Το τελευταίο τρίμηνο αναλάβαμε ένα έργο διάσωσης από μια ευρωπαϊκή εταιρεία ιατροτεχνολογικών προϊόντων. Ο αρχικός προμηθευτής τους είχε αναφέρει ακραίες πύλες σε αΚαλούπι κάννης σύριγγας 32 κοιλοτήτωνεπειδή το κόστος εργαλείων ήταν 14.000 € χαμηλότερο από το εναλλακτικό βαλβίδα-. Δεκαοκτώ μήνες από την παραγωγή, οι συσσωρευμένες απώλειες από την επανεπεξεργασία υπολειμμάτων πύλης, τη μετατόπιση διαστάσεων και δύο πλήρεις αντικαταστάσεις μπλοκ κοιλότητας έφτασαν τα 387.000 ευρώ. Η ομάδα προμηθειών που ενέκρινε την αρχική προσφορά δεν λειτουργεί πλέον εκεί.
Η επιλογή πύλης είναι όπου τα προγράμματα χύτευσης με έγχυση πετυχαίνουν ή αποτυγχάνουν οικονομικά. Όχι στο περιθώριο. Στον πυρήνα.
Η Δομή Κόστους Κανείς δεν Βάζει στην Προσφορά
Οι προμηθευτές καλουπιών αναφέρουν τα εργαλεία ως κεφαλαίο στοιχείο. Αυτό που δεν αναφέρουν είναι ο τρόπος με τον οποίο ο σχεδιασμός της πύλης κλειδώνει στα οικονομικά σας ανά-κομμάτι για τα επόμενα πέντε χρόνια.
Μια κρύα πύλη άκρης δρομέα σε ένα ετήσιο πρόγραμμα 150.000 μονάδων που χρησιμοποιεί PA66-GF30 στα 4,20 €/kg παράγει περίπου 19% απόβλητα υλικού κατά βάρος, όταν συμπεριλάβετε τα υπολείμματα του σπρέι, του δρομέα και της πύλης. Αυτά τα απόβλητα είτε πηγαίνουν για εκ νέου άλεσμα, κάτι που απαιτεί εξοπλισμό, χώρο δαπέδου, ελέγχους μόλυνσης και παρακολούθηση αναλογίας μείγματος, είτε πηγαίνουν στην απόρριψη. Καμία επιλογή δεν είναι δωρεάν. Καμία επιλογή δεν εμφανίζεται στην προσφορά εργαλείων σας.
Ο χρόνος κύκλου είναι ο άλλος αόρατος παράγοντας κόστους. Το σύστημα δρομέα σε ένα καλούπι κρύου δρομέα πρέπει να στερεοποιηθεί πριν ανοίξει το καλούπι. Σε έναν βασικό κύκλο 28-δεύτερων, η ψύξη δρομέα προσθέτει 4-6 δευτερόλεπτα ανάλογα με τη διάμετρο του δρομέα και την τοποθέτηση του κυκλώματος ψύξης. Αυτά τα δευτερόλεπτα μεταφράζονται απευθείας σε ώρες μηχανής. Με κόστος μηχανής 45 €/ώρα, μια επέκταση κύκλου 5 δευτερολέπτων σε 150.000 ετήσιες μονάδες κοστίζει 9.375 € ετησίως σε πρόσθετη κατανάλωση χωρητικότητας. Κατά τη διάρκεια μιας πενταετούς διάρκειας προγράμματος, αυτή η μοναδική επιλογή σχεδίασης κοστίζει 46.875 € μόνο σε χρόνο μηχανής.
Συστήματα θερμών δρομέωνεξαλείψτε εντελώς τα απόβλητα του δρομέα και αφαιρέστε την ψύξη του δρομέα από την εξίσωση χρόνου κύκλου. Το εργαλείο κοστίζει περισσότερο. Τα οικονομικά στοιχεία ανά κομμάτι βελτιώνονται. Το ερώτημα είναι πού πέφτει το διάλειμμα- για το συγκεκριμένο σας πρόγραμμα.
