TL;DR

El cost de les motlles per a la motllura és una inversió significativa d'un sol cop, que oscil·la entre 60.000 $ i més de 500.000 $ per a eines grans, complexes i d'alta producció. Aquesta despesa inicial elevada és necessària perquè les motlles estan fabricades amb acer d'eina resistent i premium per suportar les pressions extremes i les temperatures del procés de motllura. Tot i que la inversió inicial és substancial, es compensa amb un cost molt baix per peça, cosa que fa que la motllura sigui altament econòmica per a la producció massiva.

Com comprendre l’elevat cost de les motlles per a la motllura

El primer que cal entendre sobre el cost de les motlles per a la motllura és que es tracta d’una inversió inicial important, però necessària. A diferència d’altres processos de fabricació, la motlla o matriu utilitzada en la colada està sotmesa a condicions operatives excepcionalment severes. Segons el Associació Nord-americana de Fundició en Motlle (NADCA) , aquestes matrius han de suportar xocs tèrmics extrems provocats pel metall fos i altes pressions durant la injecció, fet que exigeix l'ús de materials de gran qualitat i costosos, així com una enginyeria de precisió.

Això dóna lloc a un ampli espectre de preus. Per a peces més grans i complexes, o motlles amb múltiples cavitats dissenyats per a producció en alt volum, el preu pot augmentar considerablement, des de 60.000 $ fins a més de 500.000 $. Aquest cost d'eina és normalment una despesa única pagada pel client, que n'és propietari tot i que l'eina es conservi i es mantingui a la instal·lació de fundició per injecció.

La justificació d'aquesta elevada inversió inicial rau en l'economia d'escala. La durabilitat de l'eina permet produir desenes de milers, o fins i tot centenars de milers, de peces idèntiques amb alta precisió i velocitat. Això amortitza el cost inicial de l'eina al llarg de tot el procés de producció, resultant en un cost per peça individual notablement baix, cosa que sovint converteix aquest mètode en el més econòmic per a la fabricació en alt volum.

Factors clau que determinen els costos d'eines

El preu final de les vostres eines de motlles no és arbitrari; és un resultat directe de diverses variables de disseny i producció interconnectades. Comprendre aquests factors és fonamental per als enginyers i dissenyadors de productes que volen optimitzar les seves peces per a la fabricació i gestionar eficaçment els pressupostos. Cada element contribueix a la complexitat i robustesa necessàries per al motlle, la qual cosa, al seu torn, determina el cost.

Els principals factors que determinen els costos d'eines es poden dividir en les àrees clau següents:

• Mida i pes de la peça: Aquest és el factor més directe. Les peces més grans i pesants requereixen motlles més grans i massius. Això augmenta la quantitat d'acer per a eines costós necessari i exigeix maquinària més gran i potent tant per a la creació del motlle com per al procés de col·loció, incrementant directament els costos.
• Complexitat de la peça: La complexitat geomètrica d'una peça és un factor clau en el cost. Característiques com cavitats profundes, cantonades agudes, angles de desmolde mínims i especialment sotsguets que requereixen lliscants o elevadors afegeixen una complexitat important al disseny i construcció del motlle. Cada peça mòbil dins el motlle augmenta el temps de mecanitzat, la mà d'obra d'assemblatge i la probabilitat de manteniment.
• Material del motlle: Els motlles de fosa a pressió solen estar fabricats amb acer d'eina d'alta qualitat, com l'H13, dissenyat per resistir la fatiga tèrmica i l'erosió provocada pel metall fos. La qualitat concreta de l'acer i els tractaments superficials o recobriments necessaris dependran de l'aliatge que es colzi (per exemple, alumini o zinc) i del volum de producció previst, tots factors que influeixen en el cost del material.
• Nombre de cavitats: Es pot dissenyar un motllo amb una sola cavitat per produir una peça per cicle o amb múltiples cavitats per produir diverses peces alhora. Un motllo de múltiples cavitats té un cost inicial molt més elevat, però augmenta notablement l'eficiència de producció i redueix el preu per peça, cosa que el fa ideal per a sèries molt grans.
• Toleràncies i acabat superficial: Les peces que requereixen toleràncies dimensionals extremadament ajustades o un acabat superficial superior en estat de fosa necessiten un motllo mecanitzat i polit amb major precisió. Aquest nivell de precisió exigeix tècniques de mecanitzat més avançades i mà d'obra qualificada, cosa que incrementa el cost total de l'eina.

