Per KG aluminium spuitgietwerk kosten varieert van ruwweg 4$ tot 6$ USD. Op dezelfde manier kunnen de gereedschapskosten variëren van 8.000$ tot 15.000$ USD. Als je een eenvoudig ontwerp hebt, kun je $5,000-$10,000 besparen aan gereedschapskosten. Bovendien kan de juiste aluminiumlegering zoals A380 de kosten tot 10% verlagen.

Er zijn bepaalde manieren om aluminium spuitgietwerk minder duur en winstgevend te maken. In termen van ontwerpoptimalisatie komen goedkopere legeringen, gerecycled aluminium enz. op de eerste plaats. Lees meer over hoe je de kosten van aluminium spuitgieten kunt verlagen in dit artikel. Leer waar je je op moet richten om de productieresultaten te verbeteren.

Matrijsontwerp optimaliseren om de kosten van het spuitgieten te verlagen

Het belang van matrijsontwerp

Blijkbaar, matrijsontwerpen spelen een cruciale rol. Het ontwerp moet dus onderdelen van de juiste grootte maken, gladde oppervlakken bevatten en voldoende sterkte bieden. Daarnaast kost een effectief matrijsontwerp ook minder tijd per cyclus en wordt het beïnvloed door herhaaldelijk gebruik.

Invloed op de kwaliteit van onderdelen

Slechte matrijsontwerpen brengen verschillende problemen met zich mee. In het begin zijn het allemaal kleine problemen die zich uiteindelijk omzetten in onvermijdelijke defecten zoals scheuren, kromtrekken of ruwheid.

Een matrijs die niet bestand is tegen temperaturen tussen 400-700°C veroorzaakt bijvoorbeeld defecten.

Daarom heb je een nauwkeuriger matrijsontwerp nodig als je dit probleem wilt aanpakken.

Invloed van spuitgietkosten op productiesnelheid en matrijzenleven

De impact van een goed ontworpen matrijs op de totale productie omvat kortere cyclustijden en een langere levensduur. Er kan bijvoorbeeld een verschuiving optreden van 30 seconden naar 25 seconden per onderdeel. Ook de productiecapaciteit neemt toe met 20%. Het bespaart dus niet alleen geld, maar verbetert ook de efficiëntie.

Technische aspecten van matrijsontwerp

Afsluitsystemen:

Een afsluitsysteem bevat veel andere onderdelen. Bijvoorbeeld spure, chokes, runners en ingates.

Om gesmolten aluminium in matrijzen te verspreiden, zijn deze onderdelen belangrijk, zoals:

• De sprue is een fundamenteel kanaal met een breedte van ongeveer 10-15 mm.
• De choke helpt metaal sneller stromen met een breedte van 5-8 mm.
• Lopers, 8-12 mm breed, laten het metaal elke kant van de matrijs bedekken.
• Ingaten, 3-6 mm breed, werken vooral om het metaal naar de matrijs te leiden.

Ontluchtingssystemen:

Ontluchtingssystemen werken met koelkanalen, uitwerppennen, trekhoeken en scheidingslijnen. Hun belangrijkste taak is het voorkomen van luchtinsluiting en het verminderen van defecten.

• Koelkanalen (met een diameter van 6-10 mm) geven voldoende druk af om de matrijstemperatuur op de juiste waarde te houden.
• Uitwerppennen zijn goed om elke 50-100 mm toe te voegen om het uiteindelijke onderdeel eruit te duwen.
• Dankzij trekhoeken van 1-3° kun je onderdelen gemakkelijk verwijderen.
• Als de deellijnen niet perfect passen, produceert het gietstuk residu of flash rond de randen.

Warmteoverdracht:

Het is belangrijk om de warmte tijdens het gieten vast te houden. Ongelijkmatige afkoeling van de matrijs leidt namelijk tot krimp, scheuren en kromtrekken.

Ook goede koelkanalen kunnen dit probleem oplossen, omdat ze de matrijs op de juiste temperatuur houden.

Het ontwerp van matrijzen optimaliseren om de kosten van het spuitgieten van aluminium te verlagen

De voordelen van eenvoudige deellijnen, efficiënte koelkanalen en minder matrijsonderdelen zouden een van de kostenbesparingen kunnen zijn.

Een matrijs met minder onderdelen kan bijvoorbeeld ongeveer 5000-10000 besparen, terwijl koelsystemen energie besparen.

Daarnaast zorgt ontwerpen met het oog op maakbaarheid (DFM) voor een eenvoudig matrijsontwerp, waardoor de productiecapaciteit en het gebruik worden verbeterd.

Gebruik van simulatiesoftware

Met software zoals MAGMAsoft en ProCAST kunnen ontwerpers zwakke plekken en vloeipatronen lokaliseren. Ze voorspellen de oorzaak van problemen zoals krimp of scheuren voor de productie. Simulatie-integratie in matrijsontwerpen leidt bijvoorbeeld tot een besparing van materiaalafval tot 10-15% en het maken van betere onderdelen.

