Хийн хуурайлтын үйлдвэрлэлийн зардлын задаргаа: Эцсийн үнийг нь юу нөлөөлөх вэ?

Хийн шахагт материалаар сонголт ба смолтын өртөг

Ердийн термопластик ба тэдгээрийн үнийн хязгаар: ABS, поликарбонат, найлон

Хийн шахагт хийх ажиллагааны хувьд материал болон өртөг нь ерөнхийдөө үйлдвэрлэгчдийн нийт зардалд ойролцоогоор 30-50 хувийг эзэлдэг. Энэ салбарт хамгийн их ашиглагддаг пластик материалынууд бол килограммд 1.50-3 долларын хооронд үнэтэй ABS пластик, килограммд ойролцоогоор 3-5 доллар, мөн найлоны үнэ килограммд 2.75-4.25 долларын хооронд байдаг. Эдгээр материалууд өдөр бүр ихэнх үйлдвэрлэлийн шугамыг гүйцэтгэж байдаг. Ердийн зориулалтын хэрэглээнд полипропилен (PP) зэрэг хямд материалууд килограммд 1.50 доллар доорох үнтэй байдаг тул төсөв хязгаарлагдмал үйл ажиллагаануудад хамгийн тохиромжтой сонголт болдог. Гэсэн хэдий ч нарийн шаардлага дээрх шинж чанарууд, жишээ нь цацрагийн эсэргүүцэл эсвэл галын эсэргүүцэл шаарддаг бол үнэ маш хурдан өсдөг. Ийм нэмэлт шинж чанартай инженерийн зэрэглэлийн материалуудын өртөг нь Cavity Mold зэрэг салбарын эх сурвалжид үндэслэн 15%-с 35% хүртэл нэмэгддэг.

Материалын сонголтонд гүйцэтгэл болон өртгийн харьцаа

PEEK шиг өндөр гүйцэтгэл бүхий смолтууд нь килограммд ойролцоогоор 100-150 амтын долларын өртөгтэй байдаг бөгөөд энгийн найлонтай харьцуулахад дулаан тэсвэрт чанар нь ойролцоогоор гурваас тав дахин илүү сайн байдаг. Гэсэн хэдий ч ийм материалууд нь онгоцны хэсгүүд шиг гэмтэл гарах боломжгүй маш чухал хэрэглээнд л ашиглахад л ашгийн хувьд үнэ хариулдаг. Материалын заавруудаас авсан мэдээллийг судалбал, машин үйлдвэрлэгчид металл хайлшийг шилэн ширмээр бэхэлсэн полиамидтай солиход деталь бүрээс 12-18 цент хэмнэдэг байна. Сонирхолтой нь энэ өртгийн бууралт эхлээд байхад ч бат бөх чанар нь 80 мегапаскалийн хязгаар хүртэлх рууны чанартай байдаг тул эдгээр деталиуд хангалттай найдвартай гүйцэтгэлийг зогсолтгүй хангаж чаддаг. Тиймээс өртгийг ихээр шахалгүйгээр найдвартай гүйцэтгэл хэрэгтэй үйлдвэрлэгчдийн хувьд эдгээр нь функциональ болон эдийн засгийн хувьд бодитой ашиг орлоготой байдаг.

Смолын үнийн хэлбэлзэл ба урт хугацааны үйлдвэрлэлийн төсөвт нөлөөлөх нь

2020–2023 оны хооронд нефтийн үнэ өөрчлөгдсөн нь смолтын өртөгт жил ирэх тутамд 19% хувийн хэлбэлзэл үүсгэсэн бөгөөд ABS-ийн үнэ 2022 оны II улиралд килограммд 3.75 ам.долларт хүрч пик болсон. Энэ хэлбэлзэлийг бууруулахын тулд үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн дараах арга хэмжээ авдаг:

• Жилийн материал хэрэгцээний 60–70%-ийг тогтмол үнэтэй гэрээгээр баталгаажуулдаг
• Бүрэлдэхүүн хэсгийн 20%-д солих боломжтой материал хэрэглэдэг
• Зөвшөөрөгдөх тохиолдолд дахин боловсруулсан материал (15–25% цэвэрлэгдсэн агууламж) ашигладаг

