Hvordan estimerer man omkostningerne ved sprøjtestøbning?

Det korte svar: plastsprøjtestøbeforme koster alt mellem 100 dollars for en 3D-printet sprøjtestøbeform til små mængder til $100.000+ for en kompleks stålform med flere hulrum til produktion af store mængder, hvilket generelt repræsenterer de mest betydelige faste opstartsomkostninger ved sprøjtestøbning. Men da disse omkostninger bliver fordelt på hundredvis eller tusindvis af dele, er sprøjtestøbning en ideel proces til at masseproducere plastdele til en overkommelig pris.

I denne guide giver vi en omfattende oversigt over de forskellige faktorer, der udgør de samlede omkostninger ved sprøjtestøbning.

Introduktion: Hvor meget koster sprøjtestøbning?

Sprøjtestøbning er en af de førende processer til fremstilling af plast. Den bruges i vid udstrækning til masseproduktion af identiske dele med snævre tolerancer. Det er en omkostningseffektiv og ekstremt gentagelig teknologi, der giver dele af høj kvalitet til store serieproduktioner.

Det er en hurtig, intensiv proces, hvor høj varme og tryk bruges til at sprøjte smeltet materiale ind i en form. Det smeltede materiale afhænger af produktionsprojektets omfang. De mest populære materialer er forskellige termoplasttyper som ABS, PS, PE, PC, PP eller TPU, men også metaller og keramik kan sprøjtestøbes. Formen består af et hulrum, der rummer det indsprøjtede smeltede materiale og er designet til nøje at afspejle emnets endelige egenskaber.

Normalt er den største omkostningsfaktor ved sprøjtestøbning omkostningerne til støbeformen, også kendt som værktøjsomkostningerne. Omkostningerne ved at designe og bygge en støbeform afhænger af den krævede produktionsmængde, kompleksiteten i emnets design, formens materiale og den proces, der bruges til at skabe formen.

Simple 3D-printede forme til små mængder kan koste så lidt som 100 dollars, mens omkostningerne ved at designe og fremstille komplekse forme til store mængder produktion kan nå op på 100.000 dollars. På trods af de betydelige faste opstartsomkostninger har sprøjtestøbningsprocessen lave variable omkostninger på grund af de billige termoplastmaterialer, korte cyklustider, og behovet for arbejdskraft falder gradvist på grund af automatisering og stordriftsfordele. Det betyder, at de variable produktionsomkostninger er lave, at processen bliver mere effektiv, og at omkostningerne pr. del falder ved større mængder, efterhånden som omkostningerne fordeles på hundredvis eller tusindvis af dele.

I denne video har vi indgået et samarbejde med sprøjtestøbningsudbyderen Multiplus for at guide dig gennem trinene i sprøjtestøbningsprocessen ved hjælp af 3D-printede forme..

Guide til hurtig værktøjsfremstilling

I dette white paper kan du læse om, hvordan du kombinerer rapid tooling med traditionelle fremstillingsprocesser som sprøjtestøbning, termoformning eller støbning.

Typer af omkostninger ved sprøjtestøbning

For at forstå de forskellige typer af omkostninger, der er forbundet med sprøjtestøbning, kræver det en dybdegående analyse af processen.

Omkostninger til udstyr

Der bruges specialmaskiner til sprøjtestøbning, der kan variere fra mindre desktop-sprøjtestøbemaskiner, som virksomheder kan bruge internt, til store industrielle sprøjtestøbemaskiner, der for det meste drives af serviceudbydere, kontraktproducenter og store producenter.

Det er mest omkostningseffektivt at producere små mængder dele ved hjælp af sprøjtestøbning med mindre stationære sprøjtestøbemaskiner og 3D-printede forme. Hvis sprøjtestøbning er nyt for dig, og du ønsker at teste det med en begrænset investering, kan du bruge en manuel sprøjtestøbemaskine som f.eks. Holipress eller Galomb Model-B100 kunne være en god mulighed. Automatiseret sprøjtestøbningsudstyr i lille skala som desktopmaskinen Micromolder eller den hydrauliske maskine Babyplast 10/12 er gode alternativer til produktion af små dele i mellemstore serier.

Store industrielle sprøjtestøbemaskiner kan koste alt fra $50.000 til $200.000+. Disse maskiner kommer også med strengere krav til faciliteterne og kræver kvalificeret arbejdskraft til drift, vedligeholdelse og overvågning. Medmindre sprøjtestøbning er en kernekompetence, outsourcer de fleste virksomheder derfor masseproduktion til serviceudbydere og kontraktproducenter, og i så fald er omkostningerne til udstyr inkluderet i serviceomkostningerne.

