6 façons dont un fabricant de fabrication de tôle réduit vos coûts de production totaux

ISO 2768-1 spécifie que la tolérance dimensionnelle linéaire pour le niveau de précision (grade f) est de ± 0,05 mm.

Pour être conforme à cette norme, chaque année, notre équipe de pré-audit DFM des matrices traite plus de 200 jeux, ce qui permet de réduire le coût de réparation des matrices de 8 000 $ à 15 000 $ en moyenne, la précision du pas de matrice est de 0,01 mm grâce à un usinage progressif d'une seule pièce qui prend 0,4 seconde, et de plus, le tout étant réalisé en usine. en boucle fermée, le délai de livraison est réduit de 40 %.

Dans le cadre d'un projet mondial de boîtier de commande automobile de niveau 1, nous avons réussi à réduire le coût total de 32 %. Le taux de rebut qui était initialement de 24 % a finalement été réduit à 0,02 % en combinant des pièces pliées, en utilisant des matrices progressives entièrement dédiées et une peinture interne qui a permis d'économiser 14 jours de logistique inter-usines.

Vous voulez savoir dans quelle mesure les coûts peuvent être réduits dans votre conception ? Contactez nos ingénieurs pour obtenir une liste d'auto-vérification de l'effet de levier de réduction des coûts de tôlerie, qui comprend les limites R/T, les seuils de démarrage progressifs des matrices et une liste des pièges DFM pour votre analyse comparative.

Comment l'imbrication automatisée dans la fabrication de tôles à grand volume minimise-t-elle la mise au rebut des matières premières ?

L'utilisation des matériaux peut être considérablement améliorée en adoptant des algorithmes d'imbrication de haute précision qui permettent de couper les pièces de forme irrégulière avec un minimum de déchets sur une seule tôle. Grâce à ces algorithmes, un fabricant limité à 65 % de son utilisation de métal par la méthode traditionnelle pourrait en réalité atteindre une utilisation de plus de 85 %, réduisant ainsi de 15 % le coût d'approvisionnement en matériaux d'une seule pièce. Le principal problème de la réduction des coûts pour la fabrication de tôles à grand volume réside dans l'imbrication.

Imbrication manuelle ou imbrication d'algorithmes avancés

Le point de départ pour réduire les coûts de production de tôlerie est l'utilisation des matériaux, et il existe une différence significative entre les deux modes.

1. Découpe colinéaire : L'algorithme est conçu de telle sorte que les bords des petites pièces soient coupés en suivant les bords des grandes pièces, de cette façon diminuant le squelette ou le gaspillage.
2. Imbrication de grandes et petites pièces : Une petite pièce est emballée dans un grand espace de pièces. La compacité dépasse ce qui peut être obtenu grâce à des opérations manuelles.
3. Réglage du pas d'estampage : Le pas d'estampage varie en commençant du 8 mm fixe au 5,2 mm dynamique, ce qui permet l'utilisation de la technologie des micro-joints avec.

Tableau de comparaison des paramètres de disposition (tôle d'acier galvanisée SGCC de 1,5 mm)

Données de test exclusives de LS Manufacturing : La réduction des écarts entre les pièces de 5,0 mm à 2,0 mm + la micro-connexion réduit les déchets du bord d'estampage de 18 %. En d'autres termes, cela se traduit simplement par la production de 12 à 15 pièces supplémentaires à partir d'une feuille de 1 220 mm x 2 440 mm et donc par une baisse directement perceptible des coûts des matériaux.

L'utilisation des matériaux pour le tonnage d'emboutissage et le pas des matrices sont essentiellement des facteurs qui déterminent la force de fabrication au plus juste d'un fabricant de tôlerie. La La fabrication de tôles par machine CNC comprend également une logique d'imbrication qui peut être étendue à des séries de produits mixtes de scénarios multi-variétés en petits lots. En fait, l'algorithme est assez sophistiqué : il peut identifier et faire correspondre les pièces communes des bords du contour extérieur. qui peuvent être rejoints.

Figure 1 : Machine de découpe laser CNC traitant de la tôle avec des motifs d'imbrication automatisés.

Pourquoi le DFM avancé pour la tôlerie est-il essentiel pour éliminer l'usure prématurée des outils et les fissures ?

