Cómo las soluciones de estampado de metal a medida reducen los costos de producción de piezas para vehículos eléctricos

Las mayores reducciones de costes en la producción de vehículos eléctricos rara vez provienen de la celda de la batería. Se manifiestan en componentes menos visibles, como soportes, carcasas, barras colectoras, laminaciones del motor y docenas de componentes estampados que mantienen unida toda la plataforma.

La mayoría de los equipos de ingeniería aceptan las piezas estampadas como un elemento fijo en la lista de materiales, pero la forma en que se diseñan y producen esas piezas puede reducir considerablemente el costo de cada unidad. La presión sobre los márgenes se intensifica cada trimestre en el mercado de vehículos eléctricos, y la diferencia entre un proveedor genérico de piezas estampadas y un proveedor estratégico es cada vez mayor. fabricante de estampado de metales pueden determinar la rentabilidad de programas de vehículos completos.

Esto es lo que trataremos en este artículo:

● Cómo la utilización de materiales reduce drásticamente el desperdicio de materia prima antes de que la primera pieza salga de la imprenta.

● Por qué la consolidación de piezas mediante troqueles progresivos reemplaza múltiples componentes con una sola pieza estampada.

● El papel de las velocidades de ciclo de alto volumen en la reducción de los costos unitarios a gran escala.

● Cómo se integran las operaciones secundarias en el proceso de estampado para eliminar la mano de obra posterior.

● ¿Por qué el diseño de las herramientas y el mantenimiento de los troqueles influyen más en el coste por pieza a largo plazo que la propia prensa?

Siga leyendo para obtener un análisis práctico de dónde provienen los ahorros y cómo incorporarlos a su próximo programa de componentes para vehículos eléctricos.

Utilización de materiales que reduce el desperdicio de materia prima.

Las bobinas de acero, las tiras de cobre y las láminas de aluminio representan una parte significativa del costo final de una pieza para vehículos eléctricos. Cada milímetro de metal que se desecha reduce directamente el margen de beneficio del programa.

Costumbre soluciones de estampado de metales Ataque esa pérdida desde su origen. Un buen fabricante de herramientas realizará simulaciones de anidamiento antes de cortar una sola placa de matriz, ajustando las piezas al ancho de la bobina lo más posible, según lo permita la calidad de la pieza. Incluso pequeñas mejoras en el rendimiento se acumulan a lo largo de millones de piezas en una plataforma típica de vehículos eléctricos.

Opciones de ingeniería de materiales que vale la pena plantear a su proveedor:

● Optimización del ancho de la bobina que ajusta el tamaño de la tira a la disposición de las piezas anidadas, en lugar de redondear a anchos estándar.

● Diseño de trampa de desechos que captura los restos limpios de la tira para su reventa o reutilización en componentes estampados más pequeños.

● Se realizan intercambios de grado para encontrar una aleación menos costosa capaz de cumplir con las especificaciones, y luego se valida mediante pruebas de cupones.

● Selección de espesor basada en tolerancias que evita especificar en exceso el calibre en piezas que no soportan carga estructural.

Las prensas de estampado programables permiten a los operarios detener la producción en el momento en que termina una bobina, lo que evita que se acumulen residuos al final del proceso, generando costes de material desperdiciado.

Consolidación de piezas mediante troqueles progresivos más inteligentes

Los troqueles progresivos transforman lo que antes era una secuencia de piezas estampadas, soldadas y fijaciones separadas en una sola pieza terminada que sale de la prensa lista para el ensamblaje. Para los componentes de vehículos eléctricos que tradicionalmente constaban de cinco o seis piezas discretas unidas con remaches o soldaduras, el diseño de troqueles progresivos permite integrar todo el conjunto en una sola pieza estampada.

Consideremos un soporte típico para un módulo de batería. El método tradicional podría requerir una placa base, dos rieles laterales, cuatro pestañas de montaje y los herrajes para unirlos. Un troquel progresivo de alta ingeniería produce la misma geometría en una sola pasada, con dobleces, orificios y relieves formados durante una única pasada de la bobina.

