Инструменталната екипировка за прототипи е ключовият мост между „чертежите“ и „масовото производство“.
Той произвежда реални части, които могат да се използват за сглобяване, функционална проверка и пробно производство на малки партиди на относително ниска цена и в по-кратък цикъл, което позволява на екипа да открие и коригира недостатъци в дизайна, преди да инвестира в скъпи масови производствени форми.
Данните показват, че над 70% от проблемите при разработването на продукти произхождат от ранния етап на проектиране, а инструментите за създаване на прототипи прецизно разкриват тези проблеми на най-ниска цена.
В реални проекти обаче ситуации като „многократно преработване на прототипни части, честа модификация на матрици и непрекъснато превишаване на разходите“ не са необичайни.
Основната причина за това не е, че технологията не успява да го постигне, а по-скоро, че са допуснати няколко често срещани клопки.
Тази статия разглежда тези недоразумения от три измерения: дизайн, материали и доставчици, и предоставя най-добри практически практики, които могат да бъдат приложени от CAD до масово производство.
Погрешно схващане ЕдинПренебрегване на DFM по време на етапа на проектиране; преработката започва от източника
DFM е разделителната линия за това дали инструмент за създаване на прототипи може да се справи правилно от първия път.
Всеки кръг от преработка в етапа на прототипиране означава пренасрочване на производството, повторно шприцване и повторна проверка, като цикълът често се удължава със седмици.
По-важното е, че DFM всъщност определя тавана на разходите за целия проект – малка промяна в източника може да отнеме само няколко минути, но може да спести разходите за преработване на цялата матрица.
Следните три проблема с високочестотния дизайн са основните източници на преработка на прототипи.
Пренебрегването на ъгъла на наклона води до засядане на матрицата
Деформирането на пластмасови части изисква достатъчен ъгъл на наклон (обикновено от 1° до 3°).
Ако наклонът не е запазен по време на проектирането, прототипната матрица е много вероятно да надраска повърхността на частите или дори да се заклещи при изхвърлянето си. В леки случаи матрицата се нуждае от ремонт; в тежки случаи целият комплект трябва да бъде преработен.
Особено внимание трябва да се обърне на наклона на вътрешната страна, подсилващите ребра и дълбоката кухина, тъй като тези части са най-склонни да се надраскат по време на демонтиране.
От съществено значение е да се добавят скосявания към всички странични стени, перпендикулярни на разделителната повърхност, на етапа на CAD и да се поиска от доставчика на матрицата да провери всеки елемент един по един по време на DFM прегледа, вместо да се предприемат коригиращи мерки, след като пробното изпитване на матрицата се провали.
Неравномерната дебелина на стените причинява деформация и свиване
Драстичните промени в дебелината на стените могат да причинят неравномерно свиване на частите по време на охлаждане, което води до деформация, следи от свиване и вътрешно напрежение.
Въпреки че тези проблеми могат да бъдат идентифицирани по време на етапа на прототипиране, всяка модификация означава повторно формоване и проверка, а цената се увеличава експоненциално.
При проектирането е препоръчително да се поддържа възможно най-равномерна дебелина на стената (обикновено в диапазона от 1.5 до 3 мм), да се заоблени ъгли и постепенни промени в преходните точки на дебелината, както и да се добавят подсилващи ребра или антидеформационни конструкции към големи плоски площи, за да се намалят рисковете в източника, вместо разходите за коригиране на грешки да се оставят за по-късните етапи.
Настройката на толеранса е твърде строга
Ако толерансът за масово производство се приложи директно към прототипните части, това ще доведе до рязко увеличение на разходите за матрици и намаляване на процента на преминаване.
Целта на прототипната инструментална екипировка е да се провери „формата, сглобката и функцията“, а не крайната точност.
Разумен подход е да се зададат толеранси на различни нива въз основа на целите за проверка: бъдете стриктни по отношение на ключовите позиции за пасване и по-малко по отношение на външния вид и структурните позиции, оставяйки прецизността на масово производствената матрица и запазвайки разходите за себе си.
Прекомерното преследване на прецизност само ще направи етапа на създаване на прототип скъп и бавен, но няма да донесе съществена полза за самата проверка на продукта.