Com estimar els costos de la col·locació en motllo

El càlcul del cost total d'un projecte de col·locació en motllo implica dos components diferents: el cost d'eina únic i el cost per peça continu. Una oferta completa d'un fabricant detallarà aquests elements. Tot i que els estimadors en línia poden donar una idea aproximada, cal una oferta formal basada en un disseny detallat per fer un pressupost exacte.

Segons una anàlisi realitzada per Neway Precision , el cost del motlle és la suma de diverses parts: honoraris de disseny, costos de matèria primera per a l'acer d'eina, costos de processament i fabricació (com mecanitzat CNC i tractament tèrmic) i honoraris d'assaig. El preu per peça es calcula llavors en funció del cost de l'aliatge metàl·lic, el temps de cicle a la màquina de fosa sota pressió i qualsevol operació secundària necessària, com retallar, mecanitzar o acabats superficials.

Per rebre un pressupost exacte i fiable pel vostre projecte, seguiu aquests passos essencials:

1. Prepareu un fitxer 3D CAD detallat: Aquest és el document més important. El vostre model 3D ha d'estar finalitzat i reflectir amb precisió la geometria de la peça que intenteu produir.
2. Especifiqueu l'aliatge del material: Definiu clarament l'aliatge requerit (per exemple, alúmini A380, zinc Zamak 3). La selecció del material afecta directament tant el cost de la peça com els requisits per a l'eina.
3. Definiu el volum de producció: Proporcioneu el vostre ús anual estimat (EAU) o el volum total previst durant la vida útil de la peça. Això ajuda el fabricant a determinar l'estratègia d'eines més adequada (per exemple, una sola o múltiples cavitats).
4. Descriure els requisits d'acabat i toleràncies: Especifiqueu qualsevol dimensió crítica, toleràncies i acabats superficials requerits o passos de postprocessament, com ara recobriment en pols o anodització.
5. Sol·licitar un pressupost formal: Enviïu el vostre paquet tècnic complet a diversos proveïdors qualificats de fosa per injecció per rebre un desglossament detallat de costos.

Comparació del cost d'eines: Fosa per injecció respecte a altres processos

L'elecció del procés de fabricació adequat depèn en gran mesura de l'equilibri entre els costos d'eines, el preu per peça i el volum de producció. La fosa per injecció és coneguda per la seva eficiència en alts volums, però el seu cost inicial elevat d'eines la fa inadequada per a prototips o tirades petites. Comprendre com es compara amb altres processos habituals de treball del metall és clau per prendre una decisió econòmicament rendible.

Tot i que el mecanitzat CNC no comporta cap cost específic d'eines, el seu preu per peça continua sent elevat i relativament constant independentment del volum, cosa que el fa ideal per a prototips i producció de baixa quantitat. A l'altre extrem de l'espectre, la col·locació en motlle de sorra té un cost d'eina baix però un preu per peça més alt que la col·locació en motlle permanent i produeix peces amb un acabat superficial més rugós. Tal com detallen els experts en fabricació de Batesville Products , la clau és trobar el punt de ruptura on la gran inversió inicial en les eines de col·locació en motlle permanent queda justificada per les estalvies en cada peça produïda.

A continuació es mostra una comparació general dels costos d'eines i aplicacions ideals per a cada procés:

Preguntes freqüents

1. Quant costa l'eina de colada en motlle de sorra?

L'eina per a la colada en motlle de sorra, sovint anomenada patró, és significativament menys costosa que l'eina de colada a pressió. Els costos típics oscil·len entre aproximadament $6.000 i $20.000, segons la mida i complexitat de la peça. Aquest cost d'entrada més baix fa que la colada en motlle de sorra sigui una opció viable per a prototips i sèries de producció petites.

2. Per què és tan cara la colada a pressió?

El cost elevat de la colada a pressió es deu principalment a les eines. Els motlles estan sotmesos a altes temperatures i pressions i han de ser fabricats amb acer d'eina resistent i endurit de gran qualitat per poder suportar desenes de milers de cicles de producció. El procés de mecanitzat precís, tractament tèrmic i muntatge d'aquests motlles duradors és una tasca complexa i costosa que representa una inversió inicial important.

3. És la fundició en motlle més barata que el CNC?

Depèn completament del volum de producció. Per a un únic prototip o un lot molt petit de peces, el mecanitzat CNC és molt més econòmic perquè no requereix inversió en utillatge. Tanmateix, a mesura que el volum de producció augmenta fins a les milers de peces, la col·locació en motlle esdevé molt més rendible. El cost inicial elevat de l’utillatge es reparteix entre moltes peces, fent que el cost per peça sigui significativament inferior al cost per peça constant i elevat del mecanitzat CNC.