Lāzera blanķēšana vs. mehāniskā blanķēšana: izmaksu un veiktspējas rentabilitātes analīze

TL;DR

Moderniem ražotājiem izvēle starp lasera izšķirošana pret mehāniskā izšķirošanu ir vairāk par ātrumu, bet par kopējo īpašumtiesību izmaksu (TCO) un kustību. Uzņēmumu dati konsekventi norāda, ka rentabilitātes līmenis ir starp 60 000 un 100 000 detaļu gadā; zem šī robežvērtības, lasera blācēšanas bezstrāvas modelis parasti sniedz augstāku ROI. Lai gan mehāniskā izšķirošana joprojām ir neapstrīdams līderis ātrās un stabilas masveida ražošanas jomā, lāzera izšķirošana ir kļuvis par izvēlētāko risinājumu, lai apstrādātu Advanced High-Strength Steel (AHSS) un augstas maisījuma, mazās tilpuma komponentus, jo tā ir augstāk

Pamatojoša pārmaiņa: smags un mīksts rīks

Galvenais darbības atšķirība starp šīm divām tehnoloģijām ir definīcija par "reģistrāciju". Mehaniskā izšķirošana balstās uz Cietais veidņu izgatavošana —fiziskās stampos, kas izgatavotas no instrumentu tērauda un var svert vairākus tonnas. Šīm stampos nepieciešams vairāku mēnešu laiks, lai tās izstrādātu, izgatavotu un pārbaudītu, pirms tiek ražots pirmais ražošanas sastāvdaļa. Kad tās darbojas, starp sastāvdaļām pārslēgšanai nepieciešamas smagas virsgrīdas celtņi un ievērojams darba pārtraukums (bieži 30–60 minūtes), lai nomainīt fiziskās stampos.

Otrādi, lasera загlūšana izmanto Mīkstā aparatūra „Rīks“ ir vienkārši CNC programma, kas izved no CAD faila. Nav nepieciešams fizisks ietekmētājs un nav nepieciešams izgatavot stampos. Dizaina izmaiņa, kas mehāniskajā iekārtā izmaksātu 50 000 USD un prasītu seš nedēļas, var tikt īstenota lasera загlūšanas līnijā minūtēs, augšupielādējot jaunu failu. Šis pārejs no fiziskiem aktīviem uz digitālajiem aktīviem dramatiski samazina „laiku līdz sastāvdaļai“, ļaujot ražotājiem pāriet no dizaina aiztaisīšanas līdz ražošanai gandrīz uzreiz. Automašīnu nozarē, kur modeļu gadi un sejaskorekcijas rada pastāvīgas ģeometrijas izmaiņas, šī elastība bieži ir vērtīgāka par īsto caurlaisti.

Izmaksu analīze un rentabilitātes apjoms

Finanšu direktoriem un ražotņu vadītājiem lēmums bieži vien ir saistīts ar rentabilitātes apjomu. Nozares analīzes, tostarp ziņojumi no MetalForming Magazine , liecina, ka finansiālais pārslēgšanās punkts parasti atrodas diapazonā starp 60 000 un 100 000 detaļām gadā .

CAPEX un OPEX kompromiss

• Mehāniskā izgriešana (lielas CAPEX, zemas vienības izmaksas): Prasa ievērojamu sākotnējo ieguldījumu veidņos (no 20 000 USD līdz vairāk nekā 100 000 USD par detaļu) un dziļu bedru pamatus presei. Tomēr, kad process darbojas, ekspluatācijas izmaksas par detaļu ir ļoti zemas augstu ātrumu dēļ.
• Lāzera izgriešana (zemas CAPEX, augstākas mainīgās izmaksas): Pilnībā novērš veidņu izmaksas. Sākotnējais mašīnas ieguldījums ir ievērojams, taču tā uzstādāma uz standarta plakana grīdas. Izmaksa par detaļu ir augstāka, jo tiek patērēta enerģija un gāze, tomēr kopējās īpašuma izmaksas paliek zemākas pie apjomiem zem 100 tūkstošu sliekšņa, jo tiek novērsta smagā veidņu amortizācija.

Slepenās izmaksas arī ir svarīgs faktors. Mekhāniskai plākšņu griešanai nepieciešami lieli dārgi telpu apjomi matricu uzglabāšanai un apkopei. Lāzera plākšņu griešana atbrīvo šos kapitālus, ļaujot ražošanas telpām izmantot platības aktīvai ražošanai, nevis smagu tērauda rīku noliktavu glabāšanai.