Los efectos en los costos se propagan a través de la lista de materiales:

1. Menos números de pieza para comprar, almacenar, rastrear y calificar en toda la base de proveedores.

2. Menos mano de obra de ensamblaje en la línea de producción de vehículos eléctricos, donde cada operación ahorrada aumenta la productividad.

3. Tolerancias más estrictas entre características que antes se separaban cuando se unían piezas separadas.

4. Menor contenido de fijaciones y soldaduras que reduce la exposición a la garantía en la fiabilidad de la junta a largo plazo.

La consolidación de piezas funciona mejor cuando los equipos de ingeniería involucran a los proveedores de estampado en el proceso de diseño desde las primeras etapas. Los rediseños tardíos para lograr ahorros mediante la consolidación rara vez ofrecen el mismo resultado que una colaboración desde cero durante la fase inicial de conceptualización.

Ciclos de velocidad diseñados para la producción a escala de vehículos eléctricos.

Los volúmenes de producción de vehículos eléctricos penalizan los procesos lentos. Una plataforma que fabrica 200.000 unidades al año necesita millones de piezas estampadas que circulen por la cadena de suministro cada trimestre, y la velocidad del ciclo de la operación de estampado influye directamente en cómo se satisface esa demanda.

Las prensas modernas de alto tonelaje realizan cientos de golpes por minuto en piezas estampadas pequeñas, y las máquinas servoaccionadas aumentan aún más esa cifra para detalles delicados. Cada golpe produce una pieza terminada, lo que distribuye los costos fijos entre enormes volúmenes de producción y reduce el costo por pieza a medida que aumentan las cantidades.

Un fabricante competente de piezas estampadas de metal ajusta el tonelaje y la velocidad de carrera de la prensa a la geometría específica de la pieza. Las prensas sobredimensionadas desperdician energía y aumentan los costos de capital, mientras que las prensas subdimensionadas obligan a ciclos más lentos para proteger las herramientas. Seleccionar la prensa del tamaño adecuado establece el límite de costo para cada pieza producida.

La velocidad se traduce en ahorros a través de cuatro hábitos de producción:

● Se mantuvieron altos índices de utilización de la prensa durante jornadas completas de producción de 24 horas.

● Automatización de alimentación de bobina que elimina la carga manual de la pieza en bruto y mantiene la prensa en funcionamiento durante los cambios de turno.

● Detección integrada en el chip que detecta instantáneamente fallos de alimentación y defectos en los cartuchos para evitar daños en el chip y tiempos de inactividad.

● Herramientas de cambio rápido que permiten intercambiar troqueles en minutos en lugar de horas cuando la producción cambia entre números de pieza.

Operaciones secundarias que desaparecen en la prensa.

Cada proceso secundario entre la línea de estampado y el ensamblaje final conlleva costos de manipulación, transporte y riesgo de retrabajo. Las operaciones de estampado a medida integran muchos de estos pasos directamente en el propio troquel, lo que elimina estaciones completas del flujo de producción posterior.

Operaciones internas que vale la pena mencionar

Durante la misma secuencia de golpes, pueden ejecutarse varios procesos secundarios dentro de la prensa:

● Roscado en matriz que produce agujeros roscados sin una estación de roscado separada

● Soldadura en matriz que une múltiples capas estampadas en subconjuntos terminados directamente desde la prensa.

● Sistema de fijación interna que bloquea los sujetadores cautivos en su lugar durante la etapa de conformado final.

● Tratamientos superficiales en línea que aplican recubrimientos, aceites o películas anticorrosivas a través de la tira.

Por qué esto es importante para los programas de vehículos eléctricos

Las carcasas de las baterías, los soportes de los motores y los soportes de los inversores suelen requerir puntos de montaje roscados, tuercas cautivas y acabados superficiales impecables. Un proceso tradicional consiste en enviar las piezas estampadas a roscar, luego a soldar, después a galvanizar y, finalmente, de vuelta para su inspección.

