Kaip medžiagų atliekos varo CNC detalės kainą – ir kurie projektavimo sprendimai jas mažina

Ar žaliavų atliekos yra pirmos eilės kaštų veiksnys jūsų daliai?

CNC apdirbimas yra imamasis: detalė prasideda kaip blokas ar strypas, ir viskas, kas nėra detalė, nupjaunama². Ta pašalinta medžiaga – drožlės, pjūkleliai, skeveldros ir likutinis ruošinys – buvo sumokėta ir niekada nepasiekia kliento, todėl jos mažinimas žemina žaliavų kaštus, energijos suvartojimą ir šalinimo darbą⁶.

Medžiagų kaštai apdirbime apibūdinami kaip ruošinio kaštai minus drožlių vertė – todėl tarpas tarp jūsų perkamo ruošinio ir siunčiamos detalės yra skaičius, kuris svarbus¹³. Koks didelis tas tarpas, priklauso nuo detalės.

Mažos serijos apdirbtoms detalėms su sudėtinga geometrija gatavos detalės masės ir pradinės medžiagos masės santykis nurodomas 5:1 ar blogesnis, ir tos švaistomos medžiagos kaštai veikia mažos serijos ekonomiką labiau nei didelės apimties gamybą, kur medžiagų efektyvumas gali būti inžineriškai tobulinamas laikui bėgant².

Nurodyti medžiagų panaudojimo diapazonai apdirbimą stato ties 20-80 %, prieš 70-90 % kaltinimui ir 40-95 % liejimui^{13 23} (tiekėjo nurodytas skaičius). Jūsų sprendimui praktinis klausimas – kiek jūsų ruošinio tampa drožlėmis.

Jei jūsų detalė yra paprasta prizminė forma, pjaunama iš plokštės su mažai pertekliaus, atliekos yra smulkmeniška eilutė, ir likusi šio straipsnio dalis verta riboto dėmesio. Jei jūsų detalė sudėtinga ir mažos serijos, buy-to-fly tarpas yra ten, kur projektavimo pastangos atsiperka.

Nė vienas šio rinkinio šaltinis neduoda medžiagų kaštų už kg ar atliekų atgavimo vertės už kg, todėl kaštų poveikio iš šių skaičių apskaičiuoti negalima – paprašykite tiekėjo pakainoje ruošinio dydžio ir gatavos masės ir sulyginkite juos.

Rinkitės pradinį ruošinį, kuris pašalina mažiausiai medžiagos

Kadangi medžiagų kaštai yra ruošinio kaštai minus drožlių vertė, pigiausias ruošinys yra tas, kurio perteklius virš gatavos detalės mažiausias¹³.

Beveik gatavos formos (near-net-shape) pradinė medžiaga – ruošinys, prasidedantis arčiau gatavos geometrijos – mažina medžiagų atliekas, ir forma svarbi: strypas tekintoms detalėms, tinkamas plokštės storis plokštiems komponentams ir minimaliai pertekliniai ruošiniai (billets) sudėtingoms apdirbtoms detalėms visi mažina medžiagų kaštus už gatavą vienetą². Du įpročiai veikia prieš tai.

Per didelis ruošinys perkamas, nes jis yra lentynoje arba nes brėžinio apimtis buvo suapvalinta aukštyn, ir kiekvienas papildomas milimetras tampa drožlėmis^21,26. Nestandartiniai ruošinio dydžiai verčia pirkti dydį, kurio detalė neprašo.

Detalės orientacijos suderinimas su dažniausiais ekstruzijos, plokštės ar strypo dydžiais supaprastina paruošimą ir mažina perteklių, už kurį mokate²⁶. Nurodydami ruošinį, paprašykite tiekėjo pakainuoti artimiausią standartinį dydį, kuris vis dar turi gatavą apimtį, ir patikrinkite, ar kitas lydinys ar būsena (temperas) galėtų atitikti stiprio ar korozijos reikalavimą mažesniais apdirbimo kaštais²⁶.

Šaltiniai nekvantifikuoja, kiek šie pakeitimai taupo, todėl kryptį traktuokite kaip patikimą, o dydį – kaip tai, ką reikia patvirtinti pakainoje.