Туршлагын жишээ: Их хэмжээний үйлдвэрлэлд материаллын өртгийн харьцуулалт

Хэрэглээний электрон барааны 1,000,000 нэгжтэй төслөөс стратегийн смолт сонголт нь төсөвт ямар нөлөө үзүүлэхийг харуулсан:

OEM нь шийдвэрч үүрэгтэй хиймэл бүрхүүлүүдэд ABS ашигласнаар жилдээ 210,000 ам.доллар хэмнэсэн бөгөөд халуунд мэдрэг деталиудад премиум төрлийн PC-г хадгалж эхэлсэн.

Хиймэл бүрхүүлийн загварчлал, хэрэгсэл болон хөндийн тохируулга

Эхний үеийн хэрэгслийн зардал: Ган, цагаан тугалга болон премиум чанарын хиймэл бүрхүүлийн материал (P20, H13, S136)

Хийцийн загварын зардал нь инжекцийн хэвтэлтийн үйл ажиллагааны нийт зардлын ойролцоогоор 15-35 хувийг эзэлдэг бөгөөд хэрэглэсэн материал нь хэвний амьдралын хугацаа болон цаг хугацааны туршид нарийвчлалыг хадгалах чухал хүчин зүйл болдог. Цайны гангаар хийсэн хэвүүдийн үнэ ихэвчлэн хорин мянгаас нэг зуу мянга доллар хүртэл хэлбэлзэх бөгөөд тэдгээр нь сая гаруй нэгжийг үйлдвэрлэхэд зориулагдсан байдаг ч үүнийг үйлдвэрлэхэд бусад сонголтуудтай харьцуулахад илүү их цаг хугацаа шаардлагатай. Харьцангуй цөөн тооны буюу туршилтын загварыг үйлдвэрлэх тохиолдолд найм мянгаас гучин мянга долларын хооронд үнэтэй хөнгөн цагаан хэвүүд илүү тохиромжтой байдаг, ялангуяа хэрэв төлөвлөсөн үйлдвэрлэлийн хэмжээ тавин мянгаас доош байвал илүү сайн ажилладаг. Хэт их элэгдэлтэй деталуудыг үйлдвэрлэх үед үйлдвэрлэгчид ихэвчлэн хүнд нөхцөлд маш сайн ажилладаг H13 зэрэг тусгай ангийн цайны ганг илүүд үздэг.

Материалын хувьд хэвний амьдралын хугацаа болон засвар үйлчилгээний авч үзэх зүйлс

Нэг цөмт ба олон цөмт форм: Эхний зардал, нэг бүрийн үр ашгийг тэнцвэржүүлэх

Олон цөмт формууд нэгжийн өртгийг 40–60% бууруулдаг ч илүү их анхны хөрөнгө оруулалт шаарддаг. 100,000 ширээс дээш захидалд судалгааны дүгнэлтээр 8 цөмт тохиргоо нэг цөмт хувилбараас хэрэгсэлийн зардлыг 70% хурдан ногдуулдаг.

Шинэлэг бүтээл: Бага хэмжээний цацлагаар хийх формд 3D хэвлэсэн загвар

Өндөр температурт орших полимерийн шинэчлэл нь 500-аас доош нэгжийн серийн 3D хэвлэсэн форм хэрэглэх боломжийг олгож байна. Эдгээр формууд CNC-боловсруулсан хөнгөн цагаан формтой харьцуулахад удирдлагын хугацааг 60–80%-иар бууруулдаг бөгөөд индустрийн тайлангууд Fictiv-ийн мэдээллээр прототипын зэрэглэлийн ABS деталуудын хувьд зардлыг хамгийн ихдээ 85% хүртэл бууруулж чаддаг гэж зааж байна.

