Støping eller CNC fra helmateriale — hvor går bruddpunktet?

Dette er den vanligste konverteringen vi blir spurt om, og den vanligste kilden til feil beslutning i begge retninger.

Utgangspunktet er to kostnadsstrukturer som ser helt forskjellige ut:

Maskinering fra helmateriale: ingen verktøykostnad. Høy kostnad per del, som knapt faller med volum. Du betaler i maskintid, og maskintiden er den samme for del nummer 5 000 som for del nummer 1.

Støping: høy verktøykostnad opp front. Lav kostnad per del. Syklustiden er sekunder, ikke minutter.

De to linjene krysser hverandre ett bestemt sted. Hele diskusjonen handler om hvor.

Regnestykket

Kall verktøykostnaden T, kostnaden per maskinert del C₁, og prisen per støpt del C₂.

N = T ÷ (C₁ − C₂)

N er antall deler før verktøyet er betalt ned. Under N er maskinering billigst. Over N er støping billigst, og forspranget vokser for hver eneste del.

Så langt er det enkelt. Det er de tre tingene folk glemmer å ta med som avgjør om svaret blir riktig.

Ting folk glemmer: 1. Materialsvinnet

En maskinert del starter som en blokk. Alt som ikke er del blir spon.

På en typisk brakett med lommer, ribber og gjennomgående hull kan spon utgjøre store deler av utgangsmaterialet. Du betaler for hele blokken, og selger sponen for en brøkdel.

En støpt del starter som omtrent den formen den skal ha. Innløp og overløp går tilbake i ovnen og smeltes om — ikke gratis, men vesentlig bedre enn å selge spon.

Når metallprisen stiger — aluminium på LME har steget kraftig det siste året — flytter dette bruddpunktet nedover. Materialsvinn koster mer i et høyprismarked, og støping vinner tidligere enn før.

Ting folk glemmer: 2. Hele serielevetiden

Mange forkaster støping fordi de regner på første ordre.

Skal produktet leve i ti år, er det ti års volum som hører hjemme i regnestykket. En del du lager 3 000 av i året er en del du lager 30 000 av — og forskjellen mellom de to tallene er ofte forskjellen mellom nei og ja.

Ta også med reservedeler. En del som skal kunne leveres i mange år etter at hovedserien er ferdig, er en del der verktøyet uansett må stå.

Ting folk glemmer: 3. Geometrien endrer seg

Dette er det viktigste, og det som sjeldnest kommer med.

Når du støper, tegner du ikke den samme delen. Du tegner en bedre del.

En maskinert brakett er begrenset av hva et verktøy kan komme til. Alle lommer må ha en radius i bunnen som svarer til fresen. Innvendige hulrom er vanskelige eller umulige. Ribber koster maskintid, så konstruktøren legger dem bare der de er helt nødvendige.

En støpt brakett kan ha tynt skall med ribber der momentet er, lukkede volumer, hull støpt inn med kjerne, og gods konsentrert nøyaktig der spenningen er høy.

Resultatet er ofte en del som er både lettere og sterkere enn den maskinerte. Det er ikke en kostnadsbesparelse — det er en produktforbedring, og den hører hjemme i vurderingen.

Fem tilfeller der maskinering vinner uansett volum

Vi anbefaler maskinering når:

1. Delen skal aldri lages igjen. Er dette et engangsbehov, er verktøykostnaden bortkastet uansett hvor mange deler du lager i den ene serien.

2. Geometrien er for enkel. En rund skive med et hull i midten har ingenting å hente på støping. Da er dreiing både raskere og billigere.

3. Toleransekravet er tettere enn støping kan gi, over hele delen. Er nesten alle mål kritiske, må nesten alt maskineres uansett — og da har du betalt for et verktøy uten å slippe maskineringen.