Omkostninger til støbeforme (værktøjsomkostninger)

Som vi nævnte i indledningen, er formomkostninger eller værktøjsomkostninger normalt den største omkostningsdriver inden for sprøjtestøbning.

Støbeforme til sprøjtestøbning fremstilles generelt ved hjælp af tre metoder:

CNC-bearbejdning: CNC-maskiner er de mest almindeligt anvendte værktøjer til fremstilling af forme i aluminium og rustfrit stål med høj præcision. CNC-bearbejdning fjerner materiale ved hjælp af et roterende værktøj og en fast del. Bearbejdning kan producere forme, hvor hulrumsdesignet er meget komplekst, men de kan kræve flere værktøjsskift, der kan gøre processen langsommere, hvilket betyder, at omkostningerne stiger i takt med kompleksiteten. CNC-maskiner er industrielle værktøjer, der kræver en kvalificeret arbejdsstyrke og en dedikeret plads, hvilket betyder, at mange virksomheder outsourcer formfremstilling til serviceudbydere.
Elektrisk udladningsbearbejdning (EDM): EDM-metoden bruges generelt til at skabe meget komplekse formdesign, der ikke let kan gengives ved hjælp af standardbearbejdningsmetoder. EDM involverer brugen af et emne og en værktøjselektrode til at skabe den ønskede form. Værktøjselektroden og arbejdsemnets elektrode er adskilt af en dielektrisk væske og udsættes for spændinger, der forårsager tilbagevendende strømudladninger. Udladningerne er ansvarlige for at forme arbejdsemnets elektrode til den endelige form. EDM er meget præcis og kræver generelt ingen yderligere efterbehandling. Ligesom CNC-bearbejdning er EDM også en industriel proces, som mange virksomheder outsourcer til maskinværksteder.
3D-printning: 3D-print er en effektiv løsning til at fremstille sprøjtestøbeforme hurtigt og billigt. Det kræver meget begrænset udstyr, hvilket sparer CNC-tid og kvalificerede operatører til andre værdifulde opgaver i mellemtiden. Producenter kan drage fordel af hastigheden og fleksibiliteten ved in-house 3D-print til at skabe forme, der kan bruges på både stationære og industrielle støbemaskiner. Desuden drager produktudviklingen fordel af muligheden for at gentage designet og teste materialet til slutbrug, før der investeres i hårdt værktøj til masseproduktion. 3D-printning med stereolitografi (SLA) teknologi er et godt valg til sprøjtestøbning. Den er kendetegnet ved en glat overfladefinish og høj præcision, som formen vil overføre til den endelige del, og som også letter afformning. 3D-print produceret med stereolitografi er kemisk bundet, så de er helt tætte og isotrope. Stationære SLA-printeresom dem, der tilbydes af Formlabs, koster under 5.000 USD og kan problemfrit integreres i enhver arbejdsgang med sprøjtestøbning, da de er nemme at implementere, betjene og vedligeholde.

3D-printede forme kan producere 100+ dele til en overkommelig pris og inden for få dage.

Udvikling af mere komplekse forme kræver teknisk ekspertise. Derfor outsourcer virksomheder ofte specifikke aspekter af sprøjtestøbningsprocessen, såsom design og fremstilling af støbeformen.

For virksomheder, der har udstyr og værktøjer til sprøjtestøbning, kan det være den billigste løsning at skabe formene in-house, hvis den tekniske knowhow også er til stede. Hvis de nødvendige værktøjer til sprøjtestøbning ikke er let tilgængelige, reducerer outsourcing de omkostninger, der er forbundet med at udvikle en form.

Simple 3D-printede støbeforme til små mængder kan produceres på en SLA 3D-printer for så lidt som 100 dollars. En aluminiumsform til en mellemstor produktion på ca. 1.000-5.000 enheder koster mellem 2.000 og 5.000 dollars. For støbeforme med mere komplekse geometrier, der er beregnet til større produktionsserier på ca. 10.000+ enheder, kan prisen variere fra 5.000 til 100.000 USD.

Omkostninger til injiceret materiale

En bred vifte af plastmaterialer kan bruges til sprøjtestøbning afhængigt af kravene til de endelige dele, herunder ABS, PS, PE, PC, PP eller TPU.

Omkostningerne ved indkøb af materialer til støbeforme varierer alt efter det valgte materiale. Termoplastiske pellets koster ca. 1 til 5 dollars pr. kg.

Materialeomkostningerne defineres af modellens design, det valgte materiale og den mængde materiale, der bruges til at udføre sprøjtestøbningsprocessen.

