カスタムプラスチックプロファイル: コスト、種類、用途

 

カスタムプラスチック押出成形加熱した熱可塑性ポリマーを加工されたダイに強制的に通して、特定の断面形状を備えた連続した長さの材料を生成することが含まれます。{0}}このプロセスにより、メーカーは、構造的性能、機能的統合、寸法精度のいずれにおいても、標準のカタログ形状では実現できない、-用途に合わせたプロファイルを実現できます-。この製造方法は多くの業界で金属加工に取って代わりましたが、経済計算は量の予測、材料の選択、下流で必要な二次加工の程度に大きく依存します。

サイコロがすべて (そして誰もそれについて話したがらない)

人々は材料費に執着します。樹脂の価格、-ポンドあたりの価格、-商品指数。一方、押出機のヘッドにある金型が、プロジェクトが成功するか、18 か月間お金を費やすかを決定します。

適切に設計されたダイは、断面全体にわたるポリマーの流れのバランスをとります。-単純そうに聞こえます。そうではありません。厚いセクションはより速く実行する必要があります。薄い壁は飢えます。角があると、材料が劣化するデッドゾーンが生じます。工具エンジニアは、流れ制限装置、ランドの長さの変化、そして場合によっては、部品とは何の関係もなく、プラスチックの動作に関係する創造的な形状によって補正する必要があります。

$800 の工具代を節約しようと、格安ショップを利用して試したことがあるのですが、-実際のところ、場所は気にしません。金型は部品を生産しました。技術的には。しかし、壁の厚さは周囲で 15% 変化し、プロファイルは 4 フィートを超える長さにわたって一貫した湾曲を形成しました。彼らは、最終的に何者かがプログラムを強制終了し、適切なツールを使用してやり直すまで、かろうじて許容できる製品を 60,000 フィート実行しました。

 

金型コストの参考：

シンプルなソリッド プロファイル: 2,000 ～ 4,000 ドル

中空のチャンバーを備えた中程度の複雑さ: 4,000 ～ 8,000 ドル

共-押出ダイス（2 つの材料）: $6,000～$12,000

高精度または特殊な形状: $12,000～$25,000

これらの数字は変化します。中西部の工具店の見積もりはニューイングランドの工具店とは異なります。海外の選択肢は存在しますが、それ自体が悩みの種です。

材料の選択

PVCが主流です。おそらくカスタム プロファイルの 60%、あるいはそれ以上が機能します。安価で、きれいに押し出され、問題なく顔料を受け入れ、自己消火します。-建設業界はファッションとは関係のない理由でビニールを使用しています。

しかし、PVC が常に正しいとは限りません。

耐薬品性や食品との接触が必要な場合は HDPE を使用します。リビング ヒンジにはポリプロピレン-これがフリップトップ キャップに見られる、前後にスナップする機能です。---表面を塗装またはメッキする場合はABS。耐衝撃性と光学的透明性を備えたポリカーボネートですが、PVC のコストの 3 倍を支払い、加工中の湿気への対応に対処する必要があります。

柔軟な用途向けの TPE と TPU。ここではデュロメーターが重要です-ショア A 硬度は 40 (柔らかく、ほぼゲル状) から 90 (しっかりした、構造上の柔軟性) までの範囲です。-冷蔵庫のドアに貼ってあるシール？おそらく TPE が硬質 PVC キャリア上に共押出成形されたものと思われます。-

かさばらずに剛性が必要な場合は、ガラス-繊維で補強します。 15% のガラスを充填すると、曲げ弾性率が劇的に増加しますが、時間の経過とともに金型が破壊されます。通常の 500 フィートではなく、150,000 ～ 200,000 フィートごとに工具を交換するための予算を設定します。000+.

人々が常に誤解していることの 1 つは、「より強力な」素材がより優れていると仮定することです。かつて防衛請負業者は、衝撃荷重、光学要件、極端な温度が見られない機器ハウジングにポリカーボネートを指定しました。純粋なスペック保守主義。 PVC が 1 ポンドあたり 1.15 ドルでも同等の性能を発揮するのに、彼らは材料に 1 ポンドあたり 4.20 ドルを支払いました。 3 年間の生産期間にわたって、それは実質的な金額に達しました。

共-押し出しが実際に可能にするもの

2 つ以上のマテリアル。一人死ぬ。同時処理。

技術的なセットアップには、複数の押出機が結合アダプターまたは特別に設計されたダイヘッドに供給され、溶融ストリームが排出される前に合流します。各材料は、最終断面の指定されたゾーンを占めます。-。

