POVZETEK

Izkoristka materiala pri avtomobilskem žigosanju je ključni razmerje med maso končnega dela in skupno porabo surovega kovinskega materiala, ki določa do 70 % končnih stroškov proizvodnje sestavne enote. Za maksimiranje donosa je potrebno preseči osnovne postopke in uporabiti napredne strategije, kot je dvoparno postavljanje (Two-Pair nesting), ki lahko izkoristek materiala izboljša za več kot 11 % v primerjavi s standardnimi metodami enojnega postavljanja (One-Up). V priročniku so podrobno opisane inženirske formule, tehnike postavljanja in optimizacije procesa, potrebne za zmanjšanje odpadka in zaščito dobičkonosnosti pri proizvodnji velikih serij.

Ekonomika izkoriščanja materiala

V visokotlačnem svetu avtomobilske proizvodnje surovina ni le postavka v proračunu – temveč glavni gonilnik stroškov. Podatki iz industrije kažejo, da za večino izdelanih delov surovi material predstavlja 60 % do 70 % skupnih stroškov sestavne enote . Ta delež znatno presega stroške dela, energije in celo amortizacijo zapletenih orodij.

Finančne posledice tega razmerja so resne, ker se stroški materiala ponavljajo. Medtem ko je orodje za žigosanje enkratna naložba, se zaloge jekla ali aluminija porabljajo neprestano. Stopnja izkoriščenja materiala v višini 60 % pomeni, da se za vsak dolar, porabljen za pločevino, 40 centov takoj pretvori v odpad (reziduum). Pri serijski proizvodnji vozil, kjer količine pogosto presegajo 300.000 enot na leto, lahko že drobna izboljšava donosnosti pomeniti prihranke v višini stotisoč dolarjev.

Nasprotno pa zanemarjanje izkoriščenja materiala med fazo načrtovanja ustvari »režijsko vrzel« – trajno finančno kazensko sankcijo, ki traja celoten cikel programa vozila. Odločevalci morajo učinkovitost materiala obravnavati ne zgolj kot merilo za zmanjševanje odpadkov, temveč kot glavni dejavnik konkurenčnega cenjenja in rentabilnosti.

Izračunavanje stopinj izkoriščenja materiala

Za nadzor stroškov materialov morajo inženirji najprej natančno izmeriti izkoriščenost. Standardna industrijska opredelitev izkoriščenosti materiala je odstotek traku ali pločevine, ki postane končni izdelek.

Osnovna formula

Izračun je preprost, vendar zahteva natančne vhodne podatke o razporeditvi osnovnega lista:

Izkoriščenost materiala % = (neto teža dela / bruto teža porabljenega materiala) × 100

• Neto teža: Končna teža dokončanega žiganega dela po vseh operacijah obrezovanja in izbijanja.
• Hrupe založba: Skupna teža materiala, potrebnega za izdelavo tega dela, izračunana s pomočjo Korak (razdalje med deli na traku) in Širina traku .

Na primer, če končni nosilec tehta 0,679 kg, prostor, ki ga zaseda na traku (vzmet × širina × debelina × gostota), pa tehta 1,165 kg, je izkoristek le 58,2 %. Preostanek, torej 0,486 kg, predstavlja inženirsko odpadno maso. Povečanje tega izkoristka na 68 % znatno zmanjša bruto težo, potrebno za vsak del, kar neposredno zmanjša »težo nakupa« traku.

Napredne strategije razporejanja za največji donos

Najučinkovitejša metoda za izboljšanje izkoristka materiala pri avtomobilskem žigosanju je razporeditev osnovnega lista – optimizacija orientacije in postavitve delov na traku. Izbira napačne strategije razporejanja je najpogostejši vzrok slabega donosa.

Spodaj je primerjalna analiza pogostih postavitev razporejanja za tipični L-obliken avtomobilski nosilec. Podatki, pridobljeni iz simulacij v industriji, prikazujejo, kako izbira postavitve močno vpliva na učinkovitost donosa.

Primerjava strategij razporejanja

Kot prikazano, premik iz osnovnega Enojno postopka v optimiziran Dvojni par postopek lahko izkoristek poveča za več kot 11 procentnih točk. Pri seriji 300.000 delov ta sprememba zmanjša skupno porabo jekla za tone in odpravi »stroškovno prednost«, povezano z neučinkovitim izrezovanjem.

Tehnike inženiringa in optimizacije procesov

Poleg gnezdenja lahko napredne inženirske rešitve dodatno povečajo učinkovitost procesa žiganja. Te tehnike pogosto zahtevajo sodelovanje med konstruktorji izdelkov in proizvodnimi inženirji že v zgodnjih fazah razvoja vozila.

Optimizacija dodatka in prijemal

Pri globokem vlečenju je potrebna dodatna masa (dodatek) za držanje pločevine v prijemalih orodja, da se nadzoruje tok materiala in prepreči krčenje. Ta masa se na koncu odstrani kot odpad. Uporaba programske opreme za simulacijo, kot sta AutoForm ali Dynaform, omogoča inženirjem zmanjšanje površine dodatka, ne da bi ogrozili kakovost oblikovanja. Zmanjšanje velikosti osnovnega lista le za nekaj milimetrov na robu prijemala lahko prinese znatne prihranke materiala skozi milijone udarcev.

