Viimeisellä vuosineljänneksellä lääkinnällisten laitteiden asiakas tuli meille poltettuaan 180 000 dollaria epäonnistuneesta muovausohjelmasta. Heidän edellinen toimittajansa oli luvannut kustannussäästöjä. He toimittivat 23 %:n romuprosentin, kuuden viikon tuotannon viivästyksiä ja FDA:n varoituskirjeen, jossa viitattiin epäjohdonmukaiseen sidoslujuusdokumentaatioon.
Perimmäinen syy? He valitsivat ylimuovauksen 40 000 -yksikön vuosittaiseen ohjelmaan. Niiden osien geometrian kannattavuusraja oli 9 200 yksikköä.
Tämä ei ole harvinainen virhe. Kolmen viime vuoden projektitietojemme perusteella noin neljä kymmenestä saamistamme tarjouspyynnöistä määrittelee väärän prosessin ennen kuin suunnittelu edes alkaa. Spesifikaatio perustuu tyypillisesti kustannusoletuksiin, jotka jättävät huomiotta syklin aikatalouden, tai insinööreiltä, joilla on kokemusta vain yhdestä menetelmästä.
Tämä artikkeli ei anna tasapainoista "se riippuu" -vastausta. Näytämme sinulle tarkalleen, mihin rahat menevät, mitkä skenaariot suosivat kutakin prosessia ja mihin kysymyksiin nykyinen toimittajasi ei todennäköisesti vastaa.
Todellinen kustannusero, jota kukaan ei kirjoita
Useimmat vertailuartikkelit antavat sinulle vaihteluvälit. "20 000 - 100 000 dollaria kahdella -laukaisutyökalulla." Se ei kerro mitään hyödyllistä.
Tässä on, mitä 30 000 -yksikön vuosiohjelma itse asiassa maksaa viime kuussa mainitsemamme kahden durometrin kahvan (PP-substraatti + TPE-kahva) perusteella:
| Kustannuselementti | Kaksi-laukausta | Ylimuovaus | Ero |
|---|---|---|---|
| Investointi työkaluihin | $72,000 | $18,500 | +$53,500 |
| -yksikkökohtaiset tuotantokustannukset | $2.10 | $4.80 | -$2.70 |
| Vuosituotanto (30 000 yksikköä) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
| Vuosi 1 Yhteensä | $135,000 | $162,500 | -$27,500 |
| Vuosi 2 yhteensä (ei uusia työkaluja) | $63,000 | $144,000 | -$81,000 |
14. kuukauteen mennessä suurempi työkaluinvestointi maksaa itsensä takaisin. Kolmanneksi vuodeksi olet säästänyt 135 500 dollaria. Pidennä tuotteen tyypilliseen viiden- vuoden elinkaareen, ja ero ylittää 200 000 dollaria.
Hankintatiimit valitsevat kuitenkin jatkuvasti ylimuotista yli 15 000 vuosiyksikön ohjelmiin, koska työkalutarjous näyttää ystävällisemmältä. Pala-matematiikka hautautuu tuotantobudjetteihin, jotka osuvat eri kustannuspaikkoihin.
Useimpien kahden materiaalin-osien kannattavuusraja on 8 000–10 000 vuosiyksikköä.
Sen alla ylimuovaus voittaa. Tämän lisäksi jokainen lisäyksikkö laajentaa kahden-laukauksen etua.
Miksi kiertoaika on numero, jonka toimittajasi toivoo sinun jättävän huomiotta
Työkalukustannukset tarkastetaan. Pyöräilyaika on harvoin.
Kaksi-ruiskupuristus tuottaa valmiin kaksois-materiaaliosan 35–60 sekunnin välein. Molemmat materiaalit ruiskutetaan peräkkäin yhden puristetun syklin aikana. Ei operaattorin väliintuloa. Ei osien siirtoa asemien välillä.
Päällemuovaus vaatii alustan muovaamista, sen jäähdyttämistä, fyysistä siirtämistä toiseen muottiin ja sitten muottisyklin suorittamista. Kulunut kokonaisaika: 65 - 110 sekuntia per valmis osa.
