前四半期、私たちはヨーロッパの医療機器会社から救助プロジェクトを引き継ぎました。元のサプライヤーは、エッジ ゲートを次のように見積もっていました。32キャビティシリンジバレル金型なぜなら、工具のコストがバルブゲート式の代替品よりも 14,000 ユーロ低かったからです。{2}}生産開始から 18 か月が経過し、ゲート痕跡の手直し、寸法ドリフト、および 2 回の完全なキャビティ ブロック交換による累積損失は 387,000 ユーロに達しました。最初の見積もりを承認した調達チームは、もうそこでは働いていません。
ゲートの選択は、射出成形プログラムが経済的に成功するか失敗するかを決定します。余白ではありません。核心にある。
誰も見積書に記載しないコスト構造
金型サプライヤーは資本項目として工具を見積もっています。彼らが詳細に説明していないのは、ゲートの設計が今後 5 年間の 1 個あたりの経済性をどのように固定するかということです。-
PA66-GF30 を 4.20 ユーロ/kg で使用する年間 150,000 ユニットのコールド ランナー エッジ ゲートでは、スプルー、ランナー、ゲートの残骸を含めると重量で約 19% の材料廃棄物が発生します。その廃棄物は、設備、床面積、汚染管理、混合比の追跡が必要な再粉砕に送られるか、処分されます。どちらのオプションも無料ではありません。どちらのオプションも工具の見積もりには表示されません。
サイクル タイムは、もう 1 つの目に見えないコスト要因です。コールド ランナー金型内のランナー システムは、金型が開く前に固化する必要があります。 28- 秒の基本サイクルでは、ランナーの直径と冷却回路の配置に応じて、ランナーの冷却に 4 ～ 6 秒の時間が追加されます。この秒数はそのまま機械時間に変換されます。マシンコストが 1 時間あたり 45 ユーロの場合、年間 150,000 ユニットで 5 秒のサイクルを延長すると、追加の容量消費として年間 9,375 ユーロかかります。 5 年間のプログラム寿命にわたって、その 1 つの設計選択には、マシン時間だけで 46,875 ユーロのコストがかかります。
ホットランナーシステムランナーの無駄を完全に排除し、サイクル タイムの方程式からランナーの冷却を排除します。工具のコストが高くなります。個数あたりの経済性が向上します。-問題は、特定のプログラムの損益分岐点がどこに該当するかです。-
損益分岐点の計算-: サプライヤーが実行すべき数値
私たちは昨年、意思決定の枠組みを示すコネクタ ハウジング プログラムのコスト比較モデルを構築しました。この部品の PBT-GF30 の重量は 8.4g でした。年間販売台数予測は28万台だった。材料費は 3.85 ユーロ/kg でした。
コールドランナーのシナリオ
ツーリングの見積もりは、サブマリン ゲート付きの 4 キャビティ金型で 23,500 ユーロでした。ショットあたりのランナーの重量は 6.2g で、8.4g の部品を 4 つ製造するにはショットの総重量が 39.8g になることを意味します。材料効率は84.4%でした。年間材料コストは、廃棄物として年間 4,291 ユーロと計算されます。サイクルタイムは 31 秒で、1 時間あたり 116 発のショットが可能でした。手動ゲート検査では、労働力の割り当てに 1 個あたり 0.008 ユーロが追加されます。
ホットランナーシナリオ
ツーリングの見積もりは、サーマル ゲート付きの同じキャビティ数で 38,200 ユーロでした。ランナーの無駄がありません。サイクルタイムは 24 秒に短縮され、1 時間あたり 150 発のショットが可能になりました。スループットが 29% 向上したということは、同じ年間生産量で必要な機械時間が 23% 減少したことを意味します。
工具の差額は 14,700 ユーロでした。材料廃棄物の削減、機械時間の短縮、労働力の削減による年間節約額は合計 11,840 ユーロでした。運用開始から 14.9 か月で損益分岐点に達しました。-それ以降、ホット ランナー構成では、コールド ランナーと比較して毎月 987 ユーロ節約されました。
これは、サプライヤーが DFM レビュー中に示すべき計算です。それを実行していない場合は、他のツールの選択よりもプログラムの経済性に大きな影響を与える変数に関して盲目的な決定を下していることになります。
コールド ランナー システム内でのゲート タイプの選択
コールド ランナーは、特定のプログラム プロファイルに対しては引き続き意味を持ちます。年間生産量が 60,000 ユニット未満、汎用樹脂が 2.50 ユーロ/kg 未満、ゲート痕跡の位置が重要ではない部品はすべて、コールド ランナーの経済性に有利です。-次に問題は、そのシステム クラス内のどのゲート タイプであるかになります。
エッジゲート
