Lazerio išpjaunimas vs. Mechaninis išpjaunimas: sąnaudų ir našumo atsipirkimo analizė

TRUMPAI

Šiuolaikiniams gamintojams pasirinkimas tarp lazerinio ir mechaninio pjaustymo jau nebe tik greičio klausimas – tai viso savininkystės kainos (TCO) ir lankstumo skaičiavimas. Pramonės duomenys nuosekliai nustato pelningumo ribą tarp 60 000 ir 100 000 detalių per metus; žemiau šio slenksčio lazerinio pjaustymo modelis be įrankių paprastai užtikrina geresnį grąžinamąjį investicijų dydį (ROI). Nors mechaninis pjaustymas išlieka neprieštaraujamu lyderiu didelės apimties, stabilioms masinėms gamybos sąlygoms, lazerinis pjaustymas tapo pageidaujamu sprendimu Advanced High-Strength Steel (AHSS) bei didelės įvairovės, mažo tūrio komponentų apdorojimui dėl geresnio medžiagos panaudojimo ir pjūklo krašto kokybės.

Pagrindinis poslinkis: kietieji įrankiai kontra minkštųjų įrankių

Šių dviejų technologijų esminis veiklos skirtumas slypi tame, kaip jos apibrėžia „įrankius“. Mechaninis pjaustymas remiasi Kieti įrankiai —fizikiniai štampi, pagaminti iš instrumentinių nerūdijančių, kurie gali svėroti several tonas. Štampiems reikia mėnesių, aby design, pagaminti ir test, before a single production part is stamped. Once in operation, changing between parts requires heavy overhead cranes and significant downtime (often 30–60 minutes) to swap the physical die sets.

In contrast, laser blanking utilizes Minkštasis įrankiavimas . The "tool" is simply a CNC program derived from a CAD file. There is no physical impactor and no die to manufacture. A design change that would cost $50,000 and take six weeks in a mechanical setup can be implemented in a laser blanking line in minutes by uploading a new file. This shift from physical assets to digital assets dramatically reduces the "time-to-part," allowing manufacturers to move from design freeze to production almost instantly. For industries like automotive, where model years and facelifts drive constant geometry changes, this flexibility is often more valuable than raw throughput.

Kainos analizė ir rentabilumo apimtis

Finansų direktoriams ir gamyklos vadovams, sprendimas dažnai priklauso nuo rentabilumo apimties. Pramonės analizės, įskaitant ataskaitas iš MetalForming Magazine , rodo, kad finansinis posūkio taškas paprastai yra tarp 60 000 ir 100 000 detalių per metus .

CAPEX ir OPEX kompromisas

• Mechaninis iškirpimas (didelės CAPEX, žemos vienetinės sąnaudos): Reikalauja didelių pradinių investicijų į formas (nuo 20 000 JAV dolerių iki daugiau nei 100 000 JAV dolerių už detalę) ir gilių duobių presui. Tačiau veikimo metu operacinės sąnaudos vienai daliai yra labai žemos dėl didelio greičio.
• Lazerinis iškirpimas (žemos CAPEX, aukštesnės kintamosios sąnaudos): Visiškai pašalina formų sąnaudas. Pradinės mašinos investicijos yra didelės, tačiau ji montuojama ant standartinės plokščios grindų. Sąnaudos vienai daliai yra aukštesnės dėl energijos ir dujų suvartojimo, tačiau bendros savininkystės sąnaudos lieka žemesnės apimtims, mažesnėms nei 100 tūkst., nes išnyksta didelės formų nusidėvėjimo sąnaudos.

Paslėptos išlaidos taip pat yra svarbios. Mechaniniam šalinimui reikia daugybės hektarų brangios grindų vietos, skirtos matricoms laikyti ir prižiūrėti. Lazerinis šalinimas išlaisvina šį kapitalą, leidžiant įrenginiams naudoti grindų plotą aktyviam gamybai, o ne sandėliuoti sunkius plieno įrankius.

Medžiagų naudojimas ir inkstų sudarymo efektyvumas

Automobilių gamybos srityje medžiagų sąnaudos gali sudaryti iki 70% visos spausdintos dalies vertės. Čia lazerinis apšvietimas dažnai pranoksta mechaninius metodus, nepriklausomai nuo greičio. Mechaninės matricos yra apriboti pjovimo fizikos; jie reikalauja "inžinerijos laužas" arba tinklų tarp dalių, kad išlaikytų struktūrinį vientisumą per smūgį.