Un examen géométrique DFM rigoureux du rayon de courbure et de la distance entre les bords des trous dans les premières phases de conception peut éviter les fissures dans le métal après étirement et prolonger la durée de vie de la matrice jusqu'à 200 %. Cela peut même éliminer le besoin de réparations supplémentaires de la matrice par DFM. L'essence d'un DFM pour la tôle est de relier ces principes aux limites de contraintes particulières au produit.

Lignes rouges géométriques pour le pliage et le poinçonnage

L'inspection DFM des services de tôlerie personnalisés implique la vérification de deux types de limites de conception. En particulier, pour la fabrication de tôles d'aluminium, la ligne rouge R/T est la plus critique des deux en raison de la nature relativement plus faible des tôles d'aluminium par rapport à celles en acier. Pour cette raison, la version 1.8 ou supérieure est recommandée pour 5052 :

• Ligne rouge du rayon de courbure : R/T inférieur à 1,5 entraîne un étirement des grains métalliques au-delà de leur limite, des microfissures se propageant le long des limites des grains et un écaillage de l'arête de coupe en 3 000 coups.
• Distance du bord du trou (ligne rouge) : Il doit y avoir une distance de plus de 2T + R entre le bord de tous les trous perforés et la ligne de pliage, car sinon le trou sera étiré en une ellipse, entraînant une casse de fil lors du taraudage ultérieur.

Calcul d'ingénierie de conception

Nous gérons le retour élastique chez LS Manufacturingpas par expérience en surpressant de 2°, par exemple nous calculons cela en fonction de la limite d'élasticité du matériau, le résultat étant :

• Aluminium 5052-H32 : Contrainte d'élasticité 195 MPa, compensation d'angle de retour élastique de 3°-4°, matrice V12.
• Acier inoxydable SUS304 : Limite d'élasticité 310 MPa, compensation d'angle de retour élastique 5°-6°, nécessite une station de formage sur pression.
• SPCC Laminé à froid : Contrainte d'élasticité 180 MPa : compensation de l'angle de retour élastique 1,5°-2°, la matrice standard est adéquate.

Ce type d'optimisation de la fabrication de tôles est obtenu grâce à ces calculs en phase avec DFM, c'est pourquoi aucun changement ne doit être apporté après la mise en service de l'outil de fabrication (matrice). Notre équipe d'ingénierie pré-approuve à elle seule le DFM pour plus de 200 jeux de moules chaque année, ce qui permet d'économiser en moyenne 8 000 à 15 000 en réparation de moules. coûts par client. De plus, la compensation du retour élastique de la fabrication de tôles d'acier inoxydable doit prendre en compte le taux d'écrouissage, la limite d'élasticité 304 progresse à chaque pliage.

Figure 2 : Pièces métalliques embouties produites à l'aide d'un outillage optimisé DFM avancé.

Comment l'outillage progressif peut-il réduire considérablement les coûts unitaires dans les achats à long terme ?

Les matrices progressives sont conçues pour intégrer jusqu'à plus de dix processus de fabrication, notamment le poinçonnage, le découpage et le pliage, dans un seul outil. Ces outils permettent une opération de formage à grande vitesse entièrement automatisée, atteignant 150 courses par minute, ce qui réduit à pratiquement zéro les coûts de traitement de la production d'une seule pièce en grand volume. La fabrication métallique rentable grâce aux économies d'échelle est entièrement prise en charge par les matrices progressives.

Comparaison du retour sur investissement des matrices progressives et des matrices à opération unique

Dans le cas où un seul lot de pièces personnalisées contient 50 000 pièces, il est évident que la différence entre les deux technologies est substantielle. La précision du pas des matrices d'emboutissage de tôle est l'âme des matrices progressives :

Point d'ancrage des données

La précision du pas progressif du chargeur de filière de 0,01 mm signifie que la tolérance totale résultant de l'étirement continu sur différents processus reste dans la norme. Même les coûts d'investissement les plus élevés liés à l'outillage pour la fabrication de tôles en grand volume peuvent être justifiés car ils devraient diluer le coût initial des outils presque à zéro sur une série de centaines de milliers de pièces, ce qui aura un effet considérable sur les coûts de traitement d'une seule pièce.