Išdėstykite kelias dalis lapa arba konsoliduokite gabalus į vieną komponentą

Nesting programinė įranga patalpina kelias dalis ant vieno lapo maksimaliam medžiagų panaudojimui, protingai sudėdama gabalus ir mažindama atliekas⁸. Detalių konsolidacija atakuoja tą pačią atlieką iš kitos pusės: kelių gabalų sujungimas į vieną komponentą pašalina medžiagą ir apdirbimo laiką, kurį kiekvienas atskiras gabalas būtų suvartojęs⁸.

Du nepriklausomi leidėjai nurodo, kad optimizuotas išdėstymas ir medžiagų panaudojimo strategijos mažina atliekų išlaidas^8,14. Nesting nėra automatiškai vertas.

Jis atsiperka, kai jūsų dalys plokščios, pjaunamos iš lakšto ar plokštės ir gaminamos kiekiais, kurie užpildo lapą. Jis mažai duoda vienai didelai daliai, kuri jau užima didžiąją ruošinio dalį, arba tekintoms dalims, pjaustomoms iš strypo, kur geometrija nesideda plytelėmis.

Detalių konsolidacija turi savo ribą: gabalų sujungimas prideda charakteristikų ir gali apsunkinti apdirbimo maršrutą, todėl taupymas yra medžiagoje ir surinkimo laike, ne būtinai ciklo laike⁸. Prieš įsipareigodami, paklauskite, ar surinkimo dalys galėtų būti sujungtos į vieną, ir ar dirbtuvė išdėsto kelias dalis lapo, ar pakainuoja kiekvieną iš savo ruošinio^8,26.

Nė vienas šaltinis nekvantifikuoja panaudojimo patobulinimo ar kaštų taupymo iš nesting, todėl atsakymas ateis lyginant pakainas, o ne iš paskelbtos procentinės dalies.

Lyginkite medžiagų formas pagal panaudojimą ir įrankius prieš prašydami pakainų

Beveik gatavos formos rodo didesnį nurodytą medžiagų panaudojimą ir mažiau apdirbimo nei pjovimas iš monolito, bet jos neša įrankių kaštus ir, investiciniam liejimui, ilgesnį terminą^13,18. Žemiau esantys panaudojimo ir įrankių skaičiai yra nurodyti diapazonai, varijuojantys pagal procesą ir projektą, todėl naudokite juos formoms atrinkti, o ne kainai prognozuoti¹³.

Investicinis liejimas taip pat gali sujungti kelias dalis į vieną liejinį, kas mažina ir medžiagų atliekas, ir apdirbimo laiką, bet jam reikia įrankių ir proceso plėtros, ir jis nėra idealus labai mažiems kiekiams ar dažnai kintantiems projektams¹⁸.

Liejimo perteklinė medžiaga iš liejimo kanalų ir keltuvų (risers) paprastai gali būti vėl išlydyta ir panaudota, kas dar labiau didina jos medžiagų efektyvumą⁷.

Ar jūsų apimtis pagrindžia near-net įrankius?

Įrankių investicija atsiperka tik tada, kai ji paskirstoma pakankamai vienetų, o nurodyti apimčių juostos aštriai skiriasi pagal procesą, todėl apimčių juosta atrinkinėja procesą, o ne atvirkščiai^4,19. Tai nurodytos atrankos diapazonai, o ne privalomieji standartai, ir nė vienas šio rinkinio šaltinis neduoda apimties slenksčio kaltinimo įrankiams¹⁹.

Investicinis liejimas tinka mažiui–vidutiniam metiniam kiekiui ir nėra idealus labai mažiems kiekiams ar dažnai kintantiems projektams¹⁸. Štampavimo liejimo (die casting) pradinė štampo įrankių investicija reikšminga, bet tampa ekonomiška, kai paskirstoma dideliems gamybos kiekiams⁴.

Liejimas duoda masto ekonomiją, kai projektas užbaigtas ir nepolinkis į dažnus pakeitimus⁷.

Nustatykite nuokrypius ir apdailą tik ten, kur funkcijos reikia

Griežti nuokrypiai, GD&T santykiai ir ataskaitų reikalavimai prideda apdailos etapų ir kontrolės darbų – tai kokybės kaštai virš apdirbimo, už kurį jau mokate²¹. Valdiklis – taikyti griežtus nuokrypius tik funkciniams elementams ir apibrėžti priėmimo metodą, kad dirbtuvė negaištų tikslumo paviršiuose, kuriems jo nereikia²¹.

