-ツーショット成形とオーバーモールディング: 両者の違いは何ですか?

ツーショット成形vs. オーバーモールディング: 両者の違いは何ですか?

前四半期、医療機器のクライアントがオーバーモールディング プログラムの失敗で 180,000 ドルを使い果たした後、当社に相談に来られました。以前のサプライヤーはコスト削減を約束していました。彼らが提出したのは、23%のスクラップ率、6週間の生産遅延、そして一貫性のない接着強度の文書を引用したFDAの警告書だった。

 

根本的な原因は？彼らは、年間 40,000 個のプログラムのためにオーバーモールディングを選択しました。-部品形状の損益分岐点は 9,200 ユニットでした。

 

これは珍しい間違いではありません。過去 3 年間のプロジェクト データに基づくと、当社が受け取る RFQ のおよそ 10 件中 4 件は、エンジニアリング レビューが始まる前に間違ったプロセスを指定しています。通常、仕様はサイクルタイムの経済性を無視したコストの仮定、または 1 つの方法しか経験のないエンジニアによって作成されます。

 

この記事では、「状況による」というバランスのとれた答えは得られません。お金がどこに使われるのか、各プロセスにどのようなシナリオが適しているのか、現在のサプライヤーがおそらく答えていない質問は何なのかを正確に示します。

誰も文書化していない本当のコストの差

ほとんどの比較記事では範囲が示されています。 「2 ショット ツールの場合は 20,000 ドルから 100,000 ドルです。」-それは何も有益なことを教えてくれません。

先月見積もったデュアルデュロメーター ハンドル (PP 基板 + TPE グリップ) に基づいた、年間 30,000 ユニットのプログラムの実際の費用は次のとおりです。{{2}:

14 か月目までに、高額なツールへの投資は元が取れます。 3 年目までに、135,500 ドルを節約できました。一般的な 5 年の製品ライフサイクルに拡張すると、その差は 200,000 ドルを超えます。-

しかし、調達チームは、ツーリングの見積もりがより親しみやすいものであるため、年間 15,000 ユニットを超えるプログラムには一貫してオーバーモールドを選択します。ピースごとの計算は、さまざまなコストセンターに影響する生産予算に埋もれています。-

サプライヤーがサイクルタイムを無視することを望んでいる理由

工具のコストは精査されます。サイクルタイムがかかることはほとんどありません。

ツーショット成形では、完成した二重材料部品が 35 ～ 60 秒ごとに生成されます。-どちらの材料も、単一のクランプ サイクル内で順番に射出されます。オペレーターの介入はありません。ステーション間での部品の移動はありません。

オーバーモールドでは、基板を成形し、冷却し、物理的に 2 番目の金型に移動して、オーバーモールド サイクルを実行する必要があります。合計経過時間: 完成したパーツごとに 65 ～ 110 秒。

年間 8,000 時間の生産時間を実行する 1 台のプレスでは、その差は、ツーショット部品が約 640,000 個であるのに対し、オーバーモールド部品は 320,000 個に相当します。-同じマシンです。同じ床面積です。同じ人件費。出力が2倍になります。

サプライヤーが競争力のある個数あたりの価格でオーバーモールディングを見積もる場合は、プレス稼働率をどのように計算しているかを尋ねてください。{0}マージンを低くすることで効率の損失を吸収するものもあります。他の人は、生産が開始されるまで発見されない品質の妥協によってそれを回復します。

保証請求を引き起こす接着強度の問題

これは、材料科学が経済的責任に直面するところです。

ツーショット成形では、第 2 の材料がまだ高温にある間に第 1 の基板と接触します。ポリマー鎖は境界で絡み合います。その結果、化学結合が生じ、多くの場合、より柔らかい素材自体の凝集力を超えます。プル-テストの失敗は、インターフェイスではなく TPE レイヤ内で発生します。

オーバーモールディングは冷却された基板を使用して行われます。結合は、機械的な連動と表面エネルギーの適合性に大きく依存します。うまくいくときはうまくいきます。材料の組み合わせやプロセス条件が最適な範囲からわずかに外れると、初期検査には合格しても現場での使用には不合格となる層間剥離が発生します。

