Le guide de l'ingénieur pour réduire les coûts d'usinage : Les 3 facteurs que vous contrôlez réellement

Inducteur de coûts #1 : Le piège de la sélection des matériaux

L'instinct naturel veut que l'on regarde un Nomenclature (BOM) et tentent de réduire les coûts en choisissant le matériau dont le prix au kilogramme est le plus bas. Les services d'approvisionnement se concentrent souvent sur ce point. Mais attention, cette approche est un piège classique qui peut se retourner contre vous et vous faire perdre beaucoup d'argent. en augmentation le coût total de la pièce.

Pourquoi ? Parce que le "prix d'appel" d'un métal n'est que la moitié de l'histoire. L'autre moitié, plus importante, est son "taux d'usinabilité".

This rating is a standard metric engineers and machinists use to quantify how easily a material can be cut, a topic we explore in our complete machinability ratings guide.

A low rating means slower machine speeds, significantly increased tool wear, and longer cycle times. All of that drives up the hourly machine cost you pay for.

Examinons un scénario courant tiré de nos dossiers de projets. De nombreux ingénieurs utilisent par défaut l'option Acier inoxydable 316 en raison de sa résistance à la corrosion bien connue. Nous avons récemment travaillé avec un client qui avait conçu un petit support pour un système d'automatisation intérieur en acier inoxydable 316.

Lorsque nous avons examiné le projet, nous avons posé trois questions simples :

1. Cette pièce sera-t-elle exposée à l'eau salée ou à des acides forts ? (Non.)
2. Fonctionne-t-il à des températures élevées ? (Non, à température ambiante.)
3. Quelle est sa charge principale ? (Support statique simple.)

Sur la base de ce constat, nous avons immédiatement proposé de passer à Acier inoxydable 303. Voici la différence :

• Acier inoxydable 316 a un taux d'usinabilité très faible (environ 25%). Il est résistant, se durcit au fur et à mesure que vous le coupez et est abrasif pour l'outillage.
• Acier inoxydable 303En revanche, il est conçu pour l'usinage (classement ≈ 45%) et offre toujours une excellente résistance à la corrosion pour un environnement intérieur.

Le prix des matériaux était pratiquement identique, mais en apportant cette seule modification, nous avons pu réduire le temps d'usinage de 40%Le client a ainsi pu réaliser des économies considérables.

Cette logique devient encore plus critique dans le cas d'une production en grande quantité. Imaginez que vous ayez besoin de 10 000 unités d'une pièce.

• Option A (matériau bon marché) : Acier inoxydable 316. Le coût du matériau est faible, peut-être $2.00 par pièce. Mais sa mauvaise usinabilité se traduit par un temps de cycle de 5 minutes. À une vitesse d'usinage typique de $100/h ($1,67/min), le coût d'usinage est de $8,35.
  • Coût total (316 SS) : $2.00 (Matériau) + $8.35 (Temps) = $10.35 par pièce.
• Option B (matériel coûteux) : C360 Laiton. Le coût des matériaux est doublé, à $4.00 par pièce. Cela peut paraître déplaisant sur une nomenclature. Mais son excellent L'usinabilité (plus de 200%) permet un temps de cycle d'une minute. Le coût d'usinage n'est que de $1,67.
  • Coût total (laiton) : $4.00 (matériau) + $1.67 (temps) = $5.67 par pièce.

Dans ce cas, le choix du matériau "plus cher" aurait réduit le coût total de la pièce de 45%.

Comment nous vous aidons à l'optimiser

C'est là que notre approche de partenariat diffère d'un simple "atelier de devis". Lorsque vous nous envoyez un projet, nous ne nous contentons pas de regarder le matériau que vous avez spécifié. Nous analysons la fonction qu'il doit remplir.

Nous reviendrons vers vous avec des suggestions proactives, en vous demandant : "Nous voyons que vous avez choisi l'acier inoxydable 316. Compte tenu de l'application, est-ce que l'inox 303 ou même l'aluminium 6061 avec un revêtement en acier inoxydable serait plus approprié ? anodisation répondent à vos besoins ? Si c'est le cas, nous pouvons réduire considérablement le coût de vos pièces".

Générateur de coûts #2 : Les tueurs de temps "cachés" dans votre conception

Lorsque vous pensez au "temps d'usinage" dans votre coût de l'usinage optimisation vous vous concentrez probablement sur durée du cycle-les minutes que l'outil de coupe consacre à l'enlèvement de matière.