Lazerinio blankingo naudojimo būdai Laisvasis inkštinimas ir bendros linijos pjaustymas. Kadangi ant lakšto nėra fizinės jėgos, dalys gali būti susislėpusios vienas kito ribose arba net susiskirti. Nepaprastai formuotos formos, pavyzdžiui, L formų rėmai ar langų iškiršai, gali būti sujungtos taip, kad būtų neįmanoma naudoti kietų įrankių. Duomenys iš Gaminantis įmonė rodo, kad lazerio šalinimas gali duoti 3%-20% materialių taupymas palyginti su mechaniniu spausdinimu. Jei išgaunama daug brangų aliuminio ar stipresnio plieno, 3 proc. augimo sumažėjimas gali sutaupyti milijonus dolerių per metus.

Šalia gręžinių ir medžiagų tinkamumas (AHSS)

Išsivysčiusio aukšto stiprumo plieno (AHSS) atsiradimas apsunkino mechaniško blokavimo procesą. Kai didelio tankio spaustuvėse yra iškirpti AHSS (materialai, kurių traukos stiprumas didesnis kaip 1000 MPa), smūgis dažnai sukelia mikro lūžiai per pjūvio kraštą. Šie mikrodailės gali sukelti padalijimo gedimą tolesnėse formavimo operacijose, didinant šroto kiekį apačioje.

Lazerinis šalinimas yra nekontaktinis terminis procesas. Jis yra medžiagos agnostiškas ir taip pat lengvai kaip ir švelnus plienas gali pjaustyti 1500 MPa spaudiniu būdu iškietintą plieną. Paaugusį kraštą sudaro mikro lūžimai, o šilumos zona (HAZ) paprastai yra nedidelė (mažiau kaip 0,2 mm). Be to, AHSS apdorojimas mechaninėse presėse pagreitina apdirbimą, todėl išlaikymo išlaidos dažnai yra labai didelės. keturis kartus didesnis nei švelniam plienui. Lazerinis pjaustymas visiškai pašalina šį nusidėvėjimo faktorių, užtikrinant pastovią krašto kokybę nuo pirmojo dalio iki milijono dalies.

Gamybos greitis: atotrūkis mažėja

Istoriškai mechaninis šalinimas buvo neginčijamas greičio karalius, galintis pasiekti 60 + smūgių per minutę (SPM). Nors tai vis dar yra pranašumas dideliems paprastų dalių bandymams, lazerio technologija užkopia. Šiuolaikinės su gabenimo virvelėmis laserinės linijos naudoja daugiagalės sistemos (dažnai nuo 2 iki 4 lazerio galvutės veikia vienu metu) ir "DynamicFlow" technologija, siekiant pasiekti veiksmingą 3040+ dalių per minutę greitį.

Vertinant greitį, reikia apskaičiuoti "grynąjį pralaidumą", o ne tik smūgius per minutę. Mechaninė spausdinimo mašina gali būti greitesnė, bet jei ji turi būti uždaroma 45 minutes, kad kas kelias valandas pakeistų strypus, jos efektyvumas sumažėja. Lazerinė linija keičiasi per 5/7 minučių. Daugiafunkcinei gamybai, kai kasdien reikia keistis daug kartų, vėžlys (lazeris) dažnai lenkia triušį (mechaninis).

Sprendimų matrica: kada pasirinkti

Norėdami supaprastinti atrankos procesą, naudokite šią sprendimų sistemą, pagrįstą jūsų gamybos apribojimais:

Nors lazerio spausdinimas suteikia neprilygstamą lankstumą, masinės automobilių gamybos realybė dažnai reikalauja tradicinio spausdinimo didelio kiekio, kad būtų galima gaminti brandžias gaminių linijas. Gamintojų, kurie iš prototypo perkelia mastą iki milijonų vienetų, patikrintų gamybos partnerių, tokių kaip Shaoyi Metal Technology šią spragą galima užpildyti, siūlant IATF 16949 sertifikuotas iki 600 tonų tikslumo spausdinimo galimybes, kad būtų galima patenkinti didelio kiekio poreikius, kurie viršija lazerinio spausdinimo ekonominį diapazoną.