TL;DR

Materiaalgebruik bij autostansen te verbeteren is de cruciale verhouding tussen het gewicht van het afgewerkte onderdeel en het totale verbruikte grondmateriaal, en bepaalt tot 70% van de uiteindelijke productiekosten van een component. Om dit rendement te maximaliseren, is het noodzakelijk om verder te gaan dan eenvoudige lay-outs en over te stappen op geavanceerde strategieën zoals Two-Pair nesting, waarmee de materiaalefficiëntie met meer dan 11% kan worden verbeterd ten opzichte van standaard One-Up methoden. Deze gids beschrijft de technische formules, nesttechnieken en procesoptimalisaties die nodig zijn om afval te minimaliseren en de winstmarges te beschermen bij massaproductie.

De economie van materiaalgebruik

In de risicovolle wereld van de automobielproductie is grondmateriaal niet zomaar een post—het is de belangrijkste kostenfactor. Gegevens uit de industrie tonen aan dat voor de meeste gestanste onderdelen grondmateriaal goed is voor 60% tot 70% van de totale onderdeelkosten . Dit percentage weegt zwaarder dan de kosten van arbeid, energie en zelfs de afschrijving van complexe gereedschappen.

De financiële impact van deze verhouding is ernstig omdat materiaalkosten terugkerende kosten zijn. Terwijl een stansmal een eenmalige investering is, wordt de staal- of aluminiumcoil continu verbruikt. Een materiaalbenuttingsgraad van 60% betekent dat voor elke dollar die wordt uitgegeven aan plaatmateriaal, 40 cent direct wordt omgezet in schroot (afval). In automobielproductie met hoge volumes, waarbij de aantallen vaak jaarlijks meer dan 300.000 eenheden bedragen, kan zelfs een kleine verbetering van het opbrengstpercentage vertalen naar honderdduizenden dollars aan besparingen.

Daarentegen leidt het negeren van materiaalbenutting tijdens de ontwerpfase tot een 'opbrengstverschil'—een permanente kostenlast die gedurende de gehele levenscyclus van het voertuigprogramma blijft bestaan. Besluitvormers moeten materiaalefficiëntie niet enkel zien als een maatstaf voor afvalreductie, maar als de belangrijkste factor voor concurrerende prijsstelling en winstgevendheid.

Materiaalbenuttingsgraad berekenen

Om materiaalkosten te beheersen, moeten ingenieurs eerst nauwkeurig het gebruik meten. De standaarddefinitie in de industrie voor materiaalgebruik is het percentage van de coil of plaat dat het eindproduct wordt.

De kernformule

De berekening is eenvoudig, maar vereist nauwkeurige gegevens over de layout van de grondvorm:

Materiaalgebruik % = (Nettogewicht onderdeel / Bruto gewicht verbruikt materiaal) × 100

• Nettogewicht: Het eindgewicht van het afgewerkte gestanste onderdeel na alle afkant- en borgingsbewerkingen.
• Brutoweight: Het totale gewicht van het materiaal dat nodig is om dat onderdeel te produceren, berekend aan de hand van de Pitch (afstand tussen onderdelen op de strook) en de Spoeldikte .

Bijvoorbeeld: als een afgewerkt beugel 0,679 kg weegt, maar de rechthoekige ruimte die het inneemt op de coil (pitch × breedte × dikte × dichtheid) 1,165 kg weegt, is het gebruik slechts 58,2%. De resterende 0,486 kg is technisch afval. Het verhogen van dit gebruik naar 68% vermindert aanzienlijk het benodigde bruto gewicht per onderdeel, wat direct leidt tot lagere 'aankoopprijs' van de coil.

Geavanceerde Nestingstrategieën voor Maximaal Opbrengst

De meest effectieve methode om materiaalgebruik bij autostansen te verbeteren is blank nesting—het optimaliseren van de oriëntatie en indeling van onderdelen op de coilstrip. Het kiezen van de verkeerde nestingstrategie is de meest voorkomende oorzaak van lage opbrengst.

Hieronder volgt een vergelijkende analyse van gangbare nestingindelingen voor een typische L-vormige auto-beugel. Uit gegevens afgeleid uit industriesimulaties blijkt hoe de keuze van indeling de efficiëntie van opbrengst sterk beïnvloedt.

Vergelijking van Nestingstrategieën

Zoals getoond, kan het overstappen van een basis Eén-op-een proces naar een geoptimaliseerde Twee-Paar lay-out de opbrengst met meer dan 11 procentpunten verbeteren. Bij een productierun van 300.000 onderdelen verlaagt deze aanpassing het totale staalverbruik met tonnen, waardoor de "kostentoeslag" die gepaard gaat met inefficiënt blanken wordt geëlimineerd.

Technieken voor engineering- en procesoptimalisatie

Naast nesten kunnen geavanceerde engineeringmaatregelen verdere efficiëntie uit het stansproces halen. Deze technieken vereisen vaak samenwerking tussen productontwerpers en productie-engineers vroeg in de ontwikkelcyclus van het voertuig.

Optimalisatie van addendum en klemplaat

Bij dieptrekwerven is extra materiaal (toevoegsel) nodig om de plaat in de matrijsklemmen vast te houden, zodat de materiaalstroom wordt geregeld en kreuken worden voorkomen. Dit materiaal wordt echter uiteindelijk als afval afgesneden. Met behulp van simulatiesoftware zoals AutoForm of Dynaform kunnen ingenieurs het oppervlak van de toevoeging minimaliseren zonder afbreuk te doen aan de vormkwaliteit. Het verkleinen van de grondplaat met slechts enkele millimeters aan de klemrand kan over miljoenen slagen heen aanzienlijke materiaalbesparingen opleveren.