Voici une information qui pourrait vous surprendre : pour les prototypes et les petites séries, le temps de cycle ne représente souvent qu'une infime partie du temps de travail. réel le coût du temps.

Le véritable facteur de coût est Temps de préparation.

Voyons cela avec des chiffres concrets.

• Le temps de cycle d'une pièce : 10 minutes.
• Le taux de la machine : $100/heure (ou $1,67/minute).
• Durée du cycle Coût : $16.70 (10 x $1.67).

Cela semble raisonnable. Mais qu'en est-il si votre pièce est complexe et nécessite un usinage sur 6 faces différentes ? Cela pourrait nécessiter trois réglages distincts (fixation, programmation et alignement). Un machiniste compétent peut consacrer 1,5 heure à chacun de l'installation.

• Durée totale de l'installation : 4,5 heures (3 installations x 1,5 heure).
• Temps de mise en place Coût : $450.00 (4,5 x $100).

Si vous ne commandez que 10 prototypes, cela représente $45 de plus pour chaque pièce, soit près de trois fois le coût réel du temps de cycle !

C'est là que vos décisions en matière de conception ont un impact considérable. L'un des facteurs "cachés" les plus courants et les plus coûteux de perte de temps que nous observons est la R0 coin internequi a une impact réel sur les coûts et les délais de la CNC que de nombreux ingénieurs sous-estiment.

Dans votre logiciel de CAO, il est facile de dessiner une poche avec un angle interne parfait de 90°. Dans un atelier d'usinage, cette caractéristique est infiniment coûteuse à fraiser. Pourquoi ? Parce que tous nos outils de fraisage sont ronds.

Pour créer ce coin "parfait", nous devons.. :

1. Tout d'abord, fraiser la poche avec l'outil le plus petit et le plus fragile possible (ce qui est lent).
2. Ensuite, votre pièce est transférée vers une machine complètement différente et hautement spécialisée - une machine de production. EDM (machine à décharge électrique)-pour brûler lentement ce petit coin.

Ce "rayon oublié" sur un élément non critique a imposé une opération secondaire, ajoutant une nouvelle configuration et un nouveau processus, potentiellement doubler ou tripler le coût des pièces.

Comment nous vous aidons à l'optimiser

Il s'agit d'un élément essentiel de notre examen DFM (conception pour la fabrication). Lorsque nos ingénieurs voient un coin R0, nous ne nous contentons pas d'ajouter le coût de l'électroérosion à votre devis. Nous le signalons immédiatement.

Vous recevrez en retour une analyse gratuite qui vous dira : "Nous avons remarqué que les poches internes ont des coins R0. Si ces angles ne sont pas critiques pour la fonction, leur donner un rayon de 3 mm (ou 1/8″) nous permettra d'usiner cette pièce sur une fraise à 3 axes en un seul réglage, éliminant ainsi le processus coûteux d'électroérosion. Ce seul changement peut réduire considérablement le coût de la pièce".

Voici une liste de contrôle rapide pour éviter ces pertes de temps avant vous demandez même un devis :

• Rayons internes : Tous mes angles internes peuvent-ils avoir un rayon d'au moins 3 mm (1/8″) ?
• Profondeur du trou : Certains de mes trous sont-ils plus profonds que 10 fois leur diamètre ?
• Murs minces : Y a-t-il des parois plus minces que 1 mm (ou 0,04″) qui pourraient causer des dommages à l'environnement ? vibrations ou nécessitant une manipulation particulière?

Inducteur de coûts #3 : L'impact exponentiel des tolérances

Voici le troisième facteur, peut-être le plus méconnu, de l'efficacité de l'aide de l'Union européenne. coût de l'usinage optimisationLes tolérances : les tolérances. En tant qu'ingénieur, vous êtes formé à la précision. Il est tentant d'appliquer une tolérance stricte et uniforme à l'ensemble d'un dessin (comme "Toutes les caractéristiques ±0,01 mm") pour garantir la qualité.

Cette habitude, qui se veut rigoureuse, est l'une des erreurs les plus coûteuses que l'on puisse commettre.

The relationship between cost and tolerance isn’t linear—it’s exponential, especially when balancing precision and cost for complex features like thin walls.

