Kako odpad materiala poganja ceno CNC kosa — in katere projektne odločitve jo znižajo

Je odpad surovca gonilo stroška prvega reda za vaš kos?

CNC obdelava je odstranjevalna: kos začne kot blok ali palica in vse, kar ni kos, se odreže². Ta odstranjeni material — ostružki, piline, ostanki in preostanek polizdelka — je bil plačan in nikoli ne prispe do stranke, zato njegovo znižanje zniža strošek surovca, porabo energije in navor odlaganja⁶.

Strošek materiala pri obdelavi je označen kot strošek polizdelka minus vrednost ostružkov, zato je vrzel med polizdelkom, ki ga kupite, in kosom, ki ga pošljete, številka, ki šteje¹³. Kolikšna je ta vrzel, pa je odvisno od kosa.

Za kose malih serij z zapleto geometrijo je razmerje med težo končanega kosa in začetno težo materiala poročano pri 5:1 ali slabše, in ta odpad materiala bolj prizadene ekonomijo malih serij kot proizvodnjo velikih serij, kjer je materialno učinkovitost mogoče z leti načrtovati².

Poročani razponi izkoristka materiala postavljajo obdelavo na 20-80%, proti 70-90% pri kovanju in 40-95% pri litju^{13 23} (podatek, poročan s strani dobavitelja). Za vašo odločitev je praktično vprašanje, koliko vašega polizdelka postane ostružki.

Če je vaš kos preprosta prizmatična oblika, rezana iz pločevine z malo odvečka, je odpad manjša postavka in preostanek tega članka vreden omejen napor. Če je vaš kos zapleten in male serije, je vrzel buy-to-fly tam, kjer se projektni napor izplača.

Noben vir v tej množici ne podaja stroška materiala na kg ali vrednosti vračila ostružkov na kg, zato vpliva na strošek iz teh številk ne morete izračunati — prosite dobavitelja za velikost polizdelka in težo končanega kosa v ponudbi ter ju primerjajte.

Izberite začetni polizdelek, ki odstrani najmanj materiala

Ker je strošek materiala strošek polizdelka minus vrednost ostružkov, je najcenejši polizdelek tisti, katerega odveč nad končanim kosom je najmanjši¹³.

Near-net začetni material — polizdelek, ki se začne bližje končani geometriji — zniža odpad materiala, oblika pa šteje: palica za stružene kose, primerna debelina pločevine za ravne komponente in minimalno odvečni gredici za zapletene obdelane kose vsi znižajo strošek materiala na končan kos². Dve navadi delujeta proti temu.

Prevelik polizdelek se kupi, ker je na polici ali ker je bila ovojnica risbe zaokrožena navzgor, vsak dodaten milimeter pa postane ostružki^21,26. Nestandardne velikosti polizdelkov vas prisilijo kupiti velikost, ki ni tista, ki jo kos potrebuje.

Poravnava usmerjenosti kosa z običajnimi velikostmi iztiskov, pločevine ali palice poenostavi pridobivanje in zniža odveček, ki ga plačate²⁶. Ko predpišete polizdelek, prosite dobavitelja, naj ponudi najbližjo standardno velikost, ki še vsebuje končano ovojnico, in preverite, ali bi druga zlitina ali stanje utrjevanja izpolnilo zahtevo po trdnosti ali koroziji pri nižjem strošku obdelave²⁶.

Viri ne kvantificirajo, koliko katera od teh sprememb prihrani, zato smer obravnavajte kot zanesljivo in velikost kot nekaj, kar potrdite v ponudbi.

Gnezdite več kosov na ploščo ali združite kose v eno komponento

Programska oprema za gnezdenje postavi več kosov na eno ploščo, da maksimizira izkoristek materiala, pametno zlaganje kosov pa zniža odpad⁸. Konsolidacija kosov napada isti odpad z druge strani: združevanje več kosov v eno komponento odstrani material in čas obdelave, ki bi jih vsak ločen kos porabil⁸.

Dva neodvisna izdajatelja poročata, da optimizirano gnezdenje in strategije izkoristka materiala znižata stroške odpada^8,14. Gnezdenje ni samodejno vredno.

Izplača se, kadar so vaši kosi ravni, rezani iz pločevine in proizvedeni v količinah, ki napolnijo ploščo. Malo naredi za en velik kos, ki že zaseda večino polizdelka, ali za stružene kose rezane iz palice, kjer se geometrija ne oblaga.

Konsolidacija kosov ima svojo mejo: združevanje kosov doda značilnosti in lahko zaplete tehnološko pot, zato je prihranek v materialu in času montaže, ne nujno v času cikla⁸.

Preden se zavežete, vprašajte, ali bi se kosi v vašem sestavu dali združiti v enega in ali delavnica gnezdi več kosov na ploščo ali vsakega ponudi iz lastnega surovca^8,26. Noben od virov ne kvantificira izboljšave izkoristka ali prihranka stroška od gnezdenja, zato bo odgovor prišel iz primerjave ponudb in ne iz objavljenega odstotka.

Oblike materiala primerjajte po izkoristku in orodjih, preden zahtevate ponudbe

Near-net oblike kažejo višji poročani izkoristek materiala in manj obdelave kot rezkanje iz polnega materiala, nosijo pa strošek orodij in pri talilnem litju daljši dobavni rok^13,18. Spodnje številke izkoristka in orodij so poročani razponi, ki se razlikujejo po postopku in zasnovi, zato jih uporabite za predizbor oblik in ne za napoved cene¹³.