Sodelovanje za natančnost

Uveljavitev teh optimizacij zahteva sposobnosti, ki premostijo vrzel med teoretičnim načrtovanjem in fizično resničnostjo. Za proizvajalce, ki iščejo potrditev teh strategij, Shaoyi Metal Technology ponuja celovite rešitve za žigosanje. Z uporabo natančnosti, certificirane po IATF 16949, in žigalnih zmogljivosti do 600 ton pomagajo avtomobilskim strankam pri prehodu od hitrega izdelovanja prototipov do proizvodnje velikih količin. Ne da vam je treba preveriti strategijo razporeditve s 50 prototipi v petih dneh ali povečati obseg optimiziranega donosa na milijone delov, njihove inženirske storitve zagotavljajo strogo skladnost z globalnimi standardi OEM.

Specifikacija tuljave in TWB

Drugi način optimizacije predstavlja sam format osnovnega materiala. Standardne širine tuljav lahko prisilijo proizvajalca, da sprejme širše robove odpadkov. Naročilo prilagojenih razrezanih širin, prilagojenih določeni razporeditvi, lahko odpravi odpad od robov. Poleg tega Laserjsko zvarjena poloteka (TWB) omogočajo inženirjem zvariti pločevine različnih debelin ali kakovosti skupaj pred žiganjem. To omogoča uporabo debelejšega, tršjega kovinskega materiala le tam, kjer je potreben (npr. v conah trka), tanjšega pa povsod drugje, kar zmanjša skupno težo polizdelka in izboljša izkoriščenost materiala vozila.

Upravljanje s odpadki in trajnost

Čeprav se uporabljajo najboljše strategije razporejanja, nekaj odpadkov ni mogoče izogniti. Ta »inženirska odpadna masa« običajno vključuje izrezane okence (luknje znotraj dela) in nosilni trak. Vendar sodobni standardi učinkovitosti obravnavajo ta odpadek kot potencialni vir, ne le kot čisti odpadek.

• Proizvodnja iz odpadkov: Pri večjih karoserijskih ploščah, kot so vrata ali blatniki, so lahko velika izrezana okence včasih dovolj velika za žiganje manjših nosilcev ali podložk. Ta tehnika »razporejanja znotraj odpadka« v bistvu pomeni brezplačen material za manjše komponente.
• Vpliv na trajnost: Največja izkoriščenost materiala je neposredno povezana z varstvom okolja. Z zmanjševanjem bruto teže jekla, potrebnega za vozilo, proizvajalci zmanjšajo svoj ogljični odtis, povezan s proizvodnjo jekla in logistiko. Postopki žganja z visokim donosom podpirajo cilje ISO 14001 in zahteve OEM-ov glede trajnostnosti tako, da zmanjšujejo porabo energije na uporaben kilogram kovine.

Zaključek: Dobitek je v koraku

Izkoristek surovega materiala pri avtomobilskem žigosanju je natančen pokazatelj učinkovitosti proizvodnje. Ker stroški materiala predstavljajo večino stroškov delov, razlika med izkoristkom 58 % in 69 % določa donosnost programa. Z uporabo podprte strategije postavitve kosov na trak, simulacij za zmanjšanje dodatkov in sodelovanja s sposobnimi proizvajalci pri izvedbi lahko avtomobilske inženirji znatno zmanjšajo odpadke. V panogi, kjer so marže merjene v centih, je maksimizacija vsakega milimetra traku ne le dober inženiring – temveč bistvena poslovna strategija.

Pogosta vprašanja (FAQ)

1. Kakšen je delež izkoriščenja surovega materiala pri žigosanju?

Delež izkoriščenja surovega materiala je razmerje med maso končnega, uporabnega dela in skupno maso surovega materiala (traka ali pločevine), porabljenega za njegovo izdelavo. Izražen je v odstotkih: (Net Weight / Gross Weight) * 100. Višji odstotek nakazuje manj odpadkov in nižje stroške materiala.

2. Zakaj je izkoriščanje materiala ključno v avtomobilski industriji?

Surovine običajno predstavljajo 60–70 % skupne cene kovinskega dela, izdelanega s ploskanjem. Ker so količine proizvodnje vozil visoke, že majhna izboljšanja pri izkoriščanju (zmanjšanje odpadka) privedejo do ogromnih kumulativnih prihrankov stroškov in zmanjšanega vpliva na okolje.

3. V čem je razlika med enojnim in dvojnim postavljanjem (nesting)?

Enojno postavljanje izdeluje en del pri vsakem udarcu prese, kar pogosto povzroči nižjo stopnjo izkoriščenja materiala (npr. ~58 %) zaradi neučinkovite razporeditve. Dvojno postavljanje pa izdeluje dva dela na udarec, kar omogoča boljše medsebojno zaklepanje geometrij (postavljanje), s čimer se znatno poveča delež izkoriščenja (pogosto >60 %) in hitrost proizvodnje.

4. Kateri materiali se pogosto uporabljajo za kovinsko ploskanje v avtomobilski industriji?

Jeklo je najpogosteje uporabljen material zaradi svoje trdnosti in ugodne cene; na voljo je v različnih sortah, kot so mehko jeklo in visoko trdno jeklo (HSS). Aluminijeve zlitine se prav tako vse pogosteje uporabljajo za lajšanje konstrukcij, da se izboljša gorivna učinkovitost, čeprav jih je težje oblikovati.