Omkostninger til arbejdskraft eller service

Det udstyr, der er forbundet med sprøjtestøbning, er generelt selvregulerende og afhængig af automatisering for at få arbejdet gjort. CNC-maskiner, EDM-maskiner og 3D-printere er afhængige af specifikationerne i CAD-designet for at producere en form. Sprøjtestøbemaskinen er også afhængig af automatisering for at sprøjte materialer ind i formen, og industrielle IM-maskiner køler og udstøder ofte det færdige emne selvstændigt.

Arbejdsomkostningerne omfatter:

Omkostninger til opsætning/konfiguration: Opsætningsarbejdet fokuserer på den tid, det tager at konfigurere det anvendte udstyr til at producere formen og det færdige produkt.
Reparationsomkostninger: Reparations- og vedligeholdelsesopgaver involverer udskiftning af defekte dele og brug af værktøj til at udføre vedligeholdelsesprocessen.
Omkostninger til overvågning: På trods af afhængigheden af automatisering forventes det, at operatørerne overvåger sprøjtestøbningsprocessens forløb. Operatørlønninger, der påløber under processen, føjes til de samlede omkostninger ved sprøjtestøbning.

Når man producerer in-house, er disse omkostninger indregnet i lønomkostningerne. Når en virksomhed outsourcer sprøjtestøbning, lægges arbejdskraften og serviceudbyderens tillæg til serviceomkostningerne.

Oversigt over omkostninger ved sprøjtestøbning

Tabellen nedenfor viser de omkostninger, der er forbundet med sprøjtestøbning af et hypotetisk plastemne, f.eks. et lille kabinet til en elektronisk enhed, hvilket gør omkostningsdynamikken ved sprøjtestøbning lettere at forstå:

	PRODUKTION I SMÅ MÆNGDER	PRODUKTION AF MELLEMSTORE MÆNGDER	PRODUKTION AF STORE MÆNGDER
Produktionsvolumen	100	5,000	100,000
Metode	In-house produktion af forme og in-house støbning	Outsourcet produktion og støbning af forme	Outsourcet produktion og støbning af støbeforme
Støbeform	3D-printet polymer	Bearbejdet aluminium	Bearbejdet stål
Leveringstid til færdige dele	1-3 dage	3-4 uger	4-8 uger
Nødvendigt udstyr	3D-printer, stationær sprøjtestøbemaskine*	-	-
Formomkostninger	$100	$3,000	$20,000
Materialeomkostninger	0,5 $ / del	0,5 $ / del	0,5 $ / del
Arbejdsomkostninger eller outsourcing-omkostninger	$2,5 / del	$1,5 / del	$1 / del
Samlede produktionsomkostninger	$400	$13,000	$170,000
Omkostninger pr. del	$4	$2.6	$1.7

^{* Omkostninger til udstyr er ikke medregnet i produktionsomkostningerne i dette eksempel, da omkostningerne til disse værktøjer kan fordeles på flere projekter. Ved at købe en stationær sprøjtestøbemaskine og en SLA 3D-printer kan virksomheder komme i gang med sprøjtestøbning for mindre end 10.000 dollars.}

De tre scenarier i tabellen viser de metoder og formtyper, der giver de laveste omkostninger pr. del afhængigt af produktionsmængden.

Generelt er sprøjtestøbning mest effektiv ved større mængder, da omkostningerne så bliver fordelt på tusindvis af dele. Men selv om omkostningerne pr. emne ved sprøjtestøbning af små mængder er lidt højere, er det stadig væsentligt billigere end andre fremstillingsmetoder til små mængder.

Mellemvolumenproduktion er mest effektiv med bearbejdede aluminiumsforme, der er billigere end traditionelle stålforme, men som er holdbare nok til at holde til et par tusinde skud, afhængigt af faktorer som materiale og design. I de fleste tilfælde er sprøjtestøbning i små mængder kun rimeligt med 3D-printede forme - i vores eksempel, hvis vi skulle bruge en aluminiumsform til at producere 100 dele, ville prisen være 30 dollars for hver del, mens en traditionel stålform ville koste 200 dollars for hver del.

Variabler, der påvirker prisen på sprøjtestøbeforme

Værktøjsomkostninger til sprøjtestøbning er meget høje og afhænger af en række parametre og designkompleksitet. Støbeforme til sprøjtestøbning er normalt CNC-bearbejdede af aluminium eller værktøjsstål, EDM-bearbejdede for at forme et emne eller 3D-printede. Den bearbejdede eller printede del færdiggøres derefter for at opnå den ønskede standard. Den færdige form består af funktioner som de overfladegeometrier, der er nødvendige for en del, et løbesystem til at styre strømmen af injicerede materialer og kølekanaler for at sikre, at formen køler hurtigt ned.