Σπάσιμο-Υπολογισμός ζυγού: Οι αριθμοί που πρέπει να εκτελεί ο προμηθευτής σας
Κατασκευάσαμε ένα μοντέλο σύγκρισης κόστους για ένα πρόγραμμα στέγασης σύνδεσης πέρυσι που απεικονίζει το πλαίσιο απόφασης. Το εξάρτημα ζύγιζε 8,4 g σε PBT-GF30. Η ετήσια προβολή όγκου ήταν 280.000 μονάδες. Το κόστος υλικού ήταν 3,85 €/κιλό.
Σενάριο Cold Runner
Η προσφορά εργαλείων ήταν 23.500 € για ένα καλούπι 4 κοιλοτήτων με υποβρύχιες πύλες. Το βάρος δρομέα ανά βολή ήταν 6,2 g, που σήμαινε συνολικό βάρος βολής 39,8 g για την παραγωγή τεσσάρων εξαρτημάτων των 8,4 g. Η απόδοση του υλικού ήταν 84,4%. Ετήσιο κόστος υλικών υπολογίστηκε σε 4.291 € ετησίως σε απόβλητα. Ο χρόνος του κύκλου ήταν 31 δευτερόλεπτα, αποδίδοντας 116 βολές ανά ώρα. Η χειροκίνητη επιθεώρηση πύλης πρόσθεσε 0,008 € ανά τεμάχιο στην κατανομή εργασίας.
Σενάριο Hot Runner
Η προσφορά εργαλείων ήταν 38.200 € για τον ίδιο αριθμό κοιλοτήτων με θερμικές πύλες. Καμία σπατάλη δρομέα. Ο χρόνος κύκλου μειώθηκε στα 24 δευτερόλεπτα, αποδίδοντας 150 βολές την ώρα. Η βελτίωση της απόδοσης κατά 29% σήμαινε ότι ο ίδιος ετήσιος όγκος απαιτούσε 23% λιγότερες ώρες μηχανής.
Το δέλτα εργαλείων ήταν 14.700 €. Η ετήσια εξοικονόμηση από την εξάλειψη των απορριμμάτων υλικών συν τη μείωση του χρόνου μηχανής συν τη μείωση της εργασίας ανήλθε συνολικά σε 11.840 €. Το Break-ακόμα και προσγειώθηκε στους 14,9 μήνες στην παραγωγή. Κάθε μήνα μετά από αυτό, η διαμόρφωση ζεστού δρομέα εξοικονομούσε 987 € σε σύγκριση με τον κρύο δρομέα.
Αυτά είναι τα μαθηματικά που θα πρέπει να σας δείχνει ο προμηθευτής σας κατά τη διάρκεια του ελέγχου DFM. Εάν δεν το εκτελούν, παίρνετε μια τυφλή απόφαση για μια μεταβλητή που επηρεάζει τα οικονομικά του προγράμματός σας περισσότερο από σχεδόν οποιαδήποτε άλλη επιλογή εργαλείων.
Επιλογή τύπου πύλης σε συστήματα ψυχρού δρομέα
Οι ψυχροί δρομείς εξακολουθούν να έχουν νόημα για συγκεκριμένα προφίλ προγραμμάτων. Ετήσιοι όγκοι κάτω των 60.000 μονάδων, εμπορευματικές ρητίνες κάτω από 2,50 €/kg και εξαρτήματα όπου η θέση των υπολειμμάτων πύλης δεν είναι κρίσιμη-όλα ευνοούν την οικονομία του ψυχρού δρομέα. Στη συνέχεια, το ερώτημα γίνεται ποιος τύπος πύλης εντός αυτής της κλάσης συστήματος.
Πύλες άκρης
Οι ακμές πύλες τοποθετούνται στη γραμμή διαχωρισμού και επιτρέπουν σχετικά μεγάλες-διατομές, κάτι που βοηθά με παχύ-τοιχώματα ή υλικά υψηλού-ιξώδους. Το αντίτιμο-είναι ορατά υπολείμματα και η χειρωνακτική εργασία κοπής. Σε ένα πρόγραμμα που εκτελεί 40.000 μονάδες ετησίως με 0,04 € ανά-κόστος κοπής, δηλαδή 1.600 €/έτος σε εργασία που ένας διαφορετικός τύπος πύλης μπορεί να εξαλείψει.