La consolidación interna de matrices reduce el proceso de fabricación a una sola operación de prensado, eliminando así el inventario en proceso y la mano de obra asociada a su manejo. La inversión inicial en una matriz multiestación es mayor que la de una matriz de troquelado básica, y el período de recuperación de la inversión es corto en programas de alto volumen de producción. Una vez que la operación interna de matrices amortiza su utillaje, cada pieza adicional producida genera mayores ahorros.

El mantenimiento de herramientas y matrices genera ahorros a largo plazo.

Los troqueles de estampado son activos de capital que generan valor a lo largo de millones de ciclos, y las decisiones de ingeniería tomadas durante su diseño determinan el costo por pieza durante toda la vida útil del programa. Un troquel diseñado para un uso prolongado funciona de manera más eficiente y tiene una vida útil mayor que un troquel diseñado únicamente para la aprobación del primer prototipo.

Tres decisiones de diseño que dan sus frutos a lo largo de los años de producción:

1. Secciones de herramientas modulares que permiten a los equipos de mantenimiento reemplazar un punzón o inserto de matriz desgastado en cuestión de horas en lugar de desechar toda la herramienta.

2. Superficies de desgaste endurecidas en los puntos de contacto de alta tensión que resisten el agarrotamiento y prolongan la vida útil entre afilados.

3. Sistemas de lubricación integrados que mantienen frías las superficies de corte y conformado durante largos ciclos de producción.

Un programa de mantenimiento predictivo realiza un seguimiento de los ciclos de la prensa, inspecciona los componentes críticos a intervalos preestablecidos y solicita repuestos antes de que se produzca una falla. Este tipo de programa detecta los problemas antes de que generen piezas defectuosas o tiempos de inactividad no planificados.

Consejo práctico : pídale a cualquier fabricante potencial de piezas estampadas de metal que comparta su registro de mantenimiento de matrices para una pieza de volumen similar. El nivel de detalle le indicará si el mantenimiento de las herramientas se realiza como un programa real o como una solución reactiva.

STEP Metal and Plastic opera un taller de moldes independiente junto a su Servicio de estampado de metales de precisión , que centraliza el diseño, la fabricación y el mantenimiento de los troqueles bajo un mismo techo. La empresa opera 66 punzonadoras de precisión de 25T a 300T y produce piezas estampadas en categorías directamente relacionadas con los vehículos eléctricos, incluyendo fragmentos de bloques de carga, láminas de electrodos, carcasas eléctricas y componentes de blindaje.

Reduzca los costes de producción de vehículos eléctricos con el estampado inteligente de metales.

La optimización de costes en los programas de vehículos eléctricos depende en gran medida de los detalles, y las piezas estampadas contienen más detalles de los que suelen revelar las listas de materiales. Los equipos que consideran el estampado como un insumo estratégico en lugar de una simple materia prima siguen encontrando margen de beneficio donde sus competidores ya han perdido la esperanza.

Breve resumen de lo que marca la diferencia:

● Utilización del material que aprovecha cada centímetro cuadrado vendible de existencias de bobinas.

● Consolidación de piezas mediante matrices progresivas que reemplazan conjuntos por piezas individuales.

● Velocidades de ciclo que se ajustan a las demandas de volumen de las plataformas de vehículos eléctricos modernas.

● Operaciones secundarias internas que eliminan estaciones del flujo aguas abajo

● Diseño de herramientas y prácticas de mantenimiento de matrices que protegen el costo por pieza a lo largo de los años.

Las dos décadas de experiencia de nuestra empresa en el estampado de componentes de carga, láminas de electrodos y carcasas brindan a los programas de vehículos eléctricos un socio que ya ha resuelto muchas de las cuestiones de costos que otros proveedores aún intentan responder.