As tolerances get tighter, the price doesn’t just go up; it multiplies.

En tant qu'experts de la fabrication numérique à Protolabs soulignent souvent dans leurs lignes directrices DFM : "Passer d'une tolérance standard (par exemple, ±0,1 mm) à une tolérance serrée (par exemple, ±0,025 mm) peut augmenter le coût de la pièce de 2 à 4 fois".

Pourquoi ? Parce que ce chiffre minuscule figurant sur votre dessin détermine l'ensemble de notre processus de fabrication :

Mais il existe un autre coût caché. Lorsqu'un fournisseur reçoit un dessin couvert de tolérances serrées inutiles, c'est un signal d'alarme. Il indique que le concepteur ne comprend peut-être pas la DFM, ce qui signifie qu'il s'agit d'un "client à haut risque".

Nous prévoyons des débats sur des caractéristiques non critiques et des rejets potentiels. Pour nous protéger, nous ajoutons une 15-30% "Taxe sur l'évaluation des risques" à la citation.

Nous avons eu un nouveau client dans le domaine des dispositifs médicaux qui l'a appris à ses dépens. $50.000 erreur. L'ingénieur avait fixé une tolérance globale de ±0,01 mm dans son modèle CAO. Lorsqu'il nous a envoyé le boîtier complexe, notre devis était à juste titre élevé. Son service des achats était furieux, affirmant qu'un concurrent était 40% moins cher.

Au lieu de baisser le prix, nous avons appelé l'ingénieur. "Ces huit chanfreins décoratifs et le logo gravé", avons-nous demandé, "ont-ils vraiment besoin d'une tolérance plus serrée qu'un cheveu humain ?"

Il a été stupéfait ; il s'agissait simplement d'un réglage par défaut qu'il n'avait pas pris en compte. Il ne s'intéressait qu'à deux rainures de joint torique. C'est là toute la différence : le fournisseur "moins cher" allait soit lui facturer plus tard, soit faire échouer les pièces. Nous avons réparé le dessiner avec luiLe rapport d'évaluation de l'état d'avancement de la mise en œuvre de la politique de développement durable a été établi par le Conseil d'administration, qui n'a marqué que les deux rainures critiques. Le devis a été déposé par 65%.

Comment nous vous aidons à l'optimiser

Ne payez plus pour une précision dont vous n'avez pas besoin. Lorsque vous nous envoyez votre dessin, marquer clairement votre critique pour la fonction les tolérances.

Ce simple geste nous permet de concentrer 100% de notre inspection haut de gamme (et votre coût) sur les caractéristiques qui comptent vraiment. Nous pouvons alors traiter le reste de la pièce comme non critique, ce qui vous permet d'économiser une fortune.

Si vous n'êtes pas sûr, envoyez-nous le fichier. Nos ingénieurs vous aideront à identifier et à isoler ces caractéristiques critiques dans le cadre de notre analyse DFM gratuite.

Cessez de recevoir des citations. Commencez à obtenir des solutions.

Comme vous pouvez le constater, le coût de l'usinage n'est pas du tout une "boîte noire". Il est le résultat direct et prévisible de chaque décision que vous, l'ingénieur, prenez au cours de la phase de conception.

La coûteuse boucle "conception-cotation-reconception" ne se produit que lorsque vous êtes contraint de travailler avec des fournisseurs qui se contentent de vous donner un numéro. Vous méritez plus que cela. Vous méritez un partenaire qui s'engage dans votre conception pour trouver le chemin le plus efficace vers une pièce fonctionnelle.

D'autres fournisseurs se contentent de vous envoyer un prix. Nous, en revanche, nous vous renvoyons un devis. proposition de valeur - qui comprend une DFM complète et gratuite optimisation l'analyse.

Avant de vous engager dans une production en série, résolvons ensemble le problème des coûts.

Téléchargez votre modèle CAO sur notre portail sécurisé dès aujourd'hui pour recevoir votre rapport d'analyse DFM gratuit et sans engagement. Laissez nos ingénieurs vous aider à identifier et à éliminer 90% ces pièges à coûts potentiels. avant le premier copeau de métal est découpé.

Ne perdez plus de temps à revoir votre conception. Laissez-nous être votre partenaire technique, et pas seulement votre fournisseur, et réalisez de véritables économies d'échelle. coût de l'usinage optimisation depuis le début.