Втора заблуда: Изборът на материали и процеси е откъснат от реалните нужди
Процесът на изработка на прототипните инструменти (като меки форми, твърди форми, форми за 3D печат и др.) и изборът на формовъчни материали пряко влияят върху достоверността на резултатите от проверката. Ако се направи грешен избор, тестването ще бъде загуба на време и няма да се получат надеждни заключения, независимо от похарчените пари.
Процесът на изработка на матрици определя цената, живота и цикъла на матрицата, докато формовъчният материал определя производителността и усещането на детайла. И двете трябва да се разглеждат цялостно и винаги да се фокусират върху въпроса „какво точно трябва да се провери с този прототип?“.
Меките форми погрешно са били използвани в масовото производство
Силиконовите форми, формите от епоксидна смола и други меки форми имат ниски производствени разходи и бързи цикли, но животът им обикновено е само от няколко десетки до няколкостотин цикъла на формоване, което ги прави подходящи за проверка на прототипи на малки партиди до десет броя.
Ако се използва, за да издържи на първата партида от пробно производство или поръчки за малки партиди, матрицата скоро ще бъде бракувана и ще стане още по-скъпа.
Преди да направите избор, първо изяснете „колко бройки да произведете и какво да проверите“: ако количеството е малко и е необходима само проверка на концепцията, изберете мека матрица.
Мостовите матрици са необходими за определена партида или близко до масово производство.
Уверете се, че масовото производство е на път да започне, преди да инвестирате в твърди форми, за да избегнете „прекалено голямо производство“ или „оверквалификация“.
Материалът на прототипа е несъвместим с материала за масово производство
Данните за експлоатационните характеристики, проверени със стандартен PP, не могат да представят експлоатационните характеристики на крайния масово произвеждан материал.
Когато характеристиките на материала влияят върху функционалната преценка, е важно да се гарантира, че на етапа на прототипиране се използва същият клас, както при масовото производство, или поне да се отбележат разликите в материалите в доклада, за да се избегне последваща преработка поради „стоки, несъответстващи на описанието“.
За части, които са чувствителни към ключови свойства като механика, температурна устойчивост и химическа устойчивост, консистенцията на материала е особено важна; в противен случай резултатите от проверката могат да бъдат подвеждащи.
Подценявайте разходите за повърхностна обработка и последваща обработка
Прототипът изисква и последваща обработка, като боядисване, галванопластика, щамповане и сглобяване.
Много проекти изчисляват само цената на матрицата и пренебрегват последващата обработка, което води до сериозно превишаване на бюджета.
На етапа на схемата, качеството на повърхността, методите за последваща обработка и офертите трябва да бъдат включени заедно в оценката, за да се направи истинска преценка на общите разходи.
Колкото по-близки са изискванията за повърхността до тези за масово произвежданите части, толкова по-висока ще бъде цената на етапа на прототипиране. От съществено значение е ясно да се определи степента на повърхността преди началото на проекта, за да се избегнат допълнителни изисквания по средата на процеса, които да нарушат бюджета.
Погрешно схващане Три: Оценката на доставчиците се фокусира само върху цената, като пренебрегва възможностите и сътрудничеството
Много купувачи сравняват цените на прототипните форми със стандартните части, избирайки по-евтината. В резултат на това те плащат по-висока цена при сътрудничество.
Прототипните инструменти са силно зависими от опита и сътрудничеството на доставчиците. Скритите разходи от избора на грешен партньор са много по-високи от спестената разлика в цената.
Негладкото сътрудничество често означава многократни модификации на матриците, забавена доставка и дори ненадеждни резултати от проверката.
Оценката трябва да се извършва всеобхватно от три измерения: способности, сътрудничество и случаи, а не само върху единичната цена.
Фокусиране само върху оферти, като същевременно се пренебрегват квалификациите и възможностите на оборудването
Ниските цени често означават, че оборудването или процесите са ограничени.
Необходимо е да се провери оборудването за производство на матрици, библиотеката с материали и възможностите за прецизност на доставчика, да се види дали разполага с основни системи за качество, като например ISO, и да се извършват инспекции на място или видео инспекции на реални производствени случаи, вместо само да се разглежда офертата.
Пренебрегване на комуникацията и поддръжката за бърза итерация
Най-опасната ситуация при разработването на прототипи е, когато „доставчиците се фокусират само върху производството на матрици, но игнорират обратната връзка“.