Avient が公開した接着データは、同社の設計 TPE グレードが適切に実行されたオーバーモールディングで PC/ABS 基板上で 26+ pli の接着強度を達成していることを示しています。競合素材では、ほとんどのグリップ用途の機能的閾値を表す 13 pli 未満でテストされる場合があります。この 2 倍の性能差は、材料コストの比較では現れません。それは保証引当金に表示されます。

ガラス繊維強化が課題をさらに複雑にします。 Polymer Engineering & Science に掲載された研究では、繊維配合量が 30% を超える PA 基材では、測定可能なほどの接着力の低下が生じることが実証されました。表面の繊維配向により、オーバーモールドに利用できるポリマー接触面積が減少します。仕様に高剛性とソフトタッチのオーバーモールドが必要な場合は、選択したプロセスに関係なく、延長された認定テストが必要になります。-

静かに失敗する材料の組み合わせ

一部の組み合わせはパフォーマンスが低下するだけではありません。それらは安全上の問題を引き起こします。

POM 基材は決して PVC または TPV オーバーモールドに接触させてはなりません。化学反応により塩酸ガスが発生します。過去 18 か月間に、この組み合わせを指定した 3 件の RFQ を拒否しました。見積もりを依頼していたエンジニアは、この非互換性について認識していませんでした。どうやら、この仕事を引用した以前のサプライヤーもそうではなかった。

「ユニバーサル」として販売されている標準的な TPE グレードは、多くの場合、ABS、PC、またはナイロン基材と確実に接着するために表面改質が必要です。材料データシートの「互換性」という言葉は、「追加のプロセスステップを必要としない接着」を意味するものではありません。これは、材料が互いに化学的に攻撃しないことを意味します。

ポリプロピレン基材は SEBS- ベースの TPE と自然に組み合わされます。これが、消費者のハンドル、歯ブラシのグリップ、および包装用途が PP+TPE の組み合わせに惹かれる理由です。化学反応が一致します。収縮率は一致します。処理ウィンドウは重なっています。

お客様から標準以外の材料の組み合わせの評価を依頼された場合、量産ツールに着手する前に接着サンプル試験を実施します。{0} 20 個の試験片のコストは、すでに 50,000 ドルの工具をカットした後で接着不良を発見することに比べれば、取るに足らないものです。

アプリケーションを分ける許容差の問題

多くの場合、コスト分析を開始する前に、精度要件によってプロセスの選択が決定されます。

ツーショット成形では、材料境界の位置合わせが 0.1 mm 以内に維持されます。-どちらのショットも、物理的な部品の移動を行わずに、同じクランプされた金型内で行われます。基板は移動できません。設計した位置精度が、得られる位置精度になります。

オーバーモールディングにより伝達変動が生じます。基板はオペレータまたはロボットによってオーバーモールド キャビティに配置される必要があります。治具の磨耗は生産の実行中に蓄積されます。第一金型と第二金型の間の熱収縮により、寸法のずれが生じます。材料の境界が純粋に機能する用途 (グリップ ゾーン、シール表面) の場合、この変動は許容されます。材料の境界が目に見えて美しい用途（バックライト付きボタン、カラーブロックされたハウジング、医療機器のマーキング）の場合、ばらつきは外観上の欠陥となります。-

照明付きグラフィックスを備えた自動車内装部品、触覚ゾーン境界を備えたゲーム周辺機器、色分けされた機能インジケーターを備えた医療機器では、通常、ツーショット精度が必要です。{0}{1}隠れたグリップ面を備えた消費者向け製品、工業用ツールのハンドル、コスト重視の汎用部品では、オーバーモールドのばらつきが許容されることがよくあります。{3}}

「間違った」選択が実際には正しいボリュームシナリオ

損益分岐点の計算は、定常状態の生産に適用されます。{0}実際のプログラムが定常状態の仮定に従うことはほとんどありません。-

最初のプロセスの選択を超えた場合に何が起こるか

プログラムの途中でプロセスを切り替えると、ツールの見積もりには表示されないコストがかかります。{0}

オーバーモールドからツーショットに移行するには、工具を完全に交換する必要があります。{0}既存のオーバーモールド ツールを変更することはできません。新しいツーショット ツールのリードタイムは、複雑さに応じて 8 ～ 14 週間かかります。-移行中は、生産を並行して実行するか、安全在庫を構築します。

規制されている業界では検証の負担が倍増します。オーバーモールディングプロセスパラメータを文書化した医療機器の提出には、プロセスタイプが変更された場合に修正が必要です。自動車用 PPAP 文書は再提出する必要があります。カスタマー エンジニアリング チームは、新しい生産方法を再承認する必要があります。-