Talilno litje lahko tudi združi več kosov v eno litino, kar zniža tako odpad materiala kot čas obdelave, a potrebuje orodja in razvoj procesa in ni idealno za zelo male količine ali pogosto spreminjajoče zasnove¹⁸.

Odvečni material litja iz napajalnikov in glavic se običajno lahko ponovno stopi in uporabi, kar njegovo materialno učinkovitost še izboljša⁷.

Ali vaša količina upravičuje near-net orodja?

Naložba v orodja se vrne šele, kadar se razporedi na dovolj enot, poročani količinski pasovi pa se po postopkih strmo razlikujejo, zato količinski pas izbere postopek in ne obratno^4,19. To so poročani predizborni razponi in ne vladajoči standardi, in noben vir v tej množici ne podaja količinskega praga za orodja kovanja¹⁹.

Talilno litje ustreza nizkim do srednjim letnim količinam in ni idealno za zelo male količine ali pogosto spreminjajoče zasnove¹⁸. Začetna naložba v orodja za tlačno litje je znatna a postane stroškovno učinkovita, ko se razporedi na velike proizvodne količine⁴.

Litje zagotavlja ekonomije obsega, ko je zasnova dokončana in ni izpostavljena pogostim spremembam⁷.

Tolerance in površino postavite le tam, kjer jih funkcija potrebuje

Ozke tolerance, razmerja GD&T in zahteve po poročanju dodajo dodelovalne prehode in delo kontrole, kar je strošek kakovosti na vrh obdelave, ki jo že plačujete²¹.

Kontrola je, da se ozke tolerance uporabijo le na funkcionalnih značilnostih in da se definira sprejemna metoda, tako da delavnica ne lovi natančnosti na površinah, ki je je ne potrebujejo²¹.

Hkratna projektna metoda dimenzije in tolerance je v testnem primeru znižala strošek izdelave za približno 22% in omogočila ohlapnejše tolerančne razrede (IT4 do IT7), skladne s praktično proizvodno zmožnostjo¹⁶. Ta podatek izhaja iz ene študije primera, zato ga obravnavajte kot ponazoritev smeri in ne pričakovanega prihranka.

Mehanizem je, da ohlapnejši razredi znižajo težavnost obdelave, kjer strošek leži¹⁶. Preden izdate risbo, označite kritične značilnosti in pustite standardne tolerance na preostalem, ter preverite, ali je katera dimenzija navedena ožje od ±0.05 mm le zaradi privzetega predloge in ne funkcijske potrebe²⁶.

Noben vir v tej množici ne kvantificira učinka tolerance ali površinske obdelave posebej na odpad materiala, zato je prihranek tu v času obdelave in kontrole, ne v polizdelku.

Zahteve po sledljivosti, kontroli in dobavnem roku preverite, preden zaklenete navedbo materiala

V reguliranih aplikacijah materialna sledljivost in dokumentacija AS9100D/ITAR dodata navor procesa in dokumentacije, ki lahko vpliva na izbiro materiala in ceno²³.

Projektne odločitve zaklenejo 70-80% skupnega stroška življenjske dobe kosa, še preden se obdelava začne, zato je zgodnji DFM pregled, ki prepozna spremembe geometrije, tolerance in materiala, najcenejše mesto, da jih naredite^{23 13} (podatek, poročan s strani dobavitelja).

Dolgi dobavni roki ali minimalne količine naročila lahko naredijo male serije zelo drage, tudi kadar je material na papirju na voljo, zato potrdite dobavni rok in MOQ oblike, preden se zavežete²⁶.

Kje se viri razhajajo ali molčijo

Spodnje številke so tiste, ki jih bo naročnik najverjetneje ponovil, kot da bi bile urejene. To so poročani razponi iz virov ponudniške ravni, orodjarski razponi pa se med postopki prekrivajo, zato preverite postavko, ki velja za vaš kos, in ne ponujajte razpona kot pravilo¹³.

Noben vir v tej množici ne podaja stroška materiala na kg, vrednosti vračila ostružkov na kg ali kvantificiranega vpliva odpada na strošek na kos, zato nobenega od zgoraj obravnavanih prihrankov ni mogoče zabeležiti kot številko^2,6,13.

What the sources do not establish

• Noben vir ne podaja stroška materiala na kg ali vrednosti vračila ostružkov na kg, zato kvantitativnega razmerja med odpadom in skupnim stroškom kosa ni mogoče izračunati.
• Noben vir ne kvantificira prihranka materiala ali stroška od določenih projektnih sprememb, kot so near-net polizdelek, gnezdenje ali konsolidacija kosov.
• Noben vir ne podaja primerjalnih številk dobavnega roka po obliki materiala (palica, pločevina, kovanec, litina).
• Noben vir ne podaja količinskega praga za stroškovno učinkovitost orodij kovanja.
• Noben vir ne kvantificira učinka tolerance ali površinske obdelave posebej na odpad materiala.
• Noben vir ne predpiše zahtev po preskusnih vzorcev ali certificiranju, ki bi spremenili izbiro materiala ali odpad.
• Noben vir ne podaja tipičnih minimalnih količin naročila po obliki materiala.
• Noben vir ne obravnava vrednosti vračila ostružkov ali prihodka iz reciklaže kot odmika stroška.