エッジ ゲートはパーティング ラインに位置し、比較的大きな断面を許容します。これは、肉厚の部品や高粘度の材料の処理に役立ちます。{{1}{1}}その代償として、目に見える痕跡と手作業によるトリミングの手間がかかります。-年間 40,000 ユニットを実行するプログラムの場合、トリミング コストは 1 個あたり 0.04 ユーロです。これは、別のゲート タイプにより削減できる年間 1,600 ユーロの労力に相当します。{9}}
海底ゲート
サブマリン ゲートはパーティング ラインの下に斜めに配置され、排出中に自動的にせん断されます。トリミングの手間が省け、化粧面の下に痕跡が隠れます。制約はゲート直径であり、通常は最大 1.2-1.8 mm であり、流量が制限されます。 30% を超える荷重でガラス充填材料を使用するプログラムでは、制限された断面によりゲートで過度の圧力降下が発生するため、海底ゲートで充填の問題が発生することがよくあります。{6}}
タブゲート
タブ ゲートはランナーをパーツのエッジを越えて延長し、薄いランド領域を通過させます。タブは取り出し中にきれいに折れ、目撃マークが機能しない表面に着地します。-。タブ ゲートは、充填バランスが重要な薄肉部品に適していますが、ダイレクト エッジ ゲートに比べてランナーの無駄が増加します。-
ファンゲート
ファン ゲートにより、溶融物の流入がより広い断面に広がります。これにより、流入時のせん断応力が軽減され、大きな平らな部品での充填の均一性が向上します。-ペナルティは、ファンセクション自体からのランナーの大幅な浪費です。通常、ファン ゲートは、部品の形状によりポイント ゲートでは充填の問題が発生する場合、および追加の無駄が許容できるほど材料コストが低い場合にのみ推奨されます。
これらのオプションの間での決定は、技術的な優先事項ではありません。これは制約のあるコスト最適化問題です。材料費はいくらですか？あなたの音量はどれくらいですか？あなたの美容上の要件は何ですか?トリミングの人件費はいくらですか？これらの質問に対する答えによって、プログラムの正しいゲート タイプが決まります。
ホット ランナー ゲートの選択: 熱対バルブ
ホット ランナー システム内では、サーマル ゲートとバルブ ゲートのどちらを選択するかが、プログラムの経済性にとって同様に重要です。
サーマル ゲートは、制御された凍結に依存してショット間のゲート オリフィスを密閉します。プラスチックの小さなプラグが冷却中にゲート先端で固化し、次の射出ストロークでキャビティ内に吹き出します。このシステムは機械的にシンプルで、ゲートに可動部品はありません。ツールのコストは、ノズルの構成に応じて 1 滴あたり 800 ～ 1,500 ユーロかかります。制限はプロセスの感度です。ゲート痕跡の品質はノズル先端の正確な温度制御に依存し、一貫した結果を達成するにはサンプリング中に慎重なプロセス開発が必要です。
バルブ ゲートは、空気圧または油圧シリンダーによって作動する機械的なピンを使用して、ゲート オリフィスを物理的に閉じます。ピンは前進してゲートを密閉し、後退して充填を可能にし、金型が開く前に再び前進します。この確実なシャットオフにより、糸引きが解消され、金型が開いている間の液ダレが防止され、より広いプロセスウィンドウにわたって一貫した痕跡品質が得られます。工具のコストは、作動システムとピンの設計に応じて、ドロップあたり 1,800 ～ 3,200 ユーロかかります。
8- ドロップ システムのサーマル ゲートとバルブ ゲートの間のコストの差は、15,000 ユーロを超える可能性があります。アプリケーションで痕跡のない表面が必要な場合、材料がよだれや糸を引く傾向がある場合、または品質の一貫性のためにプロセスの安定性が重要である場合には、このプレミアムは正当化されます。自動車クラスA外装部品、医療機器のハウジング外観上の要件があり、光学部品では通常、コストの増加に関係なくバルブ ゲートが指定されます。
シーケンシャル バルブ ゲートにより、機能とコストがさらに高まります。プログラムされたタイミングに従って個々のゲートが開閉し、メルト フロントがすべてのゲートから同時に充填されるのではなく、制御された順序でキャビティ全体を進行できるようになります。 Plastics Technology は、逐次充填を使用した自動車バンパー プログラムのサイクル タイムが 110 秒から 75 秒未満に短縮されたことを文書化しました (ptonline.com)。また、この技術により、同時充填時よりも順次充填時のキャビティのピーク圧力が低くなるため、必要な型締力が 20 ～ 30% 削減されます。
シーケンシャル システムには追加のコントローラー、センサー、プログラミングが必要です。複雑なマルチゲート用途の場合、標準のバルブ ゲートに比べて工具代が 25,000 ユーロを超える場合があります。{3}}投資回収率は、サイクル タイムの改善と、特定の部品形状での型締トン数の節約に完全に依存します。