Үйлдвэрлэлийн хэмжээ ба нэгжийн үйлдвэрлэлийн өртөгийн хамаарал

Цацлагаар хийх технологийн нэгжийн өртөгт эзлэх хэмжээний нөлөө

Компаниуд илүү их хэмжээний деталь үйлдвэрлэх тусам нэгжийн өртөг буурдаг, учир нь эдгээр тогтмол зардал бүх үйлдвэрлэсэн нэгжүүдэд тарж харагдана. Ингэж бодоорой: нэг л деталь үйлдвэрлэхээс 1000 деталь үйлдвэрлэх түвшинд шилжих нь ихэнх тохиолдолд нэгжийн өртгийг ойролцоогоор 90%-иар бууруулдаг. Яагаад гэвэл форм үүсгэх, машин тоног төхөөрөмжийг тохируулахад зарцуулсан мөнгө маш олон бүтээгдэхүүнд хуваагддаг. Хийн шахмал аргаар огтлолт хийх технологи нь томоохон хэмжээний хэрэгцээтэй үед илүү үр дүнтэй ажилладаг ч 5000-аас доош нэгжтэй жижиг багцаар үйлдвэрлэх нь ихэвчлэн масс үйлдвэрлэлтэй харьцуулахад гурваас тав дахин илүү өртөгтэй байдаг. Энэ өртгийн зөрүү нь захидалт ба стандарт үйлдвэрлэлийн аргын хооронд сонголт хийх бизнесийн хувьд маш ихээр нэмэгддэг.

Үйлдвэрлэлийн насан туршид формийн зардлыг жигнэх

Ган форм нь ихэвчлэн анхдагчаар алюминий формны үнээс дөрвөөс зургаан дахин илүү үнэтэй байдаг бөгөөд тэдгээрийн үнэ дунджаар $25,000 орчим байдаг бол алюминий форм нь зөвхөн $5,000 байдаг. Гэсэн хэдий ч энд гол онцлог нь ган форм нь солих шаардлагатай болохоор 50 дахин илүү удаан үлдэх чадвартай байдагт оршино. 100,000 ширхэгийн үйлдвэрлэлийн циклд хандахад тооцоо өөрөөр гардаг. Ган форм ашиглан үйлдвэрлэсэн нэг детальд хэрэгсэл хэрэгсэл хангамжийн зардал ойролцоогоор 25 цент болж тооцогдох бол алюминий форм нэг детальд $2.50 хүртэлх зардал үүсгэдэг. Хүлээгдэж буй үйлдвэрлэлийн хэмжээтэй тохирох материал сонгох нь маш чухал юм. Мэргэжлийн туршлагаас үзэхэд үйлдвэрлэлийн хэмжээ ойролцоогоор 75,000 ширхэгээс давах үед анхдагч өндөр хөрөнгө оруулалт хийсэн ч гэсэн ихэнх үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд ган форм сонгосон нь санхүүгийн хувьд илүү ашигтай болдог.

Ашиг орлогын шинжилгээ: Их хэмжээний үйлдвэрлэлд ган формийг баталгаажуулах

*5 форм солих шаардлагатай
Ашиг хохирлын цэг нь ихэвчлэн 40,000 ба 60,000 нэгжийн хооронд байх бөгөөд түүнээс хойш ган форм нь эзэмших зардлыг 18–22% -иар бууруулдаг. 100,000-аас дээш нэгж шаарддаг хэсгүүдийн хувьд гангуудын тэсвэрт чадал нь зогсох цагийг багасгаж, чанарыг тогтвортой байлгаж өртгийн давуу талыг оправдан болгодог.

Хэсгийн нарийн төвөгтэй байдал, үйлдвэрлэлд зориулсан загварчлал (DFM) ба мөчлөгийн хугацаа

Нарийн төвөгтэй геометрүүд хэрхэн форм болон үйлдвэрлэлийн өртгийг нэмэгдүүлдэг вэ

