Costo di fabbricazione della lamiera: fattori che influiscono sui costi e come ridurli

La fabbricazione della lamiera è l'arte di trasformare lamiere grezze in vari componenti e strutture, al servizio di una moltitudine di settori. Anche se potresti già conoscere bene le nozioni di base, approfondiremo le sfumature che influiscono sul costo dei tuoi progetti di fabbricazione. L'aspetto dei costi va oltre le spese materiali e di manodopera; comprende una serie di variabili che, se gestite in modo efficace, possono portare a risparmi significativi.

In questo articolo esploreremo gli elementi di costo, offrendo a passo dopo passo guida al calcolo della lamiera spese di fabbricazione. Analizzeremo inoltre come la quantità di componenti possa influenzare il costo unitario, fornendo esempi pratici ed evidenziando le economie di scala in gioco. Successivamente, approfondiremo i fattori specifici che esercitano la loro influenza sui costi di fabbricazione, dalla selezione dei materiali e la complessità della progettazione alla posizione geografica e ai metodi di produzione.

Il nostro obiettivo finale è fornirvi le conoscenze e le strategie necessarie per ridurre i costi nei vostri progetti di fabbricazione della lamiera mantenendo i più elevati standard di qualità. Che tu sia un progettista meccanico esperto o un responsabile acquisti che cerca di ottimizzare le tue decisioni di approvvigionamento, questo articolo fornirà informazioni preziose che possono essere applicate nelle tue attività quotidiane.

Comprendere i costi di fabbricazione della lamiera

1. Pianificazione del flusso di lavoro

Quando si riceve un progetto di lamiera, il primo passo è determinare il processo di produzione, che implica decidere l'ordine delle operazioni. In genere, si inizia con il taglio, seguito dall'organizzazione di processi come piegatura, saldatura, rivettatura e allungamento in conformità con i requisiti di progettazione. Per progetti più complessi o più grandi, una volta deciso il processo di produzione, è possibile creare disegni di processo dettagliati per ogni fase. Il costo primario in questa fase consiste principalmente nel costo della manodopera per l'ingegnere di processo. I bravi ingegneri di processo potrebbero prevedere ed evitare potenziali problemi nel flusso di lavoro, ma costano anche di più. Un buon ingegnere in Cina costa 10~30 USD/ora, in base al tasso di cambio e al livello salariale nel 2023.

2. Selezione del materiale

Una volta stabilito il ciclo produttivo, il passo successivo è selezionare attentamente il materiale della lamiera appropriato. Fattori come il tipo di materiale, lo spessore e la qualità devono essere in linea con i requisiti del progetto. La giusta scelta del materiale non influisce solo sulla fattibilità del progetto, ma svolge anche un ruolo significativo nella determinazione dei costi complessivi. Il costo dei materiali è molto semplice.

Costo della materia prima = Volume x Densità x prezzo/kg

Per 1 USD/kg di acciaio, ad esempio, la densità è 7.8 kg/dm3 (7800 kg/m3) e le dimensioni della piastra sono 1.2 mx 2.4 mx 2 mm.

Costo della materia prima = 1 USD x 7800x 1.2×2.4×0.002 = 44.928 USD

Tieni presente che anche per lo stesso materiale, una lastra di calibro (spessore) diverso potrebbe avere un prezzo al kg diverso. Quindi devi ripetere questo calcolo per tutti i diversi spessori e materiali diversi.

3. Taglio della lamiera

I processi di taglio della lamiera comunemente includono taglio laser, taglio al plasmae taglio a getto d'acqua. Per alcuni prodotti ad alto volume è possibile applicare anche la punzonatura e la fustellatura. Nel taglio laser, nel taglio plasma e nel taglio a getto d'acqua, gli ingegneri devono creare programmi di taglio specifici, che vengono eseguiti da macchinari CNC. Analogamente ad altri costi di lavorazione CNC, i costi coinvolti comprendono l'ammortamento della manodopera e dei macchinari. La maggior parte dei produttori utilizza un metodo di calcolo dei costi semplificato, che tiene conto del costo unitario del tempo (che comprende sia la manodopera che l'ammortamento dei macchinari) moltiplicato per il tempo di lavorazione richiesto.