ゲート選択における材料の制約
特定のマテリアルとゲートの組み合わせは機能しません。 DFM レビューではなく T1 サンプリング中にこれを発見するには、時間とコストがかかります。
ガラス-入り素材25% を超える荷重では、ゲートの摩耗が劇的に加速します。研磨繊維はゲート鋼を侵食し、生産寿命にわたって充填特性を変化させます。 500,000- ユニット プログラムでは、最初の 2 年間の生産中にエッジ ゲートの再切断が 2 回必要になることがわかりました。解決策は、最初から交換可能なインサートとしてゲートを設計することです。インサートの設計により、初期工具コストが 600 ～ 900 ユーロ追加されますが、後でゲートを改修するための生産中断が回避されます。
POM、特定の TPE、一部のバイオベース樹脂などのせん断に弱い素材は、サイズの小さいゲートを高速で押し込むと劣化します。{0}劣化は、ゲート付近の変色、機械的特性の低下、または表面欠陥として現れます。ゲート断面は標準のサイジング規則が示唆するよりも大きくする必要があり、射出速度プロファイルはプロセス開発中に慎重に最適化する必要があります。
PEEK や PEI などの高温樹脂には、350 度を超える加工温度に耐えられる特殊なホット ランナー コンポーネントが必要です。標準のホット ランナー システムは、これらのアプリケーションでは失敗します。 RFQ の材料の章では、サプライヤーが以前に樹脂ファミリーを処理したことがあり、そのシステムが提案されている場合は適切なホット ランナー機能を備えていることを明示的に確認する必要があります。
結晶質材料は非晶質材料よりも収縮し、収縮は流れの方向によって異なります。ゲートの位置は、収縮分布と最終部品の反りに直接影響します。 POM または PA 部品の金型見積もりを受け取ったら、少なくとも 2 つのゲート位置オプションを比較した反りシミュレーション結果を求めてください。単一オプションのフロー分析のみを提供するサプライヤーは、適切なエンジニアリング作業を行っていません。-
RFQ で要求されるべきもの
ゲート選択の会話は、ツールのリリース後ではなく、見積もり中に行う必要があります。 RFQ では、特定の成果物を要求することで、その会話を強制する必要があります。
その構成が提案されている場合は、ホット ランナー システムの内訳を項目別に要求します。ブランド、モデル、ゾーン数、コントローラーの仕様、価格付きのスペアパーツリスト。一般的な「ホット ランナー システムが含まれる」項目では、サプライヤー間の有意義な比較が妨げられます。
必要とするモールドフローシミュレーション充填時間、転写時の圧力、ウェルド ラインの位置、反りの予測を示す結果。少なくとも 2 つのゲート位置オプションの比較と、推奨されるアプローチの根拠を尋ねます。この要求を拒否するサプライヤーは、エンジニアリング能力が限られていることを示しています。
ゲート痕跡要件を測定可能な用語で指定します。最大痕跡高さ、直径、許容可能な表面状態。金型リリース前に書面で確約を得てください。
充填材の場合は、交換可能なゲート インサートの設計の確認が必要です。同様のプログラムを使用したサプライヤーの経験に基づいて、インサートの材質の仕様と予想される交換間隔を問い合わせてください。
充填時間、保圧時間、冷却時間、金型開閉時間を示すサイクル タイムの内訳をリクエストします。どのような仮定が冷却時間の見積もりに影響を与えるのか、またゲート システムの選択がその数値にどのような影響を与えるのかを尋ねます。
これが次のプログラムにとって重要な理由
ゲートの選択は、設備投資と継続的な個数あたりの経済学の両方に直接影響を与える数少ないツールの決定事項の 1 つです。{0}}他のほとんどのツールの選択は、一方向または他方向のコストに影響します。ゲートは両方に影響を与えます。
これを正しく理解している調達チームは、見積時に損益分岐点分析を要求し、ツールのリリース前にシミュレーション データを要求し、ゲート システムのメンテナンスを最初から生産コスト モデルに組み込んでいます。{0}
当社のエンジニアリング チームは、DFM レビュー中の標準的な手法としてゲート システムの比較モデルを構築します。私たちは、さまざまなプログラム プロファイルの判断しきい値がどこに該当するかを知るために、材料や業界全体で十分な多様性を処理してきました。プログラムに損益分岐点付近のパラメータが含まれる場合、サプライヤーの好みや過去の慣行にデフォルト設定するのではなく、明示的に数値を実行します。-
次のプログラムに、コスト構造に大きな影響を与える可能性のあるゲート システムの決定が含まれる場合は、部品の形状、材料仕様、および体積予測を当社に送信してください。比較を実行し、損益分岐点がどこになるかを示します。-