Det er vigtigt at bemærke, at størstedelen af sprøjtestøbningsprocessen er dedikeret til afkøling. Jo hurtigere en form køler ned, jo hurtigere størkner det indsprøjtede materiale, og jo hurtigere kan produktionscyklussen gentages. Derfor spiller kølekanaler en vigtig rolle, især ved produktion af store mængder, og de bør indgå i formens design. Til lavvolumenproduktion med 3D-printede forme er manuel køling med trykluft en mulighed.

En 3D-printet sprøjtestøbekerne samlet med en metalformskal.

Andre variabler, der påvirker sprøjtestøbeprocessen og direkte relaterer til sprøjtestøbeformens omkostninger, omfatter:

Delens størrelse: Jo større emne eller del, der skal støbes, jo større skal formen være for at kunne rumme delen. Større dele har tendens til at kræve flere indsprøjtede materialer for at fuldføre produktionscyklusser. Større formdesign har normalt en højere pris sammenlignet med at fremstille det samme design, men med mindre dimensioner.
Delens design: Komplekse emnedesign med indviklede geometrier kræver komplekse støbeforme for at udføre projektet. Formdesign har normalt to sider: side A og side B. Side A, også kendt som den kosmetiske side, er normalt den side, som brugeren ser. Side A forventes at være glat og æstetisk tiltalende. Side B indeholder de skjulte strukturer, der understøtter brugen af delen. Strukturen på side B kan omfatte ribber, bosser osv., og dens finish er normalt meget grovere end på side A. Støbeforme med komplekse Side A- og Side B-design er generelt dyrere at fremstille sammenlignet med enklere støbeforme. Komplekse designs med underskæringer kan også kræve glidende sideaktioner og kerner, hvilket øger formens omkostninger.
Produktionsvolumen: Antallet af emner, der skal produceres ved hjælp af sprøjtestøbning, bestemmer produktionsteknologien og kvaliteten af det materiale, der skal bruges til at skabe formen. Projekter med lav volumen kan kræve 3D-printede eller bearbejdede aluminiumsforme af lavere kvalitet, mens store produktionsvolumener vil kræve stålforme af høj kvalitet eller endda flere forme for at styre processen uden slitage, der påvirker kvaliteten af de producerede emner. Det påvirker prisen på støbeformen, men de øgede omkostninger ved støbeforme til store mængder fordeles selvfølgelig på flere dele, hvilket normalt fører til lavere omkostninger pr. del.
Emnevolumen og kaviteter: Emnevolumen refererer til kavitetsstørrelsen i en form. Jo flere kaviteter eller kavitetsvolumen en form kræver, jo længere pressetid. Øget pressetid sænker produktionsprocessen, hvilket fører til øgede omkostninger.

Omkostningsberegnere til sprøjtestøbning

Online estimatorer af sprøjtestøbningsomkostninger eller tilbud fra udbydere af sprøjtestøbningstjenester kan give benchmarks og hjælpe dig med at estimere omkostningerne ved sprøjtestøbning af specifikke dele.

Omkostningsestimatorer til sprøjtestøbning, der kan hjælpe med beregningsprocessen, omfatter:

En sammenligningstabel over støbningsomkostninger tjener også et lignende formål. Udbydere af sprøjtestøbningstjenester bruger omkostningssammenligningstabeller til at give potentielle kunder et groft skøn over processen.

Reducering af omkostninger til sprøjtestøbning

Omkostningerne ved en støbeform afhænger i høj grad af, hvor kompleks den er, og hvor lang tid det tager at fremstille den. Vi anbefaler, at man følger design for manufacturing-principperne for at nedbringe omkostningerne ved sprøjtestøbning.

Omkostningerne ved at producere formen kan reduceres ved at anvende følgende designretningslinjer:

Evaluer CAD-modellen for at fastslå dens gennemførlighed, før du går i gang med et sprøjtestøbningsprojekt. Eliminer potentielle flaskehalse som stejle vinkler, underskæringer og andre komplekse geometrier.
Evaluer modellens design for at fjerne unødvendige funktioner. Det reducerer formens størrelse og det materiale, der bruges til at udvikle modellen.
Anvend en core cavity-tilgang, der forenkler designet af side B af en støbeform. Metoden med kernekaviteter indebærer, at vægkaviteterne sænkes ned i formbunden, hvilket reducerer behovet for at støbe stejle trækvinkler og samtidig forbedrer overfladefinishen.
Brug af selvsamlende dele for at reducere behovet for at skabe flere forme, når en universalform kan bruges til at opnå lignende resultater.

Buy more to enjoy FREE Shipping

Søg i vores butik

Hvordan estimerer man omkostningerne ved sprøjtestøbning?