Отличните доставчици ще проактивно предупреждават за рискове, ще предлагат предложения за модификации и ще поддържат множество кръгове от бързи итерации по време на етапа на DFM (Designed Facility Management - Разработване на технологични решения).
Когато провеждате инспекция, можете спокойно да попитате директно: „Ще проведете ли проактивно DFM преглед преди отваряне на матрицата?“ Как се таксува модификацията на матрицата? Навременна ли е обратната връзка? Отговорът е по-верен от всякаква публичност.
Не проверявайте пробите и миналите случаи на доставчиците
Помолете доставчика да предостави реални мостри и случаи на подобни прототипи на инструменти, за да видите дали качеството на повърхността, точността на прилягане и цикълът на доставка отговарят на стандартите.
Резултатите от еднократно изпитване с мухъл говорят по-силно от устните обещания.
Най-добре би било да посетите работилницата им или да видите машините онлайн, за да се уверите, че оборудването и възможностите за процес наистина съществуват.
Четвърто погрешно схващане: Третиране на проверката на прототипа като формалност и липса на обратна връзка в затворен цикъл
Прототипът на матрицата е само началото. Истинската стойност се крие в „проверката и внедряването на модификации“.
Ако човек само смята, че „частите могат да бъдат направени“ и след това прибързано приключва, това е еквивалентно на пропиляването на най-ценния прозорец за коригиране на грешки на етапа на прототипиране.
Много проекти се повтарят именно защото няма стандарти за проверка и няма затворен цикъл за обратна връзка. След като едно нещо се промени, то задейства друго.
Проверката трябва да бъде разделена на три етапа: „образец за външен вид → функционален прототип → пробно производство на малки партиди“. За всеки етап трябва да се определят ясни стандарти за приемане. Резултатите от тестовете, като размери, монтаж, експлоатационен живот и режими на повреда, трябва да бъдат въведени обратно в проекта, за да се образува затворен цикъл от „проектиране – изработка на матрици – проверка – модификация“.
Всяка итерация трябва да се основава на данни, а не на интуиция.
В същото време, причините и резултатите от всяка модификация трябва да бъдат записани, за да може екипът да разбере кои проекти са били проверени като ефективни и кои все още са изложени на риск.
Пето погрешно схващане: Цената се изчислява само въз основа на единичната цена на матрицата, докато общата цена на притежание се игнорира.
Разглеждането само на оферти за калъпи е най-често срещаният капан при управлението на разходите за прототипи.
Истинската цена = такса за калъп + единична цена × количество продукция + последваща обработка + загуба от преработка.
Вземете за пример меки форми, мостови форми и твърди форми: Единичната цена на меките форми е средна до ниска, но експлоатационният им живот е кратък.
Срокът на експлоатация на мостовите форми може да достигне от няколко хиляди до десетки хиляди бройки.
Твърдите форми имат най-дълъг живот, но изискват голяма първоначална инвестиция.
Изборът е по същество компромис между цена, качество и цикъл. Важно е да се вземе предвид „животът на матрицата × единична цена + последваща обработка“, преди да се вземе решение, вместо да се привличате от красива единична цена на матрицата.
След изчисляване на общата цена на притежание, много „евтини“ опции всъщност са по-скъпи. Наистина подходящият вариант често е решението с най-добро съотношение цена-качество.
Погрешно схващане ШестЛипса на стандартизирани процеси и натрупване на знания
Дълбоко вкоренената причина, поради която проектите за прототипи продължават да попадат в капани всеки път, когато започват от нулата, и вземат решения въз основа на опит.
Липсата на процеси означава, че едни и същи грешки ще се повтарят в различни проекти, а опитът на екипа не може да се натрупва като актив.
Натрупвайте данни като параметри на материалите, допустими отклонения и живот на матрицата, за да изградите собствена библиотека със спецификации за проектиране на екипа.
Установете дългосрочно сътрудничество с 1-2 надеждни доставчици, за да им дадете възможност да разберат по-добре вашите продукти и предварително да избегнат капаните, с които са се сблъсквали в миналото.
Стандартизираните контролни списъци за DFM, процесите за приемане и формулярите за оценка на доставчиците могат да направят следващия прототип на проекта по-бърз и по-стабилен, а също така да трансформират опита в истинска конкурентоспособност на екипа.
