé s'eliminen. Cap de les dues opcions és gratuïta. Cap opció no apareix a la vostra cotització d'eines.
El temps de cicle és l'altre factor de cost invisible. El sistema de corredor en un motlle de corredor fred s'ha de solidificar abans que el motlle pugui obrir-se. En un cicle base de 28-segons, la refrigeració del corredor afegeix 4-6 segons depenent del diàmetre del corredor i de la ubicació del circuit de refrigeració. Aquests segons es tradueixen directament en hores de màquina. Amb un cost de màquina de 45 €/hora, una ampliació de cicle de 5 segons en 150.000 unitats anuals costa 9.375 € anuals en consum de capacitat addicional. Durant un programa de cinc anys de vida, aquesta opció de disseny únic costa 46.875 € només en temps de màquina.
Sistemes de canal calentelimineu completament els residus del corredor i elimineu el refredament del corredor de l'equació del temps de cicle. L'eina costa més. L'economia per-peça millora. La pregunta és on cau el-parèixer del vostre programa específic.
Càlcul d'equilibri-: els números que hauria d'executar el vostre proveïdor
L'any passat vam crear un model de comparació de costos per a un programa d'habitatges de connectors que il·lustra el marc de decisió. La peça pesava 8,4 g en PBT-GF30. La projecció anual del volum era de 280.000 unitats. El cost del material era de 3,85 €/kg.
Escenari del corredor fred
La cotització d'eines va ser de 23.500 € per a un motlle de 4 cavitats amb portes submarines. El pes del corredor per tir era de 6,2 g, el que significava un pes total de tir de 39,8 g per produir quatre parts de 8,4 g. L'eficiència del material va ser del 84,4%. Cost anual del material calculat en 4.291 euros anuals en residus. El temps del cicle va ser de 31 segons, donant 116 trets per hora. La inspecció manual de la porta va afegir 0,008 € per peça en assignació de mà d'obra.
Escenari de corredor calent
La cotització de l'utillatge va ser de 38.200 € pel mateix recompte de cavitats amb portes tèrmiques. Sense residus de corredor. El temps de cicle es va reduir a 24 segons, donant 150 trets per hora. La millora del 29% del rendiment significava que el mateix volum anual requeria un 23% menys d'hores de màquina.
El delta d'utillatges va ser de 14.700 €. L'estalvi anual de l'eliminació de residus de materials més la reducció del temps de màquina i la reducció de mà d'obra ha estat de 11.840 euros. El punt d'equilibri-aterrat als 14,9 mesos d'inici de producció. Cada mes després, la configuració del canal calent estalviava 987 € en comparació amb el canal fred.
Aquestes són les matemàtiques que us hauria de mostrar el vostre proveïdor durant la revisió de DFM. Si no l'executen, esteu prenent una decisió cega sobre una variable que afecta l'economia del vostre programa més que gairebé qualsevol altra opció d'eines.
Selecció del tipus de porta dins de sistemes de canal fred
Els corredors freds encara tenen sentit per a perfils de programes específics. Els volums anuals inferiors a 60.000 unitats, les resines de productes bàsics inferiors a 2,50 €/kg i les peces on la ubicació dels vestigis de la porta no és-crítica afavoreixen l'economia del corredor fred. Aleshores, la pregunta es converteix en quin tipus de porta dins d'aquesta classe de sistema.
Portes de vora
Les portes de vora es col·loquen a la línia de separació i permeten seccions-transversals relativament grans, cosa que ajuda amb peces de-paret gruixuda o materials d'alta-viscositat. La compensació-és un vestigi visible i la mà d'obra de tall manual. En un programa que executa 40.000 unitats a l'any amb un cost de retallat de 0,04 € per-peça, és a dir, 1.600 €/any de mà d'obra que un tipus de porta diferent podria eliminar.
Portes submarines
Les portes submarines passen per sota de la línia de separació en angle i es tallen automàticament durant l'expulsió. Eliminen el treball de retallada i amaguen el vestigi sota la superfície cosmètica. La restricció és el diàmetre de la porta, normalment 1,2-1,8 mm com a màxim, que limita la capacitat de flux. Els programes que utilitzen materials farcits de vidre-per sobre del 30% de càrrega sovint tenen problemes d'ompliment amb les portes submarines perquè la secció transversal restringida crea una caiguda de pressió excessiva a la porta.