Инжекцийн хэвтэлт хийх үед доош чиглэсэн хэсгүүд, зузаан ханатай буюу нарийн загварууд нь ихэвчлэн үйлдвэрлэлийн зардлыг агуулж, зарим тохиолдолд 40%-иар нэмэгдүүлдэг. Ийм нарийн бүтэц бүхий деталиуд нь ихэвчлэн хатуу болгосон цувдын хэв шаарддаг тул эдгээр хэвний өртөг нь ихэвчлэн $15,000-с $80,000 хүртэл хэлбэлзэх бөгөөд энэ нь энгийн деталиудад зориулсан хялбар хэрэгслээс ойролцоогоор хоёр дахин илүү өртөгтэй байдаг. 2021 онд хийгдсэн судалгаагаар тодорхойлбол, ийм нарийн бүтэц бүхий таван буюу түүнээс дээш шинж чанартай деталиудыг үйлдвэрлэхэд 22% илүү их цаг зарцуулдаг бөгөөд энэ нь хэвэндээ хангалттай хөргөгдөж, гэмтэлгүй гаргагдахад нэмэлт цаг шаардлагатай байдаг. Энэ нэмэлт цагийн зардал нь үйлдвэрлэлийн бүх түвшинд илүү өндөр зардалд хүргэдэг.

Инжекцийн хэвтэлтийн зардлыг бууруулахын тулд үйлдвэрлэлд тохируулах дизайн (DFM)

Үйлдвэрлэлд тохируулах дизайн (DFM) зарчмыг эрт үеэс хэрэгжүүлснээр үйлдвэрлэлийн зардлыг 15–30% хүртэл бууруулах боломжтой. Гол стратегийн арга замууд:

• Ханын зузаан ижил байх (ихэнх термопластикуудад 2.5–3 мм нь хамгийн тохиромжтой)
• Талын налалтыг оновчтой болгох замаар доошоо нарийсах хэсгүүдийг хамгийн бага байлгах (тал тус бүрд 1–2°)
• Сийрэгийн өргөнийг хажуугийн ханын зузааны 40–60% хэмжээнд стандартчлах

Судалгаагаар харуулбал, эмнэлгийн багаж төхөөрөмж шиг нарийвчлал сайтай салбарт техникийн үйлдвэрлэлийг бодолцсон загварчлал дахин тохируулгын 73%-ийг урьдчилан сэргийлдэг.

Загварын нарийн төвөгтэй байдлын өртөгт нөлөөлөх

Тохиолдол: Циклийн хугацааг 30%-иар бууруулахын тулд хаалганы хэсгийг дахин зохион байгуулах

DFM-ийн үр ашигийг сайжруулах замаар хэрэглээний электроник үйлдвэрлэгч циклийн хугацааг 48 секундээс 34 секунд болтол бууруулсан:

1. Хавтасны үргэлжлэл: 1.2–4.1 мм-ээс 2.8 мм ±0.3 мм болгон стандартчилсан
2. Савны загварчлал: Суурийн зузааныг 1.5 мм-ээс 2.2 мм болтол нэмэгдүүлсэн
3. Гейтийн байршил: Ирмэгээр орох системээс диафрагмын гейтийн систем рүү шилжүүлсэн

Энэ дахин зохион байгуулалт нь IEC 60529 IP67 усны шаардлага хангасан үед суналтын тэмдгийг арилгаж, жилд 10 сая ширхэг нэгжийн нийлүүлэлтэд 286,000 ам.доллар хэмнэсэн.

Үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дүрслэх шаардлагатай тэнцвэржүүлэх

VDI 27 стандартад заасны дагуу бүтээгдэхүүнд гадаргын боловсруулалт хийх нь тодорхойлсон зүйлсийг илүү сайхан харагдуулах болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь EDM машинд нэмэлт ажил хийх шаардлагатай тул зардалд нөлөөлдөг. Элекро-эрчим хүчний машинд нэмэлт ажил хийх шаардлагатай тул загварын өртөг 18-25 хувийн хооронд нэмэгддэг. Саяхан нэг томоохон автомашины хэсгийн үйлдвэрлэгч харагдах хэсэгтээ л цэвэрхэн гадаргын боловсруулалт хийж, харагдахгүй газарт SPI B1/B2 гадаргуугийн боловсруулалтыг хадгалсан байдлаар зардлаа ойролцоогоор 22% бууруулсан. Бодит туршилтын үр дүнг харвал, бидний татам гэж үздэг дизайн элементүүдийн ойролцоогоор гурван хоёр нь үйлдвэрлэлд тохиромжтой байдал (Design For Manufacturability) шалгалтыг давбал хэрэглэгчдэд ихээхэн чухал биш байдаг. Ихэнх худалдан авагчид зүйлс зөвхөн жигд ажиллаж байвал гадаад харагдац бага зэрэг ялгаатай байснаас анхаарахгүй байдаг.