窓枠は教科書の例です。耐荷重のための硬質 PVC 構造チャンバー。-ガスケットゾーンには柔軟な TPE ウェザーストリップ。耐紫外線性と色保持性を高めるために、外面にアクリル製のキャップストックが使用される場合もあります。 3 つの材料、1 つの引き出し、組み立て不要。

過小評価されている点: 共押出により、リサイクルされた材料を隠すことができます。{0}両面にバージン樹脂を使用し、中心部を再研磨した 3 層構造により、100% バージンと見分けがつかない部品が製造されますが、切断材料コストは 15 ～ 20% です。自動車業界ではこれが日常的に行われています。彼らはそれを宣伝しません。

制限が存在します。材料には互換性のある加工温度が必要です。-華氏 350 度で溶けるものと華氏 380 度で劣化するものを共押出することはできません。-層間の接着が重要です。ポリマーの組み合わせによっては化学的に結合するものもあれば、結合層が必要なものもあれば、単純に機能しないものもあります。

実質コストの内訳

最初の生産実行で設計上の欠陥が明らかになった場合に失われる 3 週間

二次的な作戦は静かに予算を潰す。穴あけ: 複雑さに応じて、1 穴あたり 0.02 ～ 0.08 ドル。ノッチ：同様。印刷またはラベル貼り: 1 フィートあたり 0.05 ～ 0.15 ドル。他のコンポーネントとの組み立て: 大きく異なります。

0.45 ドル/フィートのプロファイルは、穴、粘着テープの裏地、および顧客の要求するカスタム パッケージを追加すると、簡単に 0.85 ドル/フィートになります。

公差

押し出しプロファイルの商用公差: 肉厚で ±0.010 インチ、全体寸法で ±0.015 インチ。ほとんどのアプリケーションには十分です。

精度公差: ±0.005 インチ。遅いライン速度、下流のサイジング機器、およびより厳密なプロセス制御が必要です。処理コストが 10 ～ 25% 追加されます。

精度が重要になるのはどのような場合ですか?自動組立プロセスでは、部品はいつでも他のコンポーネントと接続できます。わずかに小さめのプロファイルがラインを滑ります。少し大きめのジャム機材。いずれにせよ、入ってくる素材を分類するために生産を停止することになります。

光学用途にも重要です。肉厚に変化を持たせた光拡散レンズは、光を不均一に散乱させます。-明るい点もあれば暗い点もあり、顧客からの苦情も発生します。

いつ関係ないの？装飾的なトリム。非構造チャネル。-いずれにせよ、設置中に現場で切断および調整されるものはすべて。{3}}

理にかなったアプリケーション

LED照明

業界全体が約 10 年かけてアルミニウムからプラスチックに移行しました。押し出しアルミニウムのハウジングは問題なく機能しましたが、陽極酸化処理 (腐食防止)、粉体塗装 (美観)、および慎重な取り扱い (傷) が必要でした。プラスチック プロファイル-硬質 PVC またはポリカーボネート-は色付きで押し出され、仕上げが不要で、コストが低くなります。

高電力アプリケーションには熱放散の問題が存在します。{0}}解決策: アルミニウムインサートまたは熱伝導性コンパウンドを備えたハイブリッドプロファイル。しかし、市場の大部分を占める住宅用および商業用 LED ストリップの場合、標準的なプラスチック プロファイルは問題なく熱負荷に対応します。

医療機器

複雑な規制環境。材料認証は重要です-FDA 準拠、ISO 10993 生体適合性、場合によっては USP クラス VI。押出プロセス自体には、文書化、ロットのトレーサビリティ、および材料変更間の検証済みの洗浄手順が必要です。

しかし、能力は存在します。マイクロ-押出成形により、外径 1 mm 未満のカテーテル チューブが製造されます。複数の内部チャネルを備えたマルチ-ルーメン プロファイル-チューブ-により、高度な液体送達システムが可能になります。

医療市場はプレミアムな価格を支払い、プレミアムな品質を要求します。公差は厳しいです。ドキュメント要件によりオーバーヘッドが増加します。すべての押出機がこの作業を望んでいるわけではありません。それを専門とする人は、自分の認定を慎重に守ります。

開窓

窓とドア。ビニールは長年にわたり、北米の新築住宅建設の主流を占めていました。-市場シェアはピーク時に約 70% でした。ヨーロッパはアルミニウムと木材の複合材をより重視しています。その理由は、部分的にはパフォーマンス、部分的には美的好み、部分的には規制によるものです（消防法のレコードの扱いは管轄区域によって異なります）。