Πύλες υποβρυχίων
Οι υποβρύχιες πύλες κατευθύνονται κάτω από τη γραμμή διαχωρισμού υπό γωνία και διατμούνται αυτόματα κατά την εκτίναξη. Εξαλείφουν την εργασία κοπής και κρύβουν το κατάλοιπο κάτω από την καλλυντική επιφάνεια. Ο περιορισμός είναι η διάμετρος της πύλης, συνήθως 1,2-1,8 χιλιοστά μέγιστη, η οποία περιορίζει την ικανότητα ροής. Προγράμματα που χρησιμοποιούν υλικά με γυαλί-με φόρτωση άνω του 30% συχνά αντιμετωπίζουν προβλήματα πλήρωσης με υποβρύχιες πύλες επειδή η περιορισμένη διατομή δημιουργεί υπερβολική πτώση πίεσης στην πύλη.
Πύλες καρτελών
Οι πύλες προεξοχής επεκτείνουν τον δρομέα πέρα από το άκρο του τμήματος και τροφοδοτούνται μέσα από μια λεπτή περιοχή γης. Η γλωττίδα σπάει καθαρά κατά την εκτίναξη και το σημάδι μάρτυρα προσγειώνεται σε μια μη λειτουργική επιφάνεια. Οι πύλες καρτελών λειτουργούν καλά για μέρη με λεπτά-τοιχώματα όπου η ισορροπία πλήρωσης είναι κρίσιμη, αλλά αυξάνουν τα απόβλητα του δρομέα σε σύγκριση με την άμεση πύλη ακμών.
Πύλες ανεμιστήρων
Οι πύλες ανεμιστήρα απλώνουν την είσοδο τήγματος σε μια ευρύτερη διατομή-, γεγονός που μειώνει την διατμητική τάση κατά την είσοδο και βελτιώνει την ομοιομορφία πλήρωσης σε μεγάλα επίπεδα μέρη. Η ποινή είναι σημαντική σπατάλη δρομέα από το ίδιο το τμήμα ανεμιστήρα. Γενικά συνιστούμε τις πύλες ανεμιστήρων μόνο όταν η γεωμετρία του εξαρτήματος δημιουργεί προβλήματα πλήρωσης με σημειακές πύλες και όταν το κόστος υλικού είναι αρκετά χαμηλό ώστε τα πρόσθετα απόβλητα να είναι αποδεκτά.
Η απόφαση μεταξύ αυτών των επιλογών δεν είναι τεχνική προτίμηση. Είναι ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης κόστους με περιορισμούς. Ποιο είναι το κόστος του υλικού σας; Ποιος είναι ο όγκος σας; Ποιες είναι οι καλλυντικές σας απαιτήσεις; Ποιο είναι το κόστος εργασίας για το κόψιμο; Οι απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις καθορίζουν τον σωστό τύπο πύλης για το πρόγραμμά σας.
Επιλογή Hot Runner Gate: Thermal vs Valve
Στα συστήματα θερμού δρομέα, η επιλογή μεταξύ θερμικών πυλών και θυρών βαλβίδων είναι εξίσου σημαντική για την οικονομία του προγράμματος.
Οι θερμικές πύλες βασίζονται στην ελεγχόμενη κατάψυξη για να σφραγίσουν το στόμιο της πύλης μεταξύ των βολών. Ένα μικρό πλαστικό βύσμα στερεοποιείται στο άκρο της πύλης κατά τη διάρκεια της ψύξης και στη συνέχεια φυσάει έξω στην κοιλότητα στην επόμενη διαδρομή έγχυσης. Το σύστημα είναι μηχανικά απλό χωρίς κινούμενα μέρη στην πύλη. Το κόστος εργαλείων κυμαίνεται από 800-1.500 € ανά σταγόνα ανάλογα με τη διαμόρφωση του ακροφυσίου. Ο περιορισμός είναι η ευαισθησία της διαδικασίας. Η ποιότητα των υπολειμμάτων πύλης εξαρτάται από τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας στο άκρο του ακροφυσίου και η επίτευξη σταθερών αποτελεσμάτων απαιτεί προσεκτική ανάπτυξη της διαδικασίας κατά τη δειγματοληψία.