Materiālu izmantošana un komponovēšanas efektivitāte

Automobiļu ražošanā materiāla izmaksas var veidot līdz pat 70% no iegravētās detaļas kopējās vērtības. Šeit lāzera plākšņu griešana bieži pārspēj mehāniskās metodes, neatkarīgi no ātruma. Mehāniskās matricas ir ierobežotas ar šķēršanas fizikas likumiem; tām nepieciešams "inženierijas atkritumi" vai savienojuma materiāls starp detaļām, lai uzturētu strukturālo integritāti griešanas ciklā.

Lāzera plākšņu griešana izmanto Brīvā stila komponovēšana un kopīgu griešanu. Tā kā uz loksni netiek piemērots fizisks spēks, detaļas var tikt novietotas milimetros attālumā viena no otras vai pat dalīt griezuma līniju. Neregulāras formas, piemēram, L veida stiprinājumi vai logu izgriezumi, var tikt savienotas tādā veidā, kas ir neiespējama ar cieto instrumentu. Dati no Ražotājs norāda, ka lāzera iegriešana var nodrošināt 3% līdz 20% materiāla ietaupījumu salīdzinājumā ar mehānisko žāvēšanu. Izmantojot lielā apjomā dārgu alumīniju vai augstas izturības tēraudu, 3% iznākuma uzlabojums var gadā nodrošināt ietaupījumu vairāku miljonu dolāru apmērā.

Malas kvalitāte un materiāla piemērotība (AHSS)

Augstas izturības tērauda (AHSS) izplatība ir sarežģījusi mehāniskās iegriešanas pielietošanu. Kad liela tonnāža preses griež AHSS (materiālus ar stiepes izturību virs 1000 MPa), trieciens bieži izraisa mikroplaisas gar griezuma malu. Šīs mikroplaisas var izraisīt pārtrūkumus turpmākajos formēšanas procesos, palielinot bēguma daudzumu nākamajos posmos.

Lāzera izgriešana ir bezkontakta termisks process. Tas nav atkarīgs no materiāla — tāpat kā vieglo tēraudu, tas var izgriezt arī 1500 MPa presētu cieto tēraudu. Iegūtā mala ir brīva no mikroplaisām, un siltuma ietekmētā zona (SIZ) parasti ir neievērojama (mazāk par 0,2 mm). Turklāt AHSS apstrāde mehāniskajos presēs paātrina veidņu nolietojumu, kas bieži rada uzturēšanas izmaksas, kuras ir četrreiz augstākas salīdzinājumā ar vieglo tēraudu. Lāzera griešana pilnībā novērš šo nolietojuma faktoru, nodrošinot vienmērīgu malas kvalitāti no pirmā līdz miljonītajam gabalam.

Ražošanas ātrums: atšķirība samazinās

Vēstoriski mehāniskā izgriešana bija neapstrīdams ātruma karalis, spējīgs nodrošināt vairāk nekā 60 darba gājienus minūtē (SPM). Lai gan tā joprojām ir priekšrocībā lielām vienkāršu detaļu sērijām, lāzertechnoloģija strauji panāk. Mūsdienu ruļļu barotās lāzera līnijas izmanto vairāku galvu sistēmas (parasti 2 līdz 4 lāzera galvas, kas darbojas vienlaikus) un „DynamicFlow“ tehnoloģiju, lai sasniegtu efektīvu ātrumu 30–40+ detaļas minūtē.

Novērtējot ātrumu, ir jāaprēķina "neto caurlaide", nevis vienkārši cikli minūtē. Mehāniskais prese var darboties ātrāk, taču, ja tai nepieciešamas 45 minūtes ilgas pārtraukuma laiks veidņu maiņai ik pēc dažām stundām, tās neto efektivitāte samazinās. Lāzera līnija veic maiņu 5–7 minūtēs. Augsta sortimenta ražošanas vidē, kur nepieciešamas vairākas maiņas dienā, bieži vien žirgs (lāzers) pārspēj zaķi (mehānisko presi).

Lēmumu matrica: kad ko izvēlēties

Lai vienkāršotu izvēles procesu, izmantojiet šo lēmumu struktūru, balstoties uz jūsu ražošanas ierobežojumiem:

Kaut gan lāzeru griešana nodrošina neizmainīgu manevrētspēju, realitāte automašīnu lielserijas ražošanā bieži prasa tradicionālas stampēšanas iespējas pilnīgu izmantošanu pie nobriedušām produktu līnijām. Ražotājiem, kas palielinā produktu apjomu no prototipa līdz miljoniem vienību, verificēti ražošanas partneri kā Shaoyi Metal Technology aizver šo plaisu, piedāvājot IATF 16949 sertificētas precīzas stampēšanas iespējas līdz 600 tonnām, lai apstrādāt lieltirgošanas pieprasījumu, kas pārsniedz lāzeru griešanas ekonomiski pamatotu robežu.