REZUMAT

Utilizarea materialului pentru amprentarea automotive este raportul critic între greutatea piesei finite și cantitatea totală de metal brut consumată, determinând până la 70% din costul final de producție al unui component. Maximizarea acestui randament necesită renunțarea la așezările simple în favoarea unor strategii avansate, cum ar fi amplasarea în perechi (Two-Pair nesting), care poate îmbunătăți eficiența materialului cu peste 11% față de metodele standard One-Up. Acest ghid detaliază formulele inginerice, tehnicile de amplasare și optimizările procesuale necesare pentru a minimiza deșeurile și a proteja marjele de profit în producția de serie mare.

Economia utilizării materialelor

În lumea de mare risc a fabricației auto, materialul brut nu este doar un punct în buget—este principalul factor de cost. Datele din industrie arată că, pentru majoritatea componentelor stampilate, materialul brut reprezintă 60%–70% din costul total al piesei . Această pondere depășește semnificativ costurile forței de muncă, energiei și chiar amortizarea utilajelor complexe.

Implicația financiară a acestui raport este gravă deoarece costurile materialelor sunt recurente. În timp ce o matriță de presare reprezintă o investiție unică, bobina de oțel sau aluminiu este consumată în mod continuu. Un randament de utilizare a materialului de 60% înseamnă că pentru fiecare dolar cheltuit pe tablă metalică, 40 de cenți se transformă imediat în deșeu (resturi). În producția auto de mare serie, unde cantitățile depășesc adesea 300.000 de unități anual, chiar și o îmbunătățire marginală a procentului de randament poate însemna economii de sute de mii de dolari.

În schimb, neglijarea utilizării materialelor în faza de proiectare creează un „decuplu de randament” — o penalizare de cost permanentă care persistă pe toată durata programului vehiculului. Decidenții trebuie să considere eficiența materială nu doar ca o măsură a reducerii deșeurilor, ci ca principalul factor pentru stabilirea unui preț competitiv și pentru rentabilitate.

Calcularea ratelor de utilizare a materialului

Pentru a controla costurile materialelor, inginerii trebuie mai întâi să măsoare cu precizie utilizarea acestora. Definiția standard din industrie a utilizării materialelor este procentul din bandă sau foaie care devine produsul final.

Formula de bază

Calculul este direct, dar necesită date de intrare precise privind așezarea semifabricatului:

Utilizare material % = (Greutatea netă a piesei / Greutatea brută a materialului consumat) × 100

• Greutate netă: Greutatea finală a piesei stampilate finite după toate operațiunile de tăiere și perforare.
• Greutate brută: Greutatea totală a materialului necesar pentru a produce acea piesă, calculată utilizând Pas (distanța dintre piese pe bandă) și Lățime bobină .

De exemplu, dacă o consolă finită cântărește 0,679 kg, dar spațiul dreptunghiular pe care îl ocupă pe bandă (pas × lățime × grosime × densitate) cântărește 1,165 kg, utilizarea este doar de 58,2%. Restul de 0,486 kg reprezintă deșeu proiectat. Creșterea utilizării la 68% reduce semnificativ greutatea brută necesară pe piesă, scăzând direct „greutatea de achiziție” a benzii.

Strategii Avansate de Așezare pentru Randament Maxim

Cea mai eficientă metodă de a îmbunătăți utilizarea materialului pentru amprentarea automotive este așezarea semifabricatelor—optimizarea modului în care piesele sunt orientate și aranjate pe banda rulou. Alegerea unei strategii greșite de așezare este cea mai frecventă cauză a unui randament slab.

Mai jos este o analiză comparativă a tipurilor obișnuite de așezare pentru un suport automotive tip L. Datele obținute din simulări industriale demonstrează cum alegerea așezării modifică în mod semnificativ eficiența randamentului.

Comparație a Strategiilor de Așezare

După cum se arată, trecerea de la un proces de bază Unu-la-Unu la unul optimizat Două Perechi poate îmbunătăți randamentul cu peste 11 puncte procentuale. Într-un ciclu de producție de 300.000 de piese, această schimbare reduce consumul total de oțel cu tone întregi, eliminând "penalitatea de cost" asociată decupării ineficiente.

Tehnici de Optimizare a Ingineriei și Procesului

În afara amplasării optime, intervențiile avansate de inginerie pot obține un grad suplimentar de eficiență în procesul de stampare. Aceste tehnici necesită adesea o colaborare strânsă între proiectanții de produse și inginerii de fabricație, încă de la începutul ciclului de dezvoltare a vehiculului.

Optimizarea Addendumului și a Dispozitivului de Fixare

În procesele de ambutisare profundă, este necesar un material suplimentar (adaos) pentru a fixa tabla în menghina matriței, astfel încât să se controleze curgerea materialului și să se prevină formarea de cute. Cu toate acestea, acest material este ulterior tăiat și eliminat ca deșeu. Utilizarea unor programe de simulare precum AutoForm sau Dynaform permite inginerilor să minimizeze suprafața de adaos fără a compromite calitatea ambutisării. Reducerea dimensiunii semifabricatului cu doar câțiva milimetri pe marginea menghinii poate aduce economii semnificative de material pe parcursul a milioane de curse.