Οι πύλες βαλβίδων χρησιμοποιούν έναν μηχανικό πείρο που ενεργοποιείται από πνευματικούς ή υδραυλικούς κυλίνδρους για να κλείσει φυσικά το στόμιο της πόρτας. Ο πείρος προχωρά για να σφραγίσει την πύλη, αποσύρεται για να επιτρέψει το γέμισμα και προχωρά ξανά πριν το άνοιγμα του καλουπιού. Αυτή η θετική απενεργοποίηση εξαλείφει το κορδόνι, αποτρέπει τα σάλια κατά το άνοιγμα της μούχλας και παράγει σταθερή ποιότητα υπολειμμάτων σε ένα ευρύτερο παράθυρο διεργασίας. Το κόστος εργαλείων κυμαίνεται από 1.800-3.200 € ανά σταγόνα, ανάλογα με το σύστημα ενεργοποίησης και τον σχεδιασμό των πείρων.
Το δέλτα κόστους μεταξύ του θερμικού και του πώματος βαλβίδας σε ένα σύστημα 8 σταγόνων μπορεί να υπερβαίνει τα 15.000 €. Αυτό το premium δικαιολογείται όταν η εφαρμογή απαιτεί επιφάνειες με μηδενικά υπολείμματα, όταν το υλικό τείνει να στριφογυρίζει ή όταν η σταθερότητα της διαδικασίας είναι κρίσιμη για τη συνέπεια της ποιότητας. Εξωτερικά εξαρτήματα κατηγορίας Α αυτοκινήτου,περιβλήματα ιατρικών συσκευώνμε καλλυντικές απαιτήσεις και οπτικά εξαρτήματα τυπικά καθορίζουν τις πύλες βαλβίδων ανεξάρτητα από την αύξηση του κόστους.
Η διαδοχική πύλη βαλβίδας προσθέτει άλλο ένα επίπεδο ικανότητας και κόστους. Οι μεμονωμένες πύλες ανοίγουν και κλείνουν σύμφωνα με τον προγραμματισμένο χρονισμό, επιτρέποντας στο μέτωπο τήξης να προχωρήσει κατά μήκος της κοιλότητας με ελεγχόμενη σειρά αντί να γεμίζει από όλες τις πύλες ταυτόχρονα. Η Plastics Technology κατέγραψε μειώσεις του χρόνου κύκλου από 110 δευτερόλεπτα σε λιγότερο από 75 δευτερόλεπτα σε προγράμματα προφυλακτήρων αυτοκινήτου χρησιμοποιώντας διαδοχική πλήρωση (ptonline.com). Η τεχνολογία μειώνει επίσης την απαιτούμενη χωρητικότητα του σφιγκτήρα κατά 20-30%, επειδή η μέγιστη πίεση στην κοιλότητα είναι χαμηλότερη κατά τη διαδοχική πλήρωση από ό,τι κατά τη διάρκεια της ταυτόχρονης πλήρωσης.
Τα διαδοχικά συστήματα απαιτούν πρόσθετους ελεγκτές, αισθητήρες και προγραμματισμό. Η πριμοδότηση εργαλείων σε σχέση με τις τυπικές πύλες βαλβίδων μπορεί να ξεπεράσει τα 25.000 € για πολύπλοκες εφαρμογές πολλαπλών-θυρίδων. Η απόσβεση εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη βελτίωση του χρόνου κύκλου και την εξοικονόμηση χωρητικότητας σύσφιξης στη γεωμετρία του συγκεκριμένου μέρους σας.
Περιορισμοί υλικού στην επιλογή πύλης
Ορισμένοι συνδυασμοί υλικών και πύλης απλά δεν λειτουργούν. Η ανακάλυψη αυτού κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας T1 και όχι κατά τη διάρκεια του ελέγχου DFM κοστίζει χρόνο και χρήμα.