Samenwerken voor precisie

De implementatie van deze optimalisaties vereist vaardigheden die de kloof overbruggen tussen theoretisch ontwerp en fysieke realiteit. Voor fabrikanten die deze strategieën willen valideren, Shaoyi Metal Technology biedt uitgebreide stansoplossingen. Door gebruik te maken van IATF 16949-gecertificeerde precisie en perscapaciteiten tot 600 ton, ondersteunen zij automobielklanten bij de overgang van snelle prototyping naar productie in grote volumes. Of u nu een nestelstrategie moet verifiëren met 50 prototypes binnen vijf dagen of een opbrengst-geoptimaliseerd ontwerp wilt opschalen naar miljoenen onderdelen, hun engineeringdiensten garanderen strikte naleving van wereldwijde OEM-normen.

Coilspecificatie en TWB

Een andere mogelijkheid voor optimalisatie is het grondstofformaat zelf. Standaard coilbreedtes kunnen een fabrikant ertoe dwingen bredere afvalmarges te accepteren. Het bestellen van op maat gesneden breedtes afgestemd op de specifieke nestelpitch kan randverlies elimineren. Daarnaast Gelaste platen op maat (TWB) maken het mogelijk voor ingenieurs om platen van verschillende diktes of kwaliteiten aan elkaar te lassen vóór het stansen. Dit zorgt ervoor dat dikkere, sterkere metalen alleen waar nodig (bijvoorbeeld in botsingszones) worden gebruikt en dunner metaal elders, waardoor het totale gewicht van de grondplaat wordt verlaagd en de materiaalbenuttingsverhouding van het voertuig wordt verbeterd.

Afvalbeheer & Duurzaamheid

Ondanks de beste nestelstrategieën is wat afval onvermijdelijk. Dit "technische afval" bestaat doorgaans uit vensteruitsnijdingen (gaten binnenin het onderdeel) en de draagband. Moderne efficiëntienormen beschouwen dit restmateriaal echter als een potentiële bron in plaats van puur afval.

• Afval binnen afvalproductie: Voor grotere carrosseriedelen zoals deuren of spatborden kunnen de grote uitsnijdingen soms groot genoeg zijn om kleinere beugels of ringen uit te stampen. Deze techniek van "nestelen binnen afval" levert in wezen gratis materiaal op voor de kleinere onderdelen.
• Duurzaamheidseffect: Het maximaliseren van materiaalgebruik houdt rechtstreeks verband met milieuzorg. Door het bruto gewicht van staal dat nodig is voor een voertuig te verlagen, verminderen fabrikanten hun CO2-voetafdruk die samenhangt met de staalproductie en logistiek. Stansprocessen met hoog rendement ondersteunen de doelstellingen van ISO 14001 en duurzaamheidseisen van OEM's door het energieverbruik per bruikbare kilogram metaal tot een minimum te beperken.

Conclusie: De winst zit in de toonhoogte

Het materiaalgebruik bij autotoolage is een duidelijke maatstaf voor productie-efficiëntie. Aangezien de materiaalkosten het grootste deel van de onderdeelkosten uitmaken, bepaalt het verschil tussen een opbrengst van 58% en 69% de winstgevendheid van een programma. Door data-gedreven nestelstrategieën toe te passen, simulatie te gebruiken voor vermindering van addenda en samen te werken met bevoegde fabrikanten voor uitvoering, kunnen automobielingenieurs afval aanzienlijk verminderen. In een sector waar marges in centen worden gemeten, is het maximaliseren van elke millimeter bandstaal niet alleen goed engineering—het is essentiële bedrijfsstrategie.

Frequently Asked Questions (FAQ)

1. Wat is het ruwe materiaalgebruik bij stampen?

Het ruwe materiaalgebruik is de verhouding tussen het gewicht van het afgewerkte, bruikbare onderdeel en het totale gewicht van het verbruikte grondmateriaal (band of plaat). Het wordt uitgedrukt in percentage: (Net Weight / Gross Weight) * 100. Een hoger percentage geeft minder verspilling en lagere materiaalkosten aan.

2. Waarom is materiaalgebruik kritisch in de automobielindustrie?

Grondstoffen vertegenwoordigen doorgaans 60-70% van de totale kosten van een gestanst autocomponent. Omdat de productievolume van voertuigen hoog is, leiden al kleine verbeteringen in het materiaalgebruik (minder afval) tot enorme cumulatieve kostenbesparingen en een verminderde milieubelasting.

3. Wat is het verschil tussen One-Up en Two-Up nesting?

One-Up nesting stanst één onderdeel per persslag, wat vaak resulteert in een lager materiaalrendement (bijv. ~58%) door inefficiënte afstand tussen onderdelen. Two-Up nesting produceert twee onderdelen per slag, waardoor geometrieën beter op elkaar kunnen worden afgestemd (nesting), wat het rendement aanzienlijk kan verhogen (vaak >60%) en de productiesnelheid verhoogt.

4. Welke materialen worden veel gebruikt voor autostansen?

Koolstofstaal is het meest gebruikte materiaal vanwege zijn sterkte en betaalbare prijs, verkrijgbaar in diverse kwaliteiten zoals zacht staal en hoogwaardig staal (HSS). Aluminiumlegeringen worden ook steeds vaker gebruikt voor verlichtingstoepassingen om het brandstofverbruik te verbeteren, ondanks dat ze lastiger te bewerken zijn.