興味深いのは、最新のウィンドウ システムのプロファイルの複雑さです。二重吊りの窓枠には、15+ 個の異なる押し出しコンポーネントが含まれる場合があり、その多くは共押し出しであり、金属補強インサートを備えたものや、組み立て中に留め具を使用しない一体型のスナップフィット機能を備えたものもあります。-

交通機関

スクールバスの座席フレーム。 RVのインテリアトリム。交通機関の車両用グラブハンドル。商用トラックのキャブ部品。

ここでのドライバーは体重です。車両から 1 ポンド除去されるごとに、その稼働期間中の燃料効率が向上します。スチールチューブやアルミニウムチャネルに代わるプラスチックプロファイルにより、エンジニアリング投資に見合った節約が蓄積されます。

最小注文の現実

誰もが抱く質問「最低限のものは何ですか?」

押出機により異なります。 5,000ポンドが必要なものもあります。タイミングが柔軟であれば、500 ポンドで作業できる人もいます。いくつかの専門会社は、ラピッド ツーリングの軟質アルミニウム ダイスを使用して 100 フィートの量の試作を実行しています。{7}これは耐久性はありませんが、硬化鋼に取り組む前にコンセプトを証明しています。

短期運用は経済に悪影響を及ぼします。セットアップコストはより少ないフィートに分散されます。色間または配合間で材料をパージすると、製品が無駄になります。最初の品物検査には、500 フィートを走っていても 50,000 フィートでも同じ時間がかかります。{3}}

損益分岐点の計算はプロファイルによって異なります。高価な工具を使用した複雑な断面には、償却するための量が必要です。-安価な金型を使用したシンプルな形状は、より少ない数量で合理的です。

調達戦略

国内かオフショアかは明らかな問題です。あまり明らかではありませんが、答えは単価以外の要因によって異なります。

隠れた要素: ツールの所有権と移植性。国内サプライヤーは通常、お客様が支払った工具がお客様のものであることを受け入れます。オフショアサプライヤーの中には、金型のリリースに関して複雑な考えを持つ人もいます。

中国の押出機で金型に8,000ドルを支払い、3年間生産を続け、品質が低下したときに事業を移転しようとした会社を私は知っています。サプライヤーは、金型のリリースに 15,000 ドルを要求しました。交渉は何か月も続いた。結局、彼らは国内で新しいツールを委託し、当初の投資を帳消しにしただけでした。

普遍的ではありません。多くのオフショア関係は何年にもわたってスムーズに機能します。ただし、契約は慎重に構成してください。

カスタムが意味をなさない場合

すべてのアプリケーションがカスタム ツールを正当化するわけではありません。

標準的なカタログ形状には、-長方形のチューブ、アングル、チャンネル、円形-があり、多数の素材とサイズが存在します。フィートあたりのコストは、量産時にはカスタムよりも高くなりますが、工具への投資やエンジニアリングの遅延、最低注文の義務はありません。

年間消費量が 5,000 フィートを下回る場合は、慎重に計算してください。カスタム プロファイルの場合は 0.60 ドル/フィートですが、カタログ形状の場合は 0.90 ドル/フィートで、0.30 ドル/フィート、つまり年間 1,500 ドルの節約になります。ツールのコストが 4,000 ドルの場合、回収には 3 年近くかかります。これは、カタログの形状が変更を加えて実際にアプリケーションで機能することを前提としています。

カタログ形状が失敗する場合: 特定の機能（スナップ フィット、ガスケットの溝、取り付けの詳細）が必要な場合、肉厚の最適化が必要な場合、共押出材料が機能性を提供する場合、または美的統合が重要な場合。{0}}

カスタム押出成形から真の価値を引き出している企業には共通のパターンがあります。つまり、設計開発後ではなく、設計開発中にツール エンジニアを雇用しているということです。寸法を制限する射出成形エンドキャップを作成する前に、-断面形状を固めてください。-習慣ではなく、用途の要件に基づいて材料を選択してください。インテリジェントなツールへの投資を行うために、ボリューム予測を十分に理解してください。

プロセスは複雑ではありません。しかし、決断は複雑になります。早期に適切に設定すれば、カスタム プロファイルは真のコスト上の利点になります。それらを誤解すると、誰も欲しがらない部品を、機能しない価格で生産するツールを使用することになります。