Yhdellä puristimella, joka käyttää 8 000 tuotantotuntia vuodessa, tämä ero tarkoittaa noin 640 000 kaksi-osaa ja 320 000 ylivalettua osaa. Sama kone. Sama lattiapinta. Samat työkustannukset. Tuplaa teho.
Kun toimittajat tarjoavat ylimuovausta kilpailukykyiseen{0}}kappalehintaan, kysy, miten he laskevat puristimen käyttöasteen. Jotkut absorboivat tehokkuuden menetystä pienemmillä marginaaleilla. Toiset saavat sen takaisin laatukompromissien avulla, joita et huomaa ennen tuotantoramppia.
Takuuvaatimuksia aiheuttava sidoksen lujuusongelma
Tässä materiaalitiede kohtaa taloudellisen vastuun.
Kaksi-ruiskuvalussa toinen materiaali koskettaa ensimmäistä alustaa sen ollessa vielä korotetussa lämpötilassa. Polymeeriketjut sekoittuvat rajalla. Tuloksena on kemiallinen sidos, joka usein ylittää itse pehmeämmän materiaalin koheesiolujuuden. Veto-testi epäonnistuu TPE-kerroksessa, ei käyttöliittymässä.
Päällemuovaus toimii jäähdytetyllä alustalla. Liimaus riippuu enemmän mekaanisesta lukituksesta ja pintaenergian yhteensopivuudesta. Kun se toimii, se toimii hyvin. Kun materiaalipari- tai prosessiolosuhteet ajautuvat hieman optimaalisten ikkunoiden ulkopuolelle, saadaan delaminaatiota, joka läpäisee alkutarkastuksen, mutta epäonnistuu kenttäkäytössä.
Avientin julkaisemat adheesiotiedot osoittavat, että niiden suunnitellut TPE-laadut saavuttavat 26+ pli-sidoslujuuden PC/ABS-substraateilla oikein suoritetussa ylimuovauksessa. Kilpailevat materiaalit testaavat joskus alle 13 pli, mikä edustaa toiminnallista kynnystä useimmille pitosovelluksille. Tuo 2x suorituskyvyn ero ei näy materiaalikustannusten vertailussa. Se näkyy takuuvarastoissa.
Lasikuituvahvistus lisää haastetta. Polymer Engineering & Science -lehdessä julkaistu tutkimus osoitti, että PA-substraatit, joiden kuitukuormitus on yli 30 %, kärsivät mitattavissa olevasta adheesiosta. Kuitujen suuntaus pinnalla vähentää käytettävissä olevaa polymeerikontaktia pintamuotille. Jos määrittelysi edellyttää suurta jäykkyyttä ja pehmeän{4}}kosketuksen ylimuovausta, odota laajennettua pätevyystestausta riippumatta siitä, minkä prosessin valitset.
Materiaaliyhdistelmät, jotka epäonnistuvat hiljaa
Jotkut parit eivät vain toimi huonommin. Ne aiheuttavat turvallisuusriskejä.
POM-alustat eivät saa koskaan koskettaa PVC- tai TPV-muotteja. Kemiallinen reaktio vapauttaa suolahappokaasua. Olemme hylänneet kolme tarjouspyyntöä viimeisen 18 kuukauden aikana, jotka määrittelivät tämän yhdistelmän. Tarjouksia pyytäneet insinöörit eivät olleet tietoisia yhteensopimattomuudesta. Ilmeisestikään eivät olleet heidän aiemmat tavarantoimittajansa, jotka lainasivat työtä.
Tavalliset TPE-laadut, joita markkinoidaan "universaaleina", vaativat usein pinnan modifiointia, jotta ne sitoutuisivat luotettavasti ABS-, PC- tai nailonsubstraatteihin. Sana "yhteensopiva" materiaalitietolomakkeessa ei tarkoita "sidoksia ilman lisäprosessivaiheita". Se tarkoittaa, että materiaalit eivät hyökkää kemiallisesti toisiaan vastaan.