È importante notare che, prima della lavorazione di qualsiasi prodotto, i macchinari devono essere impostati. Sebbene la configurazione delle macchine da taglio sia relativamente semplice, comporta comunque attività come l'immissione di programmi e la configurazione dei parametri. Il tempo di elaborazione totale dovrebbe includere sia il tempo di impostazione che il tempo di elaborazione effettivo. Pertanto, per la lavorazione di 'n' unità di un prodotto, il calcolo del costo di lavorazione diventa costo temporale unitario x (tempo di configurazione + 'n' x tempo per elaborazione unitaria) / 'n'.

Per quantità di produzione maggiori che utilizzano lo stampaggio a matrice per il taglio, la stima dei costi deve considerare anche le spese associate alla produzione degli stampi a matrice. Mentre il costo degli stampi dovrebbe idealmente essere distribuito sul numero totale di prodotti per l'intera durata di vita dello stampo, durante le fasi iniziali dello sviluppo di un prodotto, il ciclo di vita finale (in termini di quantità) rimane incerto. Di conseguenza, negli scenari pratici di produzione, i costi degli stampi possono essere calcolati separatamente al momento della produzione o imputati al costo unitario del prodotto del primo lotto. Questi costi in genere non vengono presi in considerazione nei lotti di produzione successivi. Il calcolo dei costi di lavorazione diventa quindi costo unitario in tempo x (tempo di impostazione + 'n' x tempo per elaborazione unitaria) / 'n' + costo dello stampo/'n'.

4. Flessione e allungamento

Curvatura, eseguito principalmente utilizzando una pressa piegatrice, è il processo chiave per modellare le lamiere nelle forme desiderate. La piegatura necessita di due strumenti essenziali: un punzone superiore convesso che esercita una pressione dall'alto e una matrice concava inferiore che sostiene dal basso. Tuttavia, nel calcolare il costo del processo di piegatura, in genere escludiamo le spese di produzione di attrezzature o stampi. Ciò è dovuto al fatto che le presse piegatrici sono dotate di una varietà di strumenti di piegatura comunemente usati. Pertanto, nel determinare il costo dell'operazione di piegatura, utilizziamo una metodologia simile ad altri processi, tenendo conto del tempo di installazione della macchina e moltiplicandolo per una tariffa oraria, che include manodopera e ammortamento della macchina. L'installazione di una pressa piegatrice, sebbene leggermente più complessa rispetto alle macchine da taglio CNC, richiede un tempo di installazione leggermente più lungo. Quindi la tipica stima dei costi di lavorazione del processo di piegatura è:

costo unitario x (tempo di configurazione + 'n' x tempo per elaborazione unitaria) / 'n'

Le presse piegatrici arrivano con una serie di strumenti integrati che soddisfano un ampio spettro di esigenze di piegatura, inclusi angoli comuni come 135 gradi, 90 gradi, 45 gradi, 30 gradi e 60 gradi. Tuttavia, non tutti i requisiti di piegatura possono essere soddisfatti con utensili standardizzati. Si verificano situazioni, come problemi di interferenza o la necessità di angoli di piegatura non standard, in cui l'attrezzatura personalizzata diventa una necessità. In questi casi, i costi degli utensili devono essere presi in considerazione nelle spese di fabbricazione della lamiera.

La piegatura, a differenza dello stiramento, non altera lo spessore della lamiera. Lo stiramento, invece, comporta l'allungamento della lamiera, che ne incide sullo spessore. Un classico esempio di stretching è la trasformazione di un foglio di alluminio in una lattina per bevande. I processi di allungamento non dispongono di attrezzature standard e pertanto è necessario considerare il costo di produzione di attrezzature personalizzate per tutte le operazioni di allungamento. Quindi la tipica stima dei costi di piegatura e allungamento necessari per lo stampo è:

costo unitario in tempo x (tempo di impostazione + 'n' x tempo per elaborazione unitaria) / 'n' + costo dello stampo / 'n

5. Saldatura e rivettatura

Oltre alla saldatura automatizzata per la produzione su larga scala, i processi di saldatura e rivettatura richiedono molta manodopera. Il fattore di costo principale è la manodopera qualificata, poiché le attrezzature necessarie sono in genere relativamente economiche e spesso trascurabili. In Cina, il costo orario per manodopera qualificata di questo tipo è compreso tra circa 10 e 15 dollari (a partire dal 2023). La formula di calcolo dei costi per tali processi è retribuzione oraria del lavoro x tempo di lavorazione.