Υλικά με γυαλί-πάνω από 25% φόρτωση επιταχύνει δραματικά τη φθορά της πόρτας. Οι λειαντικές ίνες διαβρώνουν τον χάλυβα της πύλης, αλλάζοντας τα χαρακτηριστικά πλήρωσης κατά τη διάρκεια ζωής της παραγωγής. Σε ένα πρόγραμμα 500.000-μονάδων, είδαμε ότι οι πύλες ακμών απαιτούν εκ νέου κοπή δύο φορές κατά τη διάρκεια των δύο πρώτων ετών παραγωγής. Η λύση είναι να σχεδιάσουμε τις πύλες ως αντικαταστάσιμα ένθετα από την αρχή. Ο σχεδιασμός του ένθετου προσθέτει 600-900 € στο αρχικό κόστος εργαλείων, αλλά αποφεύγει τις διακοπές παραγωγής για την ανακαίνιση της πόρτας αργότερα.
Τα ευαίσθητα στη διάτμηση υλικά, συμπεριλαμβανομένων των POM, ορισμένων TPE και ορισμένων ρητινών με βάση τη βιολογική-διάτμηση, αποικοδομούνται όταν ωθούνται μέσα από πύλες μικρού μεγέθους με υψηλή ταχύτητα. Η υποβάθμιση εκδηλώνεται ως αποχρωματισμός κοντά στην πύλη, μειωμένες μηχανικές ιδιότητες ή επιφανειακά ελαττώματα. Οι διατομές πύλης{4}}πρέπει να είναι μεγαλύτερες από ό,τι προτείνουν οι τυπικοί κανόνες μεγέθους και τα προφίλ ταχύτητας έγχυσης απαιτούν προσεκτική βελτιστοποίηση κατά την ανάπτυξη της διαδικασίας.
Οι ρητίνες υψηλής-θερμοκρασίας όπως το PEEK και το PEI απαιτούν εξειδικευμένα εξαρτήματα θερμού δρομέα που έχουν αξιολογηθεί για θερμοκρασίες επεξεργασίας άνω των 350 βαθμών . Τα τυπικά συστήματα hot runner αποτυγχάνουν σε αυτές τις εφαρμογές. Το κεφάλαιο για το υλικό της RFQ σας θα πρέπει να επιβεβαιώνει ρητά ότι ο προμηθευτής έχει επεξεργαστεί την οικογένεια ρητίνης σας στο παρελθόν και ότι έχει την κατάλληλη ικανότητα θερμού δρομέα, εάν αυτό το σύστημα προτείνεται.
Τα κρυσταλλικά υλικά συρρικνώνονται περισσότερο από τα άμορφα υλικά και η συρρίκνωση ποικίλλει ανάλογα με την κατεύθυνση ροής. Η θέση της πύλης επηρεάζει άμεσα την κατανομή της συρρίκνωσης και τη στρέβλωση του τελικού τμήματος. Όταν λαμβάνετε μια προσφορά καλουπιού για ένα εξάρτημα POM ή PA, ζητήστε αποτελέσματα προσομοίωσης στρέβλωσης συγκρίνοντας τουλάχιστον δύο επιλογές θέσης πύλης. Οι προμηθευτές που παρέχουν μόνο ανάλυση ροής μίας-επιλογής δεν εκτελούν επαρκείς εργασίες μηχανικής.
Τι πρέπει να απαιτεί η RFQ σας
Η συζήτηση επιλογής πύλης θα πρέπει να γίνει κατά τη διάρκεια της προσφοράς, όχι μετά την απελευθέρωση του εργαλείου. Το RFQ σας πρέπει να επιβάλει αυτή τη συνομιλία απαιτώντας συγκεκριμένα παραδοτέα.
Ζητήστε αναλυτική ανάλυση του συστήματος hot runner εάν προτείνεται αυτή η διαμόρφωση. Μάρκα, μοντέλο, αριθμός ζωνών, προδιαγραφές ελεγκτή, λίστα ανταλλακτικών με τιμολόγηση. Τα γενικά στοιχεία γραμμής "συμπεριλαμβάνεται το σύστημα hot runner" εμποδίζουν τη σημαντική σύγκριση μεταξύ προμηθευτών.