Portes de pestanya
Les portes de pestanya estenen el corredor més enllà de la vora de la part i s'alimenten a través d'una zona de terra fina. La pestanya es trenca netament durant l'expulsió i la marca del testimoni aterra a una superfície no-funcional. Les portes de pestanyes funcionen bé per a parts de paret-fines on l'equilibri d'ompliment és fonamental, però augmenten els residus del corredor en comparació amb les portes de vora directe.
Portes de ventilador
Les portes del ventilador distribueixen l'entrada de la massa fosa a través d'una secció transversal més àmplia-, cosa que redueix l'esforç de cisalla a l'entrada i millora la uniformitat de farciment en peces planes grans. La penalització és un important residu de corredor de la mateixa secció de ventiladors. En general, recomanem les portes del ventilador només quan la geometria de la peça crea problemes d'ompliment amb les portes puntuals i quan el cost del material és prou baix perquè els residus addicionals siguin acceptables.
La decisió entre aquestes opcions no és una preferència tècnica. És un problema d'optimització de costos amb restriccions. Quin és el vostre cost de material? Quin és el teu volum? Quins són els vostres requisits cosmètics? Quin és el vostre cost de mà d'obra de retallada? Les respostes a aquestes preguntes determinen el tipus de porta correcte per al vostre programa.
Selecció de la porta del canal calent: tèrmica vs vàlvula
Dins dels sistemes de canal calent, l'elecció entre les portes tèrmiques i les vàlvules és igualment important per a l'economia del programa.
Les portes tèrmiques es basen en la congelació controlada per segellar l'orifici de la porta entre trets. Un petit tap de plàstic es solidifica a la punta de la porta durant el refredament i, a continuació, bufa a la cavitat en la següent injecció. El sistema és mecànicament senzill sense peces mòbils a la porta. El cost de les eines oscil·la entre 800 i 1.500 € per gota, depenent de la configuració del broquet. La limitació és la sensibilitat del procés. La qualitat dels vestigis de la porta depèn d'un control precís de la temperatura a la punta del broquet, i l'obtenció de resultats consistents requereix un desenvolupament acurat del procés durant el mostreig.
Les portes de la vàlvula utilitzen un passador mecànic accionat per cilindres pneumàtics o hidràulics per tancar físicament l'orifici de la porta. El passador avança per segellar la porta, es retrau per permetre l'ompliment i torna a avançar abans d'obrir el motlle. Aquest tancament positiu elimina les cordes, evita la bava durant l'obertura del motlle i produeix una qualitat de vestigi consistent en una finestra de procés més àmplia. El cost de l'eina és d'entre 1.800 i 3.200 euros per gota, depenent del sistema d'accionament i del disseny del pin.
El delta de cost entre la compensació tèrmica i de la vàlvula en un sistema de 8-caigudes pot superar els 15.000 €. Aquesta prima es justifica quan l'aplicació requereix superfícies sense vestigi, quan el material tendeix a bavejar o enganxar-se, o quan l'estabilitat del procés és fonamental per a la consistència de la qualitat. Parts exteriors d'automoció de classe A,carcasses de dispositius mèdicsamb requisits cosmètics, i els components òptics normalment especifiquen portes de vàlvules independentment de l'increment del cost.
El control de la vàlvula seqüencial afegeix una altra capa de capacitat i cost. Les portes individuals s'obren i es tanquen segons el temps programat, permetent que el front de fusió progressi a través de la cavitat en una seqüència controlada en lloc d'omplir-se des de totes les portes simultàniament. Plastics Technology va documentar reduccions del temps de cicle de 110 segons a menys de 75 segons en programes de para-xocs d'automòbil mitjançant l'ompliment seqüencial (ptonline.com). La tecnologia també redueix el tonatge de pinça necessari en un 20-30% perquè la pressió màxima de la cavitat és més baixa durant l'ompliment seqüencial que durant l'ompliment simultani.
Els sistemes seqüencials requereixen controladors, sensors i programació addicionals. La prima d'eines respecte a les portes de vàlvula estàndard pot superar els 25.000 € per a aplicacions complexes de múltiples-computes. La recuperació depèn completament de la millora del temps de cicle i de l'estalvi de tonatge de la pinça en la geometria específica de la vostra peça.
Restriccions materials en la selecció de la porta
Certes combinacions de material i porta simplement no funcionen. Descobrir-ho durant el mostreig T1 més que durant la revisió DFM costa temps i diners.
Materials-de vidreper sobre del 25% de càrrega accelera el desgast de la porta de manera espectacular. Les fibres abrasives erosionen l'acer de la porta, canviant les característiques d'ompliment durant la vida útil. En un programa de 500.000-unitats, hem vist que les portes de vora s'han de tornar a tallar dues vegades durant els dos primers anys de producció. La solució és dissenyar portes com a insercions reemplaçables des del principi. El disseny d'inserció afegeix 600-900 € al cost inicial de l'eina, però evita interrupcions de producció per a la reforma posterior de la porta.