6. Rivestimento, anodizzazione, passivazione, verniciatura e altri trattamenti superficiali

Il calcolo dettagliato per la realizzazione del trattamento superficiale può essere piuttosto complicato. Ogni tipo di trattamento superficiale presenta fattori di costo unici, tipicamente legati a variabili quali peso, area superficiale, spessore del film, quantità e altre caratteristiche specifiche del prodotto da trattare. Alcuni componenti in lamiera utilizzano materiali in lamiera pretrattati, eliminando la necessità di post-lavorazione, ad esempio, quando si utilizzano lamiere di acciaio fosfatato.

Per semplicità, una pratica comune è aggiungere un ulteriore 5% a% 15 al costo di fabbricazione della lamiera di cui tenere conto trattamento della superficie spese. Come regola generale, processi come l'ossido nero, l'anodizzazione e la passivazione tendono ad essere più economici, mentre la galvanica, la verniciatura e il rivestimento a polvere sono spesso più costosi. Trattamenti superficiali insoliti, come il rivestimento in teflon o la placcatura di metalli preziosi, richiederebbero calcoli dei costi separati.

7. Costo amministrativo

Ogni struttura di fabbricazione della lamiera richiede personale amministrativo, come contabili, personale aziendale e professionisti della gestione. Questi costi rientrano nella categoria delle spese amministrative. Un metodo semplificato per calcolare questi costi consiste nell'addizionare approssimativamente 20% a% 30 alle spese complessive per spese generali amministrative.

Implicito in questo approccio è il presupposto che il personale “non produttivo” costituisca tipicamente circa il 20-30% della forza lavoro totale nella maggior parte degli impianti di produzione. La proporzione stanziata per i costi amministrativi può variare, con le aziende più piccole che si occupano della lavorazione della lamiera che la calcolano all'estremità inferiore e le imprese più grandi all'estremità superiore di questo intervallo.

8. Imballaggio e spedizione

I componenti in lamiera sono relativamente delicati e spesso richiedono uno standard estetico elevato, rendendo i requisiti di imballaggio piuttosto severi. È fondamentale garantire che rimangano illesi durante il trasporto, restando protetti anche in caso di urti. Stimare il costo dell'imballaggio può essere difficile, poiché dipende da vari fattori come la distanza di spedizione, il metodo, le specifiche dei componenti, il peso, la resistenza strutturale e altro ancora.

I costi di trasporto sono altrettanto complessi. Le parti in lamiera sono generalmente considerate "carico ingombrante", nel senso che hanno una densità di peso lordo inferiore. Di conseguenza, i costi di spedizione vengono generalmente calcolati in base al volume anziché al peso. I costi possono variare in modo significativo in base alla distanza di spedizione, alla modalità e alla quantità complessiva (volume o peso) trasportata. La spedizione di un carico completo di container (FCL) via mare è notevolmente più economica della spedizione di un carico di container (LCL) via mare.

Naturalmente, i servizi espressi internazionali sono più costosi del trasporto aereo, che a sua volta è più costoso del trasporto marittimo. Come stima approssimativa, i costi di imballaggio e trasporto per il servizio espresso internazionale ammontano in genere a circa il 12%-15% del costo di produzione, mentre i costi del trasporto marittimo sono generalmente compresi tra il 5% o meno del costo di produzione.

9. Stima di “costo unitario del tempo”

Potresti aver notato che il termine “costo temporale unitario” appare ripetutamente nei calcoli dei costi menzionati sopra. Ma come viene stimato? Il “costo unitario” si riferisce generalmente al costo orario della macchina (ad esempio, una macchina per il taglio laser CNC). Questo costo comprende sia l'ammortamento della macchina che le spese di manodopera. Un modo semplificato per calcolarlo è dividendo il macchinal'acquisto costo by 2,000 ore.

Ad esempio, se un pezzo di attrezzatura costa $ 25,000, il costo orario stimato è di circa $ 25,000 diviso per 2,000, che equivale a $ 12.5 l'ora. Il presupposto implicito è che l'attrezzatura si ammortizza in un periodo di circa due anni, insieme ai costi di manodopera associati.

10. La quantità conta di più

Analogamente ad altri processi di produzione, la dimensione del lotto ha un impatto sostanziale sul costo unitario delle parti in lamiera e questa influenza si manifesta in tre modi principali:

1. Costi di installazione e attrezzatura: Come evidenziato nei calcoli precedenti, i costi di installazione rappresentano una parte significativa delle spese complessive. È importante sottolineare che questi costi di installazione non si adattano in modo lineare alla dimensione del batch. Sia che si producano 10 pezzi o 1000, l'impostazione avviene una sola volta, ma l'allocazione per pezzo unitario differisce di un fattore 100. Lo stesso principio si applica ai costi degli utensili.