Απαιτώπροσομοίωση ροής καλουπιούαποτελέσματα που δείχνουν χρόνο πλήρωσης, πίεση κατά τη μεταφορά, θέσεις γραμμής συγκόλλησης και πρόβλεψη στρέβλωσης. Ζητήστε σύγκριση τουλάχιστον δύο επιλογών τοποθεσίας πύλης με το σκεπτικό για τη συνιστώμενη προσέγγιση. Οι προμηθευτές που απωθούν αυτό το αίτημα σηματοδοτούν περιορισμένη μηχανική ικανότητα.
Προσδιορίστε τις απαιτήσεις υπολειμμάτων πύλης με μετρήσιμους όρους. Μέγιστο ύψος υπολείμματος, διάμετρος, αποδεκτή κατάσταση επιφάνειας. Λάβετε δέσμευση γραπτώς πριν από την απελευθέρωση του καλουπιού.
Για γεμισμένα υλικά, απαιτείται επιβεβαίωση του αντικαταστάσιμου σχεδιασμού ενθέτου πύλης. Ζητήστε την προδιαγραφή υλικού ένθετου και το αναμενόμενο διάστημα αντικατάστασης με βάση την εμπειρία του προμηθευτή με παρόμοια προγράμματα.
Ζητήστε ανάλυση χρόνου κύκλου που δείχνει το χρόνο πλήρωσης, το χρόνο συσκευασίας, το χρόνο ψύξης και το χρόνο ανοίγματος/κλεισίματος καλουπιού. Ρωτήστε ποιες παραδοχές οδηγούν την εκτίμηση του χρόνου ψύξης και πώς η επιλογή του συστήματος πύλης επηρεάζει αυτόν τον αριθμό.
Γιατί αυτό έχει σημασία για το επόμενο πρόγραμμά σας
Η επιλογή πύλης είναι μία από τις ελάχιστες αποφάσεις εργαλείων που επηρεάζει άμεσα τόσο την επένδυση κεφαλαίου όσο και τα τρέχοντα οικονομικά σας ανά-κομμάτι. Οι περισσότερες άλλες επιλογές εργαλείων επηρεάζουν το κόστος προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Οι Gates επηρεάζουν και τα δύο.
Οι ομάδες προμηθειών που το κάνουν αυτό σωστά είναι αυτές που ζητούν ανάλυση{0}αυξημένης απόδοσης κατά τη διάρκεια της προσφοράς, απαιτούν δεδομένα προσομοίωσης πριν από την κυκλοφορία του εργαλείου και ενσωματώνουν τη συντήρηση του συστήματος πύλης στα μοντέλα κόστους παραγωγής τους από την αρχή.
Η ομάδα μηχανικών μας κατασκευάζει μοντέλα σύγκρισης συστημάτων πύλης ως τυπική πρακτική κατά τη διάρκεια του ελέγχου DFM. Έχουμε επεξεργαστεί αρκετή ποικιλία μεταξύ υλικών και βιομηχανιών για να γνωρίζουμε πού πέφτουν τα κατώφλια απόφασης για διαφορετικά προφίλ προγραμμάτων. Όταν ένα πρόγραμμα έρχεται με παραμέτρους που προσγειώνονται κοντά σε ένα-ζυγό όριο, εκτελούμε τους αριθμούς ρητά αντί να προεπιλέγουμε τις προτιμήσεις του προμηθευτή ή την ιστορική πρακτική.
Εάν το επόμενο πρόγραμμά σας περιλαμβάνει αποφάσεις συστήματος πύλης που θα μπορούσαν να επηρεάσουν ουσιαστικά τη δομή του κόστους σας, στείλτε μας τη γεωμετρία του εξαρτήματος, τις προδιαγραφές υλικού και την προβολή όγκου. Θα εκτελέσουμε τη σύγκριση και θα σας δείξουμε πού πέφτει το διάλειμμά σας-.