LS Manufacturing est capable de concevoir et développer des matrices progressives pour une hauteur fermée allant jusqu'à 300 tonnes, ce qui signifie que même les livraisons les plus longues pour les pièces les plus exigeantes en volume comme les supports automobiles et boîtiers de moteur peuvent être livrés à temps. La durée de vie des matrices progressives pour tôles est généralement inversement proportionnelle au niveau de tonnage d'emboutissage. Les matrices fonctionnant avec une force de pression inférieure à 150 tonnes ne nécessitent un affûtage des bords que tous les 50 000 coups de presse.

L'acceptation ou le rejet de commandes de matrices progressives par un fabricant de tôlerie peut être considéré comme une mesure majeure de sa capacité à résister à d'énormes réductions de coûts.

Vous ne savez pas si votre volume de production a atteint le seuil de production de matrices progressives ? Téléchargez le tableau de calcul du retour sur investissement progressif de la matrice, remplissez la quantité et les dimensions de la pièce, et il générera automatiquement le point de division et la courbe de coût unitaire.

Figure 3 : Machine d'estampage progressive produisant des supports métalliques à long terme.

Pourquoi la mise à niveau vers des optimisations intelligentes de la découpe laser réduit-elle les coûts d'ébavurage après traitement ?

L'utilisation d'un laser à fibre haute puissance et la régulation des paramètres du gaz auxiliaire de manière très spécifique et précise peuvent être l'un des facteurs entraînant une rugosité de surface Ra 3,2 ou inférieure, sans aucun signe d'éclaboussures ou de bavures, et sans aucune opération d'ébavurage secondaire consommant de l'énergie pour commencer. La logique de réduction des coûts de l'optimisation de la fabrication de tôles dans le segment laser est une section à la fois.

Combinaison de paramètres SUS304 3 mm de LS Manufacturing

Le processus laser du service de fabrication de tôles doit être précis pour chaque variable. La qualité transversale de la découpe de tôles au laser à fibre est la plus sensible à la position focale :

1. Puissance du laser à fibre : 6 000 W assure une fusion assez rapide.
2. Fréquence : 2 500 Hz, modulation d'impulsions pour éviter l'épuisement professionnel.
3. Point focal d'une lentille : -1,2 mm sous la surface de la feuille, cela donne au bord coupé une forme en V inversé qui permet un nettoyage en douceur du matériau en fusion.
4. Gaz d'assistance : azote haute pression et haute pureté >99,999 %

En raison de ces paramètres, la hauteur des scories de la couche fondue est inférieure à 0,02 mm alors que la rugosité de la surface est RA 2,8-3,2, rendant inutile l'ébavurage manuel en éliminant les bavures. En termes simples, cela signifie que vous pouvez économiser 3 à 8 minutes par pièce sur une mouture manuelle , ce qui entraîne une économie de 500 à 1 300 heures-homme pour des dizaines de milliers de pièces.

La technologie de découpe traditionnelle comme la découpe au plasma ou la découpe avec un laser de faible puissance nécessite généralement un meulage après la découpe - le coût de cette opération est détourné par des outils et des procédures. Pour pouvoir se passer d'ébavurage lors de la découpe de la tôle avec un laser et pour éviter d'équilibrer la qualité de coupe par rapport à la vitesse pour les plaques épaisses qui nécessitent encore une découpe avec de l'oxygène à basse pression, vous devez faire le bon compromis pendant la phase de conception et la question est également de savoir si vous êtes suffisamment prêt à repousser les limites de vos paramètres laser pour cette combinaison de réglages.

Figure 4 : Machine de découpe laser CNC optimisant les coupes pour réduire le post-traitement.

Comment la consolidation de la finition secondaire sous un même toit empêche-t-elle la hausse des coûts de la chaîne d'approvisionnement ?

Une usine unique entièrement intégrée combinant des processus tels que le soudage, le revêtement en poudre, la galvanoplastie et l'assemblage de composants éliminera non seulement complètement les coûts logistiques inter-usines supportés par plusieurs fournisseurs, mais permettra également de réduire les délais de livraison de 40 % au total. L'intégration verticale des services de tôlerie personnalisés peut aider à éliminer les coûts cachés.

Zones mystérieuses des chaînes d'approvisionnement décentralisées

En ce qui concerne le service de fabrication de tôles, les coûts cachés qui surviennent lors du déplacement d'une usine à une autre incluent :

• Frais d'emballage inter-usine : papier antirouille + papier bulle + EPE par pièce, 800-2000 par lot important.
• Rayures et dommages liés au transport : se reprochant mutuellement, retouches de 3 à 8 % et litiges de 1 à 2 semaines.
• Manque d'accumulation de tolérance : flexion de 0,3 mm dans l'usine A, soudage de 0,5 mm dans l'usine B, échec d'assemblage.