Polypropeenisubstraatit pariutuvat luonnollisesti SEBS{0}}pohjaisen TPE:n kanssa. Tästä syystä kuluttajakahvat, hammasharjan kädensijat ja pakkaussovellukset vetoavat kohti PP+TPE-yhdistelmiä. Kemia tasaantuu. Kutistumisnopeudet ovat kohdakkain. Käsittelyikkunat menevät päällekkäin.
Kun asiakkaat pyytävät meitä arvioimaan ei--standardinmukaisia materiaaliyhdistelmiä, suoritamme sidotun näytetestauksen ennen tuotantotyökaluihin sitoutumista. Kahdenkymmenen testikappaleen hinta on triviaalia verrattuna tartuntahäiriöiden havaitsemiseen sen jälkeen, kun 50 000 dollaria työkaluista on jo leikattu.
Toleranssikysymys, joka erottaa sovellukset
Tarkkuusvaatimukset sanelevat usein prosessin valinnan ennen kustannusanalyysin aloittamista.
Kaksi-ruiskupuristus pitää materiaalirajan kohdistuksen 0,1 mm:n sisällä. Molemmat laukaukset tapahtuvat samassa puristetussa muotissa ilman fyysisen osan siirtoa. Substraatti ei voi siirtyä. Suunnittelemasi paikannustarkkuus on saamasi paikannustarkkuus.
Overmolding tuo siirtomuuttujia. Käyttäjän tai robotin on asetettava alusta muottionteloon. Kalusteiden kuluminen kertyy tuotantoajojen aikana. Ensimmäisen muotin ja toisen muotin välinen lämpökutistuminen saa aikaan ulottuvuuden poikkeaman. Sovelluksissa, joissa materiaalirajat ovat puhtaasti toiminnallisia (pitoalueet, tiivistepinnat), tämä vaihtelu on hyväksyttävää. Sovelluksissa, joissa materiaalirajat ovat näkyviä ja esteettisiä (taustavalaistu painikkeet, väri{5}}suljetut kotelot, lääketieteellisten laitteiden merkinnät), vaihtelu muuttuu kosmeettiseksi viaksi.
Autojen sisustuskomponentit, joissa on valaistu grafiikka, pelien oheislaitteet, joissa on kosketusvyöhykerajat, ja lääketieteelliset laitteet, joissa on värikoodatut toimintoilmaisimet,{0}} vaativat yleensä kahden-otoksen tarkkuutta. Kuluttajatuotteet, joissa on piilotetut pitopinnat, teollisuustyökalujen kädensijat ja kustannustehokkaat-hyödykeosat, sietävät usein ylimuovauksen vaihtelua.
Tilavuusskenaariot, joissa "Väärä" valinta on todella oikea
Tasaisen-matematiikan pätee vakaan-tilan tuotantoon. Todelliset ohjelmat noudattavat harvoin vakaan tilan-oletuksia.
Skenaario: Markkinavalidointi ennen sitoutumista
Kulutuselektroniikan startup tarvitsee 2 500 yksikköä testatakseen vähittäismyyntikanavan vastetta ennen sitoutumistaan massatuotannon työkaluihin. Päällemuovaus 4,80 dollaria yksikköä kohden 18 500 dollarin työkaluilla maksaa yhteensä 30 500 dollaria. Kaksi-suihkua 8,20 dollaria yksikköä kohden 72 000 dollarin työkaluilla yhteensä 92 500 dollaria.
Jos tuote epäonnistuu markkinoiden validoinnissa, käynnistys menettää 30 500 dollaria 92 500 dollarin sijaan. Jos tuote menestyy ja skaalautuu 50 000 vuosiyksikköön, he investoivat tuotantovaiheen kahdella-työkalulla ja kirjaavat prototyypin ylimuottityökalut validointikuluiksi.