7. Защо да изберете НОБЛЕ като твоя pрототип tизмазване mпроизводствен партньор
NOBLE е китайско-британско съвместно предприятие, наградено от правителството като „Национално високотехнологично предприятие“. Имаме две основни бизнес направления: „Интелигентно производство“ и „Продукти за грижа“. Бизнесът „Интелигентно производство“ е специализиран в предоставянето на услуги за поддръжка на проекти на клиентите, включително машинна обработка и производство на части.
Повече от 10 години професионален опит в производството и бързото прототипиране. Нашият ефикасен екип осигурява силна подкрепа за вашите нови проекти, за да реализира 100% вашите изисквания; Стандартизираното управление осигурява строг контрол на качеството на частите и продуктите; разумен работен процес постига по-ниски разходи със същото качество.
След години упорит труд и развитие, NOBLE постепенно се трансформира от предприятие за прецизна обработка и производство на части с цялостна индустриална верига, поддържаща сервизни възможности, в сервизно ориентирано предприятие, което предоставя пълна поддръжка за всички проекти на клиентите.
NOBLE е вашето надеждно решение за персонализирано производство на едно гише, от проектиране на прототип до производство, с огромни производствени ресурси, подходяща технология, рационализирани процеси, експертно ръководство и перфектен процес за проверка на качеството, за да превърнем вашите идеи в реалност.
NOBLE притежава следните квалификационни сертификати:
ISO 9001: 2015 – Надеждно управление на качеството за общо производство. Последователни процеси. Документиран контрол. Проследима инспекция.
ISO 13485: 2016 – По-строги стандарти за качество на частите за медицински изделия. Строго валидиране на процеса. Пълна проследимост. Изисква се за имплантируеми и хирургически части.
Заключение
Създаването на прототипни инструменти не е „първо направете матрицата и я разгледайте“, а система за вземане на решения, съсредоточена върху цена, качество и цикъл.
Ако попаднете в шестте основни недоразумения за DFM, обработка на материали, доставчици, затворен цикъл на проверка, счетоводство на разходите и натрупване на процеси, цената на преработката ще се увеличи експоненциално.
Чрез провеждане на предварителна DFM, поетапна проверка в затворен цикъл, извеждане на материални процеси въз основа на реални изисквания, вземане на решения въз основа на общата цена на притежание и установяване на дългосрочно сътрудничество и бази от знания, могат да се получат надеждни резултати от прототипи в най-кратки срокове и на най-ниска цена.
Само чрез третиране на прототипните инструменти като „краен камък“ в разработването на продукта, а не като „разходен елемент“, продуктите могат да бъдат доведени до масово производство по-бързо и стабилно в условията на ожесточена пазарна конкуренция.
Въпроси и Отговори
1. Какви ключови резултати трябва да изискваме от доставчиците, когато стартираме заявки за оферти (RFQ) за прототипи на инструменти?
Заявете DFM доклад, протокол от проверка на проби, прогноза за живота на матрицата, оферта за последваща обработка и ревизиран график за доставка за евентуална преработка.
2. Как да се определят критериите за приемане на прототипи на части във формални документи за заявки за оферти (RFQ)?
Посочете допустимите отклонения на критичните размери за съвпадение, козметичния клас на повърхността, функционалните тестови елементи и ясни условия за отхвърляне на доставените проби.
3. Какви клаузи, свързани с риска, трябва да бъдат включени в условията на RFQ за прототипни инструменти?
Добавете клаузи за отговорност за ремонт на матрици, разпределение на разходите за преработка, защита на интелектуалната собственост и компенсации за сериозни забавяния на доставките.
4. Когато сравняваме множество доставчици на прототипи чрез RFQ, какви скрити разходи трябва изрично да поискаме?
Попитайте за такси за преглед на DFM, модификация на матрицата, допълнителни партиди проби, такси за смяна на материалите и разходи за настройка на повърхностната обработка.
5. Каква подкрепяща документация ще изискваме от доставчиците да представят заедно с прототипни образци съгласно изискванията на RFQ?
Изисквайте сертифициране на материалите, данни за проверка на размерите, протокол от изпитване на повърхностната обработка и обобщение на състоянието на матрицата.