2. Variazione del processo: Le diverse dimensioni dei lotti richiedono processi di produzione diversi. Ad esempio, il taglio laser è il metodo preferito per poche decine di pezzi, mentre quantità maggiori possono trarre vantaggio da uno stampaggio a stampo economicamente vantaggioso. Con quantità ancora maggiori, la produzione automatizzata diventa fattibile, riducendo ulteriormente il costo unitario.

3. Abilità e ottimizzazione: Nella produzione ad alto volume, la competenza dei lavoratori tende ad aumentare man mano che acquisiscono esperienza. Questa esperienza consente il perfezionamento dei parametri di processo, con conseguente riduzione dei costi unitari. In generale, per la stessa parte, il costo unitario per un lotto di dozzine può essere molte volte superiore rispetto a un lotto di migliaia. La dimensione del lotto rimane uno dei fattori più importanti che incidono sui costi.

Come ridurre i costi di fabbricazione della lamiera

Ecco alcuni suggerimenti per ridurre i costi di fabbricazione della lamiera.

1. Scegli la materia prima giusta

In linea di principio, per ridurre i costi delle materie prime, si opta per più leggero, con durezza inferiore, e le lamiere sono più duttili costo effettivo, a condizione che offrano una resistenza sufficiente. Ad esempio, tra una lamiera di alluminio da 2 mm e una lamiera di acciaio inossidabile da 2 mm, se entrambe forniscono la resistenza richiesta, la lamiera di alluminio da 2 mm è la scelta più economica.

Quando si ha a che fare con parti di fabbricazione di lamiera che coinvolgono piegarsi o allungarsi, i materiali stato del trattamento termico diventa una considerazione. Le lamiere di alluminio allo stato T6 sono eccezionalmente difficili da piegare e soggette a fratture, mentre le lamiere di alluminio ricotto sono più flessibili.

Nei casi in cui saldatura è necessario, si dovrebbe tenere conto anche della saldabilità del materiale. Le lamiere sottili di alluminio sono relativamente difficili da saldare, il che può aumentare il costo del processo di saldatura. D’altro canto, la saldatura delle lamiere di acciaio tende ad essere più economica.

Se non è richiesta la saldatura e non ci sono requisiti stringenti sull'aspetto della superficie, è consigliabile optare per questa lamiera pretrattata materiali. Ciò elimina la necessità di trattamenti superficiali post-fabbricazione. Esempi di tali materiali includono lamiere di acciaio zincato o lamiere di alluminio anodizzato. Ciò non solo semplifica il processo ma riduce anche i costi complessivi.

2. Utilizzare un calibro comune (spessore) di lamiera

Quando si progettano parti in lamiera, è consigliabile utilizzare spessori di lamiera facilmente reperibili sul mercato. Diversi paesi e regioni hanno standard diversi per lo spessore della lamiera. Ad esempio, se hai intenzione di produrre nel Stati Uniti, lo spessore della lamiera viene comunemente misurato in calibri, con valori comuni come Calibro 12, 14, 16 e 18. Se invece intendi produrre in Cina, lo spessore della lamiera viene generalmente misurato in unità metriche, ad esempio 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 10mm, E così via.

A meno che non si producano grandi quantità di parti, personalizzare uno spessore speciale della lamiera può essere costoso e potrebbe non essere una scelta pratica. Pertanto, in genere è più conveniente e pratico lavorare con gli spessori standard facilmente disponibili nella regione in cui avrà luogo la produzione.

3. Evitare caratteristiche di progettazione complesse

La complessità del progetto è spesso correlata a costi più elevati. Le parti che comportano numerosi tagli, piegature e saldature tendono a comportare spese maggiori. Sebbene gli elementi di design complessi possano migliorare l’estetica, aumentano anche sostanzialmente i costi. Nella maggior parte dei casi, semplicità è un prudente obiettivo. Pertanto, è consigliabile optare per curve angolari semplici per ridurre i costi di fabbricazione. Queste curve dovrebbero avere raggi interni uguali allo spessore del materiale scelto.

utilizzando piccole curve su componenti grandi e spessi può portare a imprecisioni, quindi è meglio evitarli. Mantenere coerenza nella vostra raggi di curvatura è un altro modo per migliorare l'efficienza dei costi durante la fabbricazione. Inoltre, astenersi dall'incorporare caratteristiche come fori ciechi, tasche lavorate o bordi smussati a meno che non siano essenziali. Queste funzionalità spesso prolungano i tempi di consegna e aumentano i costi di produzione. Una guida affidabile alla progettazione della lamiera ti aiuterà a prendere le decisioni più convenienti per i tuoi prodotti in lamiera.