Tämä vaiheittainen lähestymistapa on taloudellisesti järkevä, kun tuotteen{0}}sopivuus markkinoille on epävarma. Ei ole mitään järkeä, kun volyymiennusteet ovat luotettavia ja tuotteen elinkaari ylittää kaksi vuotta.
Skenaario: Integrointi metalliin
Teollisuuden laitevalmistaja vaatii ylivaletut alumiiniset jäähdytyslevyt moottorin ohjainkoteloihin. Alumiinisubstraatti on CNC-koneistettu erikoistoimittajan toimesta, minkä jälkeen se on muovattu lasilla{1}}täytetyllä nailonilla rakenteellista integrointia varten.
Kaksi{0}}ruiskupuristus ei sovi metallisubstraatteihin. Prosessi on luonnostaan muovista-muoviin-. Päällysmuovaus, tai tarkemmin sanottuna inserttivalu, on ainoa käyttökelpoinen lähestymistapa. Kustannusten vertailulla ei ole merkitystä, koska vaihtoehtoja on vain yksi.
Skenaario: Nykyinen puristinkapasiteetti
Viidellätoista vakioruiskupuristimella varustettu aluemuovaaja saa tarjouspyynnön kahdesta -laukauksesta. Niistä puuttuu pyörivä-levylaite. Vaihtoehtoja ovat: pääomasijoitus kaksi{4}}shot-toimintoon, ulkoistaminen erikoismuovaajalle tai olemassa oleville laitteille suoritettavan päällemuovausvaihtoehdon ehdottaminen.
Tässä muottikoneessa ylimuovaus säilyttää marginaalin, joka muutoin siirtyisi kilpailijalle tai vaatisi pääomapanostuksia. Asiakkaan kannalta laskenta riippuu siitä, pystyykö muovaajan kustannusrakenne kattamaan tehokkuussakon ilman laadullisia kompromisseja.
Mitä tapahtuu, kun kasvat enemmän kuin alkuperäinen prosessivalintasi
Prosessin vaihtamisesta mid{0}}ohjelmasta aiheutuu kustannuksia, jotka eivät näy työkalulainauksissa.
Siirtyminen päällysmuovauksesta kahteen{0}}otteeseen vaatii täydellisen työkalun vaihdon. Olemassa olevaa muottityökaluasi ei voi muokata. Uusien kaksi-ruiskutyökalujen läpimenoaika kestää kahdeksasta neljääntoista viikkoa monimutkaisuudesta riippuen. Siirtymän aikana käytät rinnakkaista tuotantoa tai rakennuksen turvavarastoa.
Validointitaakka moninkertaistuu säännellyillä toimialoilla. Lääketieteellisten laitteiden toimitukset, jotka dokumentoivat ylimuovausprosessin parametrit, vaativat muutoksia, kun prosessityyppi muuttuu. Autoteollisuuden PPAP-asiakirjat on toimitettava uudelleen. Asiakassuunnittelutiimien on-hyväksyttävä uusi tuotantomenetelmä uudelleen.
Olemme nähneet, että ohjelmat kuluttavat 40 dollaria,000+ siirtymäkustannuksia (työkalujen poisto-, validointikulut, tuotantohäiriöt), jotka olisi voitu välttää valitsemalla kaksi-kuvaa aluksi. Alkuperäinen päätös säästää 15 000 dollaria työkaluissa. Korjaus maksoi lähes kolminkertaisen summan.
Älykkäämpi lähestymistapa, kun volyymiennusteet ovat epävarmoja, on valinnaisuuden lisääminen alkuperäiseen ohjelmarakenteeseen. Suunnittele osan geometria sopimaan jompaankumpaan prosessiin. Hyväksy materiaalit, jotka toimivat molemmilla tavoilla. Jos aloitat ylimuovauksella ja laajennat myöhemmin, siirtymisestä tulee työkaluinvestointi suunnittelun tarkistamisen sijaan.
Toimittajan valintasignaalit, jotka ennakoivat ongelmia
Kaikilla kahdella{0}}laukauksella mainostajilla ei ole aitoa asiantuntemusta.