Complexiteit minimaliseren en verspilling verminderen

Factoren zoals ondersnijdingen en kernen beïnvloeden de matrijskosten. Maak in dit geval dus minder ondersnijdingen en voeg eenvoudige kernen toe om tijd en geld te besparen. Zoek ook naar afsluitsystemen zoals tapse runners om flash en uitval te voorkomen.

Deze technieken zorgen voor een aanzienlijke besparing op materiaalafval en cyclustijd tot 12%.

Selecteer de juiste aluminiumlegering

Overzicht van aluminiumlegeringen

Vanwege zijn lichtgewicht, sterke en corrosiebestendige eigenschappen gebruiken fabrikanten voornamelijk aluminiumlegeringen. De gangbare types zijn A380, ADC12 en AlSi9Cu3.

Ze zijn allemaal verschillend omdat hun chemische samenstelling niet hetzelfde is. Zo is A380 samengesteld uit Al-8,5%Si-3,5%Cu en ADC12 uit Al-10%Si-2,5%Cu.

Essentiële eigenschappen

Zoals we hierboven hebben besproken, worden aluminiumlegeringen gemaakt door verschillende elementen toe te voegen.

Daarom beïnvloeden deze elementen hun eigenschappen (treksterkte, vloeigrens en vervormbaarheid). Er is bijvoorbeeld ~310 MPa treksterkte in A380-legeringen en 250°C thermische stabiliteit.

Naast thermische stabiliteit is dit de parameter die aangeeft hoe goed de legering werkt bij hoge temperaturen.

De afbeelding toont bijvoorbeeld de verschillende aspecten van Al-base en AlSi H13 warme legeringen. Ze behouden hun sterkte tot 400-600°C, wat goed is voor gebruik in onderdelen bij hoge temperaturen.

Verschillen tussen primaire en secundaire legeringen

Je kunt primaire en secundaire legeringen onderscheiden aan de hand van hun werkelijke bron. Dit komt omdat primaire legeringen puur materiaal bevatten, terwijl secundaire legeringen gerecycled materiaal bevatten.

De aanwezigheid van sporenelementen zoals ijzer en mangaan kan de eigenschappen veranderen. Een legering met te veel ijzer kan bijvoorbeeld minder ductiliteit hebben.

Invloed van de keuze van de legering op de kosten van spuitgieten

De materiaalkosten zijn niet in elke regio of vestiging hetzelfde. Hun prijzen blijven dus schommelen. A380 is bijvoorbeeld niet veel duurder dan ADC12. Vooral ADC12 heeft een goede vloeibaarheid. Dat zorgt echter voor minder defecten bij het gieten.

Ook gecompliceerde legeringen, zoals AlSi9Cu3, kunnen gereedschapsslijtage veroorzaken en de bewerkingskosten verhogen.

Kosteneffect van legering op levensduur van matrijzen

Sommige legeringen, zoals AlSi H13 hot, bieden een uitstekende thermische stabiliteit. Dit komt omdat ze niet leiden tot matrijsslijtage, waardoor hun prestatiecycli toenemen.

De juiste selectie van legeringen kan leiden tot lagere kosten. Op deze manier krijg je specifieke eigenschappen zoals de kwaliteit van onderdelen, een langere levensduur van matrijzen en eenvoudige productie tegen betere tarieven.

De AlSi9Cu3-legering is bijvoorbeeld geschikt voor hoge sterkte, maar bespaart tegelijkertijd 10% op bewerkingskosten.

De efficiëntie van het gietproces verbeteren

Overzicht van het spuitgietproces

Om onderdelen met productprofielen te maken, bereiden fabrikanten gesmolten aluminium voor. Dit materiaal schuift vervolgens in een spuitgietmatrijs waar het onder hoge druk met kracht wordt samengeperst.

Het gietproces omvat ook bijdragen van andere onderdelen. Bijvoorbeeld de mal, aanvoerbuis en uitwerppennen.

• De mal bevat de profielvorm.
• De aanvoerbuis is als een pad dat metalen aflevert
• Uitwerppennen helpen bij het veilig verwijderen van onderdelen uit de mal.

Methoden voor spuitgieten

Gieten kan in zowel warme als koude kamers. De keuze tussen beide hangt af van de metaalsoorten en hun smeltpunten.

Dit komt omdat hete kamer spuitgieten niet overweg kan met legeringen met een hoog smeltpunt. Het gaat goed met lage smeltpunten, zoals zink.

In het geval van hogere smeltpunten (aluminium) werken koude kamers echter effectief.

Hete kamers hebben minder tijd nodig om een cyclus te voltooien, terwijl koude kamers onderdelen sterker maken.

Methoden om de procesefficiëntie te verbeteren

Temperatuurregeling optimaliseren:

We weten al dat de matrijstemperatuur onder controle moet worden gehouden. Daarom zijn er verwarmings- en koelsystemen voor matrijzen beschikbaar om te helpen. Ook realtime temperatuurbewaking produceert onderdelen met vergelijkbare eigenschappen of consistentie.