Vienalaikis matmenų ir nuokrypių projektavimo metodas sumažino gamybos kaštus maždaug 22 % viename bandomajame atvejyje ir leido laisvesnes nuokrypių klases (IT4 iki IT7), suderinamas su praktine gamybos galimybe¹⁶. Tas skaičius ateina iš vieno atvejo tyrimo, todėl traktuokite jį kaip krypties iliustraciją, o ne tikėtiną taupymą.

Mechanizmas tas, kad laisvesnės klasės mažina apdirbimo sudėtingumą – tai yra ten, kur slypi kaštai¹⁶. Prieš išleisdami brėžinį, pažymėkite kritinius elementus ir palikite standartinius nuokrypius likusiai daliai, ir patikrinkite, ar kuris nors matmuo nenurodytas griežčiau nei ±0.05 mm vien dėl numatytojo šablono, o ne funkcinio poreikio²⁶.

Nė vienas šio rinkinio šaltinis nekvantifikuoja leistino nuokrypio ar paviršiaus apdailos poveikio būtent medžiagų atliekoms, todėl taupymas čia yra apdirbimo ir kontrolės laike, o ne ruošinyje.

Prieš įfiksuodami medžiagos nurodymą, patikrinkite sekamumo, kontrolės ir terminų reikalavimus

Reguliuojamuose taikymuose medžiagų sekamumas ir AS9100D/ITAR dokumentacija prideda proceso ir dokumentacijos naštą, galinčią veikti medžiagos pasirinkimą ir kainą²³. Projektavimo sprendimai užfiksuoją 70-80 % detalės bendrųjų gyvavimo ciklo kaštų dar prieš prasidedant apdirbimui, todėl ankstyva DFM peržiūra, identifikuojanti geometrijos, nuokrypių ir medžiagų pakeitimus, yra pigiausia vieta juos atlikti^{23 13} (tiekėjo nurodytas skaičius).

Ilgi gamybos terminai ar minimalūs užsakymo kiekiai gali padaryti mažas partijas labai brangiomis net tada, kai medžiaga popieriuje prieinama, todėl patvirtinkite formos terminą ir MOQ prieš įsipareigodami²⁶.

Kur šaltiniai nesutaria arba nutyla

Žemiau esantys skaičiai yra tie, kuriuos pirkėjas labiausiai linkęs kartoti tarsi būtų sutvarkyti. Tai nurodyti diapazonai iš tiekėjo lygio šaltinių, ir įrankių diapazonai persidengia tarp procesų, todėl patikrinkite eilutę, taikytiną jūsų daliai, o ne cituokite diapazoną kaip taisyklę¹³.

Nė vienas šio rinkinio šaltinis neduoda medžiagų kaštų už kg, atliekų atgavimo vertės už kg ar kvantifikuoto kaštų už detalę poveikio iš atliekų, todėl nė vienas aukščiau aptartas taupymas negali būti užfiksuotas kaip skaičius^2,6,13.

What the sources do not establish

• Nė vienas šaltinis nepateikia medžiagų kaštų už kg ar atliekų atgavimo vertės už kg, todėl kiekybinis ryšys tarp atliekų ir bendrųjų detalės kaštų negali būti apskaičiuotas.
• Nė vienas šaltinis nekvantifikuoja medžiagų ar kaštų taupymo iš konkrečių projektavimo pakeitimų, tokių kaip near-net ruošinys, nesting ar detalių konsolidacija.
• Nė vienas šaltinis neduoda lyginamųjų gamybos terminų skaičių pagal medžiagų formą (strypas, plokštė, kaltinys, liejinys).
• Nė vienas šaltinis nepateikia apimties slenksčio kaltinimo įrankių ekonomiškumui.
• Nė vienas šaltinis nekvantifikuoja leistino nuokrypio ar paviršiaus apdailos poveikio būtent medžiagų atliekoms.
• Nė vienas šaltinis nenurodo bandomųjų mėginių ar sertifikavimo reikalavimų, keičiančių medžiagos pasirinkimą ar atliekas.
• Nė vienas šaltinis neduoda tipinių minimalių užsakymo kiekių pagal medžiagų formą.
• Nė vienas šaltinis neaptaria atliekų atgavimo vertės ar perdirbimo pajamų kaip kaštų kompensacijos.