最初に 2 ショットを選択することで回避できたはずの移行コスト (ツールの償却、検証費用、生産中断) が、プログラムによって $40,{1}} 吸収されていることがわかりました。-最初の決定により、工具費が 15,000 ドル節約されました。修正費用はその3倍近くかかりました。

ボリューム予測が不確実な場合、より賢明なアプローチは、初期プログラム構造にオプションを組み込むことです。どちらのプロセスにも対応できるように部品の形状を設計します。両方の方法で機能する材料を認定します。オーバーモールディングから始めて後でスケールアップする場合、移行には設計の修正ではなく、ツールへの投資が必要になります。

問題を予測するサプライヤー選択シグナル

ツーショット機能を宣伝しているすべての成形業者が本物の専門知識を持っているわけではありません。{0}

ロータリー プラテン プレス機が 1 台あり、2 ショットの履歴が限られている施設が、あなたのプロジェクトを実験しています。{0}{1}複数のプログラムで毎日 2 ショットを実行する施設では、スクラップを防ぐ部族の知識が制度化されています。-

ツールに取り組む前に尋ねる価値のある質問:

調達チームが要求し始めている持続可能性の観点

環境への影響の指標は、マーケティング資料から RFQ スコア基準に移行しつつあります。

ツーショット プロセスでは、材料廃棄率が 1% 未満であることが報告されています。{0}どちらのショットも閉鎖系で発生します。ランナーとスプルーは再研磨して再導入することができます。ステーション間の部品搬送によるスクラップの処理はありません。

オーバーモールドの廃棄率は、転写方法、オペレーターの取り扱い、基板の保管条件によってさらに大きく異なります。取り扱いや不適切な保管による汚染は、検査時に接着不良を引き起こす原因となります。不合格となった部品は、結合された複数の材料構造が含まれているため再研磨できません。-。

統合のメリットは直接的な無駄以外にも広がります。二次組立ステップを排除することで、エネルギー消費、輸送時の排出量、プロセス段階間の梱包材が削減されます。 OEM がライフサイクル評価の文書を作成したり、顧客のサステナビリティ スコアカードに対応したりする場合、単一-プロセス 2{3}} の製造により炭素会計が簡素化されます。

すべての-電気式 2 ショット プレス-は、同等の油圧式プレスよりも消費エネルギーが約 50% 少なくなります。消費電力が総所有コストに考慮されるプログラムの場合、プロセスの種類と同じくらいマシンの種類も重要です。

意思決定の枠組み: RFQ の前に正直な質問をする

あらゆる状況に適用されるチェックリストではなく、実際の制約を明らかにする質問を次に示します。

両方のプロセスを実行して学んだこと

ABIS は、従来のオーバーモールディング能力と並行して、専用のツーショット セルを運用します。{0}私たちが行っているのは 1 つのプロセスだけなので、1 つのプロセスを推奨しているわけではありません。

当社のツーショット業務は、精度、接着の完全性、または量の経済性により工具への投資が正当化される医療機器、自動車内装部品、家庭用電化製品に集中しています。-当社のオーバーモールディング作業は、金属インサートの用途、プロトタイプ プログラム、プロセスが商業要件に適合する場合の少量生産に役立ちます。-

当社のエンジニアリングレビューから最大限の価値を得るクライアントは、プロセスの仮定を固定する前に形状と性能の仕様を提供してくれるクライアントです。プロセスの選択を促進する制約は、多くの場合、RFQ の回答がずれて返されるまで調達チームに届かない要件文書内に存在します。

デュアル材料プログラムのサプライヤーを評価していて、どのプロセスが特定の形状、材料要件、ボリューム シナリオに適合するかのエンジニアリング評価が必要な場合は、分析を実行します。{0}設計ファイルをアップロードし、ターゲット ボリュームを共有し、重要なパフォーマンス要件を指定します。どのアプローチが理にかなっているのか、現実的なコスト構造はどのようなものなのか、そしてプログラムが当社の生産能力に適合するのかどうかについて説明します。

すべてのプロジェクトが当店に適しているわけではありません。しかし、すべてのプロジェクトは、すでに特定された適切なプロセスを使用して見積もりを開始することで利益を得ることができます。

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