Cyclustijden verkorten:

Het matrijsvulproces versnellen en de injectiedruk rond 500-1500 bar houden. Koeltijden en het verwijderingsproces optimaliseren op een manier die 5-10 seconden per eenheid kan besparen.

Automatisering implementeren:

Automatisering verhoogt de efficiëntie van het werk en verlaagt de kosten. Dit komt doordat robots sneller zijn en minder fouten maken dan mensen. Ze kunnen worden gebruikt om smeermiddelen op de matrijs aan te brengen, onderdelen uit te nemen en inspectiestappen uit te voeren.

Preventief onderhoud:

Inspecteer regelmatig de apparatuur en ondersteunende onderdelen van elke machine. Controleer op defecten en vervangingen. Deze onderhoudsondersteuning houdt de opstellingen draaiende.

De belangrijkste aspecten van het verbeteren van het spuitgieten helpen je dus echt om goedkoper te produceren.

Materiaalafval verminderen

Het belang van minder materiaalverspilling

Materiaalafval is niet goed voor het milieu of voor kostenbesparingen. Het afval van aluminiumschroot veroorzaakt bijvoorbeeld ernstige schade als het niet wordt hergebruikt. Bovendien is voor het hersmelten en verwerken van schroot meer energie nodig. Hierdoor stijgen de productiekosten.

Methoden om afval te minimaliseren

1. Matrijsontwerp optimaliseren:

Je moet loopwagens en poortsystemen optimaliseren om afval te verminderen. Kies op dit moment voor kleinere loopwagens en poorten.

Verander bijvoorbeeld de grootte van de poort van 6 mm naar 4 mm. Er wordt minder materiaal gebruikt, waardoor 10% op afval bespaart.

Ook is er de optie om de overloop te optimaliseren door overtollig metaal op te vangen voor hergebruik.

2. Recyclingprogramma's implementeren:

Dit soort afval van aluminiumspanen kan intern worden gerecycled met een warme extrusiemachine. Complex afval zoals EDM-draad of compact extrudaat moet echter door externe recyclers worden verwerkt.

3. Overproductie verminderen:

Vraagvoorspelling en lean manufacturing principes helpen bij het oplossen van overtollige voorraden. Ze ontwerpen onderdelen met materialen van de werkelijke hoeveelheid.

4. Juiste behandeling van smelt:

Ultrasoonbaden helpen bij het verwijderen van oxidatie van aluminiumoppervlakken vóór het smelten. Hierdoor wordt er minder afval geproduceerd, wat 5-10% minder is.

Materiaalafval verminderen via proces- en matrijsontwerp helpt bedrijven meer te besparen en het milieu te beschermen. Deze technieken bevorderen ook duurzaamheid. Hergebruik van aluminium chips kan bijvoorbeeld $10.000 per jaar besparen.

Overweeg alternatieve productiemethoden

Overzicht van alternatieve productiemethoden

Blijkbaar worden er verschillende technieken gebruikt om onderdelen met specifieke kenmerken te maken. Bijvoorbeeld 3D printen, machinaal bewerken, verlorenwasgieten en metaal spuitgieten. Elke methode heeft specifieke voor- en nadelen.

Voordelen en nadelen in vergelijking met spuitgieten

• 3D printen: Werkt het best voor het maken van moeilijk gevormde onderdelen en kleinere hoeveelheden, maar is te langzaam voor grote bestellingen.
• Verspanen: Geef nauwkeurigheid aan onderdelen, voeg precieze details toe maar genereer materiaalafval.
• Investeringsgieten: Kan onderdelen met scherpe details produceren, maar kost veel meer voor massaproductie.
• Spuitgieten van metaal: Met dit proces kunnen kleine complexe onderdelen gemaakt worden. Het is echter wel geschikt voor bepaalde legeringen.

Alternatieve methoden om de kosten van aluminium spuitgietwerk te verlagen

1. Minder materiaalverspilling: 3D printen werkt effectief in een bijna-netvorm. Dit vermindert de verspilling met wel 20-30%.
2. Lagere gereedschapskosten: 3D printen vereist geen complexe tooling en verlaagt de setupkosten met $10.000-$50.000.
3. Verhoogde ontwerpflexibiliteit: 3D printen kan producten maken met de meest uitdagende eigenschappen. Het is dus niet nodig om onderdelen toe te voegen.

Conclusie

De aluminium spuitgietwerk De oplossing om de kosten te verlagen ligt in verschillende factoren. Daartoe behoren matrijsontwerpen, geschikte legeringen, verbetering van de procesefficiëntie en afvalvermindering.

Ook alternatieve methoden zoals 3D-printen besparen meer. Optimaliseer deze parameters voor een efficiënte productie tegen een lagere prijs. Neem contact met ons op om de werkelijke resultaten te zien.