Les vrais avantages de la fabrication d'un système en boucle fermée pour une seule usine

En utilisant un grand châssis de serveur comme exemple, l'estampage et le revêtement ESD ont tous deux été réalisés dans la même usine. Habituellement, la fabrication de boîtiers en tôle est celle qui tire le plus d'avantages d'une boucle fermée. Dans la boucle fermée, la carrosserie du châssis après pliage est déplacée directement vers la ligne de peinture sans emballage intermédiaire :

• Coût d'emballage et de transport : 1 200 à 3 500 par lot important.
• Cycle de livraison : De 28 jours à 17 jours soit 40 % de moins.
• Boucle de responsabilité : Lorsqu'un processus tombe en panne, on peut obtenir une traçabilité interne du produit défectueux dans un délai de 2 heures sans arrêter la chaîne de production.

L'intégration verticale d'une fabrication métallique rentable consiste essentiellement à tirer des bénéfices du transport et de la négociation. Il est beaucoup plus facile de contrôler l'uniformité de la couleur et de l'épaisseur du film dans les produits en tôle à revêtement en poudre dans une usine de production en boucle fermée, car le temps de polissage chimique du prétraitement peut être synchronisé avec le cycle d'estampage.

Votre projet est-il également géré par plusieurs fournisseurs ? Contactez un ingénieur pour calculer les coûts d'intégration de la chaîne d'approvisionnement et voyez dans quelle mesure les coûts cachés peuvent être éliminés.

Quels ajustements techniques de qualité et d'épaisseur garantissent l'intégrité structurelle à une fraction du prix du matériau ?

En utilisant des simulations mécaniques approfondies, en remplaçant les plaques constituées de plaques épaisses par celles de plaques minces à haute résistance, ou simplement en remplaçant l'alliage d'aluminium 5052 par des plaques d'acier galvanisées rentables, on peut réduire considérablement les coûts totaux des matériaux de 25 % en conservant la rigidité structurelle inchangée. Remplacer un matériau par un autre pour réduire le coût de production de la tôle est l'un de ces problèmes de conception VA/VE très fondamentaux.

Étude de cas d'optimisation de la tôlerie pilotée par FEA (analyse par éléments finis)

La justification des changements apportés à l'optimisation de la fabrication de la tôle. Dans les endroits où le niveau de résistance à la corrosion est modéré, comme les châssis intérieurs et les armoires de commande électriques, les pièces en tôle galvanisée peuvent remplacer l'aluminium 5052. Les matériaux ont une différence de coût de plus de 2 fois :

1. Conception originale : Plaque d'aluminium 5052-H32 de 2,0 mm, espacement des raidisseurs de 80 mm.
2. Simulation FEA (analyse par éléments finis) : Contrainte maximale de von Mises 145 MPa, encore bien inférieure à la limite d'élasticité de l'aluminium de 195 MPa, 34 % de redondance matérielle.
3. Plan de modification : Remplacez le 5052-H32 par de l'acier HSLA de 1,2 mm (acier faiblement allié à haute résistance, limite d'élasticité de 240 MPa), et l'espacement des raidisseurs doit également être réduit à 50 mm.
4. Résultat : La contrainte maximale est de 218 MPa avec un facteur de sécurité de 1,1, le poids -28 %, le coût par unité de poids du matériau est baissé à 2,1/kg contre 4,8/kg et le coût unitaire du matériau est de -25 %.

Tableau de comparaison des paramètres avant et après modification

Profit margin of custom sheet metal services VA/VE modification is the profit that professional manufacturer stolen for the client during the design phase. For hot-rolled steel sheet manufacturing, the level of cold-weld cracking should be considered when choosing HSLA steels. It is recommended Ceq 0.42%, otherwise preheat 100-150℃ is recommended.

How Do Rigid In Process SPC and CPK Tracking Frameworks Eliminate Expenses from Late Stage Recalls?

It is possible that by applying very strict SPC, one could keep the defect rate of large quantities of delivery goods at very low levels of the defect rate. One reason that sheet metal fabrication factories are not allowed to have quality consistency is because their quality can not be consistent with the production batch, and this would mean big recall in the future.

SPC Implementation under IATF 16949