Parteneriat pentru Precizie

Punerea în aplicare a acestor optimizări necesită competențe care acoperă decalajul dintre proiectarea teoretică și realitatea fizică. Pentru producătorii care doresc să valideze aceste strategii, Shaoyi Metal Technology oferă soluții complete de stampare. Beneficiind de precizie certificată IATF 16949 și capacități de presare până la 600 de tone, ei ajută clienții din industria auto să treacă de la prototiparea rapidă la producția de mare volum. Indiferent dacă trebuie să verificați o strategie de nesting cu 50 de prototipuri în cinci zile sau să scalați un design optimizat pentru randament la milioane de piese, serviciile lor inginerești asigură respectarea strictă a standardelor globale ale producătorilor OEM.

Specificația bobinei și TWB

O altă cale de optimizare este formatul materiei prime în sine. Lățimile standard ale bobinelor pot determina un producător să accepte margini mai largi de deșeu. Comandarea unor lățimi tăiate personalizat, adaptate specific pasului de nesting, poate elimina deșeurile de la margine. În plus, Blancuri sudate laser (TWB) permite inginerilor să sudeze foi de diferite grosimi sau calități înainte de ambutisare. Acest lucru plasează metalul mai gros și mai rezistent doar acolo unde este necesar (de exemplu, zonele de coliziune) și metal subțire în alte locuri, reducând greutatea totală a semifabricatului și îmbunătățind raportul de utilizare a materialului vehiculului.

Gestionarea deșeurilor și durabilitatea

În ciuda celor mai bune strategii de amplasare, un anumit tip de deșeu este inevitabil. Acest „deșeu proiectat” constă în mod tipic din decupările interioare (găurile din interiorul piesei) și grila portantă. Totuși, standardele moderne de eficiență tratează acest rebut ca o resursă potențială, nu ca un deșeu pur.

• Producția din deșeu: Pentru panourile mari ale caroseriei, cum ar fi ușile sau aripi, decupările mari pot fi uneori suficient de mari pentru a ambutisa brațe mici sau garnituri. Această tehnică de „amplasare în interiorul deșeurilor” presupune, de fapt, materie primă gratuită pentru componentele mai mici.
• Impact asupra durabilității: Maximizarea utilizării materialelor este legată direct de responsabilitatea de mediu. Prin reducerea greutății brute a oțelului necesar pentru un vehicul, producătorii își diminuează amprenta de carbon asociată cu producția și logistica oțelului. Procesele de decupare cu randament ridicat sprijină obiectivele ISO 14001 și cerințele privind sustenabilitatea ale producătorilor OEM, minimizând energia consumată pe fiecare kilogram utilizabil de metal.

Concluzie: Profitul este în detaliu

Utilizarea materialului în stamparea automotive este un indicator definitiv al eficienței producției. Având în vedere că costurile materialelor reprezintă majoritatea cheltuielilor pentru piese, diferența dintre un randament de 58% și unul de 69% determină profitabilitatea unui program. Prin adoptarea unor strategii de așezare bazate pe date, utilizarea simulărilor pentru reducerea adaosurilor și parteneriate cu producători capabili pentru implementare, inginerii auto pot reduce semnificativ deșeurile. Într-o industrie în care marjele se măsoară în bani, maximizarea fiecărui milimetru din bobina de material nu este doar o bună practică inginerească — este o strategie de afaceri esențială.

Întrebări frecvente (FAQ)

1. Care este rata de utilizare a materiei prime în procesul de stampare?

Rata de utilizare a materiei prime este raportul dintre greutatea piesei finite, utilizabile, și greutatea totală a materiei prime (bobină sau foaie) consumate pentru realizarea acesteia. Se exprimă în procente: (Net Weight / Gross Weight) * 100. Un procent mai mare indică un deșeu mai mic și costuri mai reduse pentru material.

2. De ce este utilizarea materialului esențială în industria auto?

Materiile prime reprezintă de obicei 60-70% din costul total al unui component auto ambutisat. Având în vedere volumele mari de producție ale vehiculelor, chiar și mici îmbunătățiri ale utilizării materialului (reducerea deșeurilor) conduc la economii cumulate semnificative și la o reducere a impactului asupra mediului.

3. Care este diferența dintre poziționarea One-Up și cea Two-Up?

Poziționarea One-Up ambutisează o singură piesă la fiecare cursă a presei, ceea ce duce adesea la un randament scăzut al materialului (de exemplu, ~58%) din cauza distanțării ineficiente. Poziționarea Two-Up produce două piese pe cursă, permițând o interblocare mai bună a geometriilor (nesting), ceea ce poate crește semnificativ procentul de randament (adesea >60%) și viteza de producție.

4. Ce materiale sunt utilizate frecvent pentru ambutisarea auto?

Oțelul carbon este cel mai utilizat material datorită rezistenței și prețului său accesibil, fiind disponibil în diverse clase, cum ar fi oțelul moale și oțelul înalt rezistent (HSS). Aliajele de aluminiu sunt, de asemenea, din ce în ce mai folosite pentru aplicații de ușurare, pentru a îmbunătăți eficiența combustibilului, chiar dacă sunt mai dificil de format.