Үйл ажиллагааны үр ашгийг сайжруулах: Раннерийн систем, тоног төхөөрөмж ба автоматжуулалт

Хүйтэн раннер vs Халуун раннерийн систем: Зардлын болон материал алдагдлын хувьд нөлөө

Хийц тулгах арга нь үнэндээ ямар төрлийн урсгалын системийг сонгохдоо ихэвчлэн хамаардаг. Хүйтэн урсгалын систем нь анх гарахад харьцангуй хямд байдаг бөгөөд эхний шатанд нь зургаан мянгаас хорин мянга доллар хүртэл зарцуулдаг. Энэ нь жижиг парти, прототипын нийлүүлэлтэнд тохиромжтой ажилладаг ч цикл бүртээ материал нь 15-40 хувь хүртэл алдагддаг. Халуун урсгалын систем нь халаагчийн тусламжтайгаар бүх зүйлийг дулаан байлгаж, ийм замаар хаягдалын хэмжээг зөвхөн хаалттай системд 5 хувь доор бууруулдаг. Гэсэн хэдий ч халуун урсгалын системд анхны хөрөнгө оруулалт хийх нь илүү их байх шаардлагатай бөгөөд ерөнхийдөө гурван зуунаас нэг зуун мянга доллар ба түүн дээш болдог. Гэхдээ томоохон хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг компаниудад эдгээр систем нь хугацаа өнгөрөх тутамдаа ашиг орлогыг нэмэгдүүлж, смолтын зардлыг хэмнэх, үйлдвэрлэлийн циклийг хурдасгах зэрэг олон давуу талыг олгодог.

Нарийвчлал ба томоохон хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд халуун урсгалын системийг хэзээ ашиглах вэ

Халуун сувгийн систем нь нарийн тусгаарлалт шаардсан (±0.002") ба найлон, ABS шиг дулааны ууршилд илүүтэй материалд тохиромжтой юм. 2023 оны салбарын шинжилгээний дагуу 50,000-аас дээш нэгжтэй партид халуун сувгийн систем ашигласнаар циклийн хугацааг 18–22% багасган, илүү сайн гарцыг хангаж, нэмэлт үйлдвэрлэлийг багасгах замаар инструментийн өндөр зардлыг оправдан болгодог.

Мэдээллийн шинжилгээ: Халуун сувгийн систем ашигласнаар материал 15–30%-иар хэмнэнэ

Тохиолдол судалгаа нь олон цөвт системд харьцуулахад халуун сувгийн систем нь материаллаг зардлыг 15–30% хүртэл бууруулдаг гэж баталжээ. Нэг сая нэгжийн автомашин хэсгийн захидалд энэ нь жилд 220,000 ам.долларын смолины хэмнэлтэд хүргэсэн байна — полимерийн үнийн хэлбэлзэлтэй үед энэ чухал давуу тал юм.

Тоног төхөөрөмж, хөдөлмөрийн зардал: Автомжуулалт, робот мэх, пресийн хэмжээ

Автомжуулалт нь шахах формын зардлын бүтцийг дахин боловсруулдаг:

• Роботоор деталийг авч гаргах нь тасралтгүй үйлдвэрлэлд хөдөлмөрийн зардлыг 40–45% бууруулдаг
• Зөв прессийн хэмжээ сонгох нь энерги алдагдлыг саатуулдаг. Дунд зэргийн деталуудыг 500 тонны машинаас бага чадлын 300 тонны пресс дээр хийхэд деталь бүрт 28%-иар цахилгаан хэмнэдэг.

2024 оны үйлдвэрлэлийн үр ашгийн тайлангийн мэдээгээр автомжуулсан чанарын шалгалт хэрэглэсэн үйлдвэрүүд дутуу чанартай деталыг 92%-иар бууруулж, давтан засварлах зардлыг мянган нэгж тутамд 18 ам.доллароор хэмнэсэн талаар заасан.