Laitos, jossa on yksi pyörivä-levypuristin ja rajoitettu kaksi-laukaushistoriaa, kokeilee projektiasi. Laitos, jossa suoritetaan kaksi-kuvausta päivässä useiden ohjelmien kesken, on vakiinnuttanut heimotiedon, joka estää romutuksen.
Kysymyksiä, joita kannattaa kysyä ennen työkaluihin sitoutumista:
K: Kuinka monta kaksi{0}}shot-työkalua olet rakentanut viimeisten 24 kuukauden aikana?
V: Jos vastaus on alle viisi, olet todennäköisesti heidän ensimmäisten monimutkaisten ohjelmiensa joukossa.
K: Mikä oli romumääräsi samanlaisissa materiaaliyhdistelmissä tuotantorampin aikana?
V: Välttelevät vastaukset viittaavat siihen, että he eivät seuraa tätä mittaria tai eivät ole ylpeitä tuloksesta.
K: Voitko näyttää validointitiedot vastaavasta -kriittisestä sovelluksesta?
V: Julkaistut tartuntatestitulokset osoittavat teknisen kurinalaisuuden. "Luota meihin, se toimii" tarkoittaa, että prosessikehitys tapahtuu budjetillasi.
K: Omistatko työkalusuunnittelun vai ulkoistatko sen?
V: Monimutkaisen muottisuunnittelun ulkoistavat toimittajat voivat kamppailla vianmäärityksessä tuotantoongelmissa, jotka juontavat juurensa työkalupäätöksiin, joita he eivät ole tehneet.
Lääketieteellisten laitteiden ohjelmat ovat lisätarkastuksia. ISO 13485 -sertifiointi, validoidut mittausjärjestelmät, dokumentoidut prosessiohjaukset ja jäljitettävyysinfrastruktuuri edustavat perusvaatimuksia. Kaksi-lääketieteellistä työtä keskittyy asiantuntijoiden pariin, koska sääntelytaakka suodattaa pois yleiset muotoilijat.
Kestävän kehityksen hankintatiimit alkavat vaatia
Ympäristövaikutusten mittarit ovat siirtymässä markkinointimateriaaleista tarjousten pisteytyskriteereihin.
Kahden-shot-prosessin mukaan materiaalihukkaa on alle 1 %. Molemmat laukaukset tapahtuvat suljetussa järjestelmässä. Juoksuputket ja ruosteet voidaan hioa uudelleen ja ottaa käyttöön. Asemien välisestä osien siirrosta ei synny käsittelyromua.
Päällemuovausjätemäärät vaihtelevat laajemmin riippuen siirtomenetelmästä, käyttäjän käsittelystä ja alustan varastointiolosuhteista. Käsittelystä tai epäasianmukaisesta varastoinnista johtuva saastuminen johtaa tarkastuksessa havaittuihin liitosvaurioihin. Hylättyjä osia ei voida hioa uudelleen, koska ne sisältävät sidottuja moni{2}}materiaalirakenteita.
Konsolidointietu ulottuu muutakin kuin suoraa jätettä. Toissijaisten kokoonpanovaiheiden poistaminen vähentää energiankulutusta, kuljetuspäästöjä ja pakkausmateriaaleja prosessivaiheiden välillä. OEM-valmistajille, jotka rakentavat elinkaariarviointiasiakirjoja tai vastaavat asiakkaiden kestävän kehityksen tuloskortteihin, yhden-prosessin-kaksiosainen valmistus yksinkertaistaa hiilen laskentaa.
Kaikki-sähköiset kaksi-shot-puristimet kuluttavat noin 50 % vähemmän energiaa kuin vastaavat hydrauliset puristimet. Ohjelmissa, joissa virrankulutus vaikuttaa kokonaiskustannuksiin, konetyypillä on yhtä suuri merkitys kuin prosessityypillä.