4. Materialet må være noe vi ikke støper. Rustfritt stål, titan, kobberlegeringer. Vi støper aluminium og sink.

5. Designet er ikke ferdig. Skal geometrien endres tre ganger til, er et verktøy for tidlig. Maskiner prototypene, lås designet, og støp deretter.

Mellomløsningen folk overser

Det er ikke enten eller.

Den vanligste og mest lønnsomme løsningen på en del med noen få kritiske mål er å støpe emnet og maskinere bare de flatene som krever det.

Delen støpes med maskineringsmonn på de kritiske flatene og ferdig geometri overalt ellers. Deretter freses eller dreies bare det som må være tettere enn støping gir.

Du får støpingens lave kostnad per del på 90 prosent av geometrien, og maskineringens presisjon på de 10 prosentene som betyr noe.

Dette er det vi gjør mest av. Ett av produkteksemplene våre er en presstøpt sinkbrakett som gjenges og gjøres montasjeklar hos oss — støping der støping er best, maskinering der maskinering er best, i samme bygg.

Hva du bør sende oss

For å gi deg et konkret bruddpunkt trenger vi:

• Tegningen eller 3D-modellen. STEP er best.
• Hva du betaler per del i dag, hvis delen allerede lages.
• Årsvolum og forventet levetid på produktet.
• Hvilke mål som faktisk er kritiske — ikke alle, bare de som avgjør funksjonen.

De andre fem metodene

Støping og maskinering fra helmateriale er ikke de eneste alternativene, og regnestykket over er ikke fullstendig før du har vurdert dem. Fem andre metoder konkurrerer om den samme delen, og hver av dem vinner i sitt hjørne.

Sprøytestøping i plast er den sterkeste konkurrenten når delen ikke må lede varme, ikke må lede strøm og ikke skal ta last i mange år. Verktøyet er billigere, syklusen kortere og delen lettere. Skal den tåle temperatur, UV over tid eller en gjenge som strammes gjentatte ganger, snur bildet.

MIM — metallpulversprøytestøping er metallets svar på sprøytestøping, og vinner på små, kompliserte deler i høyt volum — deler som får plass i en håndflate. Over den størrelsen dominerer råvarekostnaden, og støping tar over.

3D-printing i metall har ingen verktøykostnad i det hele tatt, og er derfor riktig for prototyper og for serier på noen titalls deler. Kostnaden per del faller nesten ikke med volumet, så støping krysser den tidlig.

Laserskjæring og kantpressing lager delen av plate. Det er raskt og verktøyfritt, men utgangspunktet er flatt: hver bøy og hver sveis er en operasjon og et ledd i en toleransekjede. Braketter med to eller tre plan lages ofte i plate helt til antallet operasjoner gjør støping billigere.

Stansing er platebearbeidingens serieform og slår alt annet på pris når delen er tynn, flat og lages i hundretusener. Den kan ikke variere godstykkelsen, og den kan ikke lage et hus.

Regelen som binder dem sammen: jo mer geometri delen har i tre retninger, desto tidligere vinner støping.

Én ting til: 3D-print hører hjemme i regnestykket

For små serier er ikke maskinering det eneste alternativet.

3D-print i metall har null verktøykostnad, akkurat som maskinering, men bygger delen opp i stedet for å skjære den ned. Det gir geometrisk frihet nær støpingens — innvendige hulrom, gittstrukturer, gods der spenningen er — uten å binde opp kapital i et verktøy.

Prisen per del er høy og faller nesten ikke med volum. Så snart serien passerer noen titalls deler, blir print raskt dyrere enn både maskinering og støping.

Den praktiske bruken er derfor tydelig: print prototypene, bekreft at geometrien fungerer, lås designet, og støp deretter serien. Da har du betalt for læringen én gang framfor å bygge den inn i et verktøy du senere må endre.

Da regner vi ut N sammen med deg, og vi sier ærlig fra hvis svaret er at du skal fortsette å maskinere. Det skjer regelmessig, og det er en bedre samtale enn å selge deg et verktøy du aldri får betalt ned.