Els materials sensibles a la cisalla-com ara POM, certs TPE i algunes resines de base bio-es degraden quan s'empenyen a través de portes de mida inferior a alta velocitat. La degradació es manifesta com a decoloració a prop de la porta, propietats mecàniques reduïdes o defectes superficials. Les seccions transversals-de la porta han de ser més grans del que suggereixen les regles de mida estàndard, i els perfils de velocitat d'injecció requereixen una optimització acurada durant el desenvolupament del procés.
Les resines d'-alta temperatura com el PEEK i el PEI requereixen components de canal calent especialitzats per a temperatures de processament superiors als 350 graus . Els sistemes estàndard de canal calent fallen en aquestes aplicacions. El capítol de material de la vostra RFQ hauria de confirmar explícitament que el proveïdor ha processat la vostra família de resina abans i té la capacitat adequada de canal calent si es proposa aquest sistema.
Els materials cristal·lins es redueixen més que els materials amorfs i la contracció varia amb la direcció del flux. La ubicació de la porta afecta directament la distribució de la contracció i la deformació final de la part. Quan rebeu un pressupost de motlle per a una peça POM o PA, demaneu resultats de simulació de deformació comparant almenys dues opcions d'ubicació de la porta. Els proveïdors que només proporcionen una anàlisi de flux d'-opció única no estan fent un treball d'enginyeria adequat.
Què hauria de requerir la vostra RFQ
La conversa de selecció de la porta hauria de tenir lloc durant la cotització, no després que s'alliberin les eines. La vostra RFQ ha de forçar aquesta conversa requerint productes específics.
Sol·liciteu l'avaria detallada del sistema de canal calent si es proposa aquesta configuració. Marca, model, nombre de zones, especificacions del controlador, llista de recanvis amb preus. Els elements de línia genèrics del "sistema de canal calent inclòs" impedeixen una comparació significativa entre proveïdors.
Requereixsimulació de flux de motlleresultats que mostren el temps d'ompliment, la pressió a la transferència, les ubicacions de la línia de soldadura i la predicció de la deformació. Demaneu una comparació d'almenys dues opcions d'ubicació de la porta amb la justificació de l'enfocament recomanat. Els proveïdors que rebutgen aquesta sol·licitud indiquen una capacitat d'enginyeria limitada.
Especifiqueu els requisits dels vestigis de la porta en termes mesurables. Alçada màxima de vestigi, diàmetre, estat de superfície acceptable. Obtingueu un compromís per escrit abans del llançament del motlle.
Per als materials farcits, cal confirmar el disseny d'inserció de la porta reemplaçable. Sol·liciteu les especificacions del material d'inserció i l'interval de substitució previst segons l'experiència del proveïdor amb programes similars.
Sol·liciteu el desglossament del temps del cicle que mostra el temps d'ompliment, el temps d'envàs, el temps de refredament i el temps d'obertura/tancament del motlle. Pregunteu quines hipòtesis impulsen l'estimació del temps de refrigeració i com l'elecció del sistema de porta afecta aquest nombre.
Per què això és important per al vostre proper programa
La selecció de la porta és una de les poques decisions d'eines que afecta directament tant la vostra inversió de capital com la vostra economia per-peça. La majoria de les altres opcions d'eines influeixen en el cost en una direcció o en l'altra. Gates influeix en tots dos.
Els equips d'adquisició que ho fan bé són els que demanen l'anàlisi del punt d'equilibri-durant la cotització, requereixen dades de simulació abans del llançament de les eines i integrant el manteniment del sistema de porta als seus models de costos de producció des del principi.
El nostre equip d'enginyers crea models de comparació de sistemes de portes com a pràctica estàndard durant la revisió de DFM. Hem processat prou varietat entre materials i indústries per saber on cauen els llindars de decisió per a diferents perfils de programa. Quan un programa arriba amb paràmetres que arriben a prop d'un límit d'equilibri-, executem els números de manera explícita en comptes de predeterminar la preferència del proveïdor o la pràctica històrica.
Si el vostre proper programa implica decisions del sistema de la porta que podrien afectar significativament la vostra estructura de costos, envieu-nos la geometria de la peça, les especificacions del material i la projecció de volum. Farem la comparació i us mostrarem on cau el vostre-equilibri.