Päätöskehys: Rehelliset kysymykset ennen tarjouspyyntöä
Kaikkiin tilanteisiin soveltuvan tarkistuslistan sijaan tässä ovat kysymykset, jotka paljastavat todelliset rajoitukset:
Mikä on puolustettava volyymiprojektisi vuosille yhdestä kolmeen?
Jos vuosi-kolmas volyymi voisi realistisesti olla kaksinkertainen tai puolet vuoden-ykkösestä, epävarmuus itsessään on muuttuja. Overmolding voi olla järkevä suojattu sisääntulokohta, vaikka kaksi-taustataloutta näyttäisivät paremmalta paperilla.
Onko materiaaliyhdistelmä todistettu vai kokeellinen?
Vakiintuneisiin pareihin (PP+TPE, PC+TPU) liittyy pienempi kelpuutusriski. Uudet yhdistelmät vaativat testausinvestointeja, jotka siirtävät kannattavuus-laskennan.
Mitä toleranssia sovellus oikeastaan vaatii?
Monet tarjouspyynnöt perivät aiempien tuotesukupolvien toleranssimääritykset arvioimatta uudelleen, vastaako vaatimus nykyistä suunnittelua. Tarvittavaa tiukemmat toleranssit työntää ohjelmia kohti kahta-laukausta, kun päällemuovaus riittää.
Kuka omistaa suunnitteluriskin, jos sidoksen lujuus epäonnistuu kentällä?
Jotkut asiakkaat määrittävät prosessimenetelmän; toiset määrittelevät suorituskykyvaatimukset ja antavat toimittajien valita menetelmät. Jälkimmäinen lähestymistapa siirtää riskin toimittajalle, mikä muuttaa hinnoittelun dynamiikkaa.
Mikä on vaihtokustannukset, jos alkuperäiset oletukset osoittautuvat vääriksi?
Ohjelmat, joilla on säännösten mukainen validointitaakka, pitkät tuotteiden elinkaaret tai rajoitetut vaihtoehtoiset toimittajavaihtoehdot, maksavat korkeampia hintoja ohjelman puolivälissä tehdyistä{0}}korjauksista.
Mitä olemme oppineet suorittamalla molempia prosesseja
ABIS käyttää kahta{0}}shot-kennoa perinteisen ylimuovauskapasiteetin ohella. Emme kannata yhtä prosessia, koska se on kaikki mitä teemme.
Kaksi{0}}työmme keskittyy lääkinnällisiin laitteisiin, autojen sisustuskomponentteihin ja kulutuselektroniikkaan, missä tarkkuus, sidosten eheys tai volyymitalous oikeuttavat työkaluinvestoinnin. Päällemuovaustyömme palvelee metalli-teräsovelluksia, prototyyppiohjelmia ja pienempien-volyymien tuotantoa, jos prosessi sopii kaupallisiin vaatimuksiin.
Asiakkaat, jotka saavat eniten lisäarvoa teknisistä arvioinneistamme, ovat ne, jotka tuovat meille geometria- ja suorituskykytiedot ennen kuin lukitsevat prosessioletukset. Rajoituksia, joiden pitäisi ohjata prosessien valintaa, ovat usein vaatimusasiakirjoissa, jotka eivät saavu hankintatiimiin ennen kuin tarjouspyyntövastaukset tulevat väärin kohdistetuina.
Jos arvioit toimittajia kaksi{0}}materiaaliohjelmaa varten ja haluat teknisen arvion siitä, mikä prosessi sopii tiettyyn geometriaan, materiaalivaatimuksiin ja tilavuusskenaarioosi, suoritamme analyysin. Lataa suunnittelutiedostosi, jaa kohdemääräsi ja määritä tärkeät suorituskykyvaatimukset. Kerromme, mikä lähestymistapa on järkevä, miltä realistinen kustannusrakenne näyttää ja sopiiko ohjelma tuotantokykyymme.
Kaikki projektit eivät sovi myymäläämme. Mutta jokainen hanke hyötyy siitä, että lähdetään lainaamaan oikealla prosessilla, joka on jo tunnistettu.