4. Valutare la scelta del trattamento superficiale

Quando si prende in considerazione il trattamento superficiale, è essenziale adottare un approccio globale, considerando fattori quali requisiti estetici, resistenza agli agenti atmosferici e implicazioni in termini di costi. La scelta della finitura della lamiera dipende spesso da una serie di considerazioni, tra cui la destinazione d'uso del pezzo e le sue esigenze estetiche.

Ad esempio, i metalli preplaccati potrebbero essere economicamente vantaggiosi per un ambiente normale. Tuttavia, i metalli preplaccati come le opzioni zincate potrebbero non essere la scelta più adatta se il tuo progetto prevede giunzioni saldate. È inoltre prudente rimandare finiture come l'incisione e la serigrafia alle fasi successive dello sviluppo del prodotto.

Alcune materie prime possiedono intrinsecamente resistenza alla corrosione, ovviando alla necessità di finiture eccessivamente specializzate. Finiture specializzate a volte possono richiedere preventivi esterni che richiedono preventivi esterni, aumentando così sia i costi che i tempi di consegna. Al contrario, diverse finiture comuni non solo sono più economiche ma anche più veloci da implementare. Gli esempi includono la cromatura, la passivazione, l'anodizzazione e il rivestimento in polvere, che sono facilmente disponibili con un impatto minimo sui costi.

5. Parla con i professionisti della lamiera

Fabbricazione di lamiere è un mestiere che vive di competenze accumulate. Chiedere consiglio agli esperti nelle prime fasi della progettazione delle parti può ridurre significativamente i costi di produzione. I progettisti possono evitare funzionalità che potrebbero risultare impegnative o addirittura impossibili per la fabbricazione della lamiera oppure evitare inutili ridondanze nei loro progetti.

CapableMachining ha accumulato anni di esperienza nel settore della lamiera e offre approfondimenti gratuiti sulla produzione professionale. Se trovi una necessità, non esitare a chiedere informazioni a noi.

6. Altri consigli

1. Rispettare le tolleranze appropriate: Parti con numerose caratteristiche che richiedono tolleranze strette spesso comportano un aumento dei costi. Queste specifiche di tolleranza comprendono parametri come raggi, distanze e diametri dei fori. Poiché solo poche superfici selezionate sono fondamentali per la funzionalità di una parte, è prudente assegnare tolleranze precise a tali superfici. Limitando l'uso di tolleranze strette, il tuo progetto diventa più conveniente.

2. Ottimizza il raggio di piegatura: Un altro approccio semplice per risparmiare nella fabbricazione della lamiera consiste nell'incorporare geometrie ottimali nella progettazione della parte. Il raggio di curvatura interno dovrebbe idealmente rientrare nell'intervallo di 0.030 pollici e 1x lo spessore del materiale. Ciò consente ai produttori di creare in modo efficiente i raggi richiesti utilizzando strumenti specializzati su misura per queste geometrie.

3. Abbraccia dispositivi di fissaggio efficienti: L'utilizzo di elementi di fissaggio stravaganti per i tuoi progetti di lamiera può aumentare i costi e ostacolare il processo di produzione. Pertanto è consigliabile privilegiare soluzioni di fissaggio rapide, economiche e facilmente reperibili.

Conclusione

In conclusione, comprendere la complessità dei costi di fabbricazione della lamiera e i vari fattori che li influenzano è essenziale per ottenere una produzione efficiente ed economicamente vantaggiosa. Adottando un approccio attento alla progettazione, alla selezione dei materiali, ai trattamenti superficiali e ad altre considerazioni critiche, è possibile ridurre le spese mantenendo la qualità e la funzionalità dei componenti in lamiera. La collaborazione con professionisti esperti e l’adesione alle migliori pratiche possono migliorare ulteriormente l’efficienza in termini di costi nella fabbricazione della lamiera. Ricorda che anche piccole ottimizzazioni di progettazione e processo possono portare a notevoli risparmi sui costi, rendendo i tuoi progetti di lamiera più competitivi e di successo.