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Jan 28, 2024

Kosten für Spritzguss herstellen

Diesen Artikel teilen Spritzguss wird üblicherweise als kosteneffektiv beschrieben

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Spritzgießen wird typischerweise als kosteneffizientes Herstellungsverfahren beschrieben, wenn große Teilemengen bestellt werden.

Der Grund dafür ist einfach: Beim Spritzgießen sind die anfänglichen Werkzeugkosten sehr hoch, während die tatsächlichen Kosten für das Kunststoffspritzen sehr niedrig sind, was bedeutet, dass die effektiven Kosten pro Einheit niedriger werden, wenn mehr Einheiten benötigt werden.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, dass eine Edelstahlform für ein Spielzeugauto 5.000 US-Dollar kostet und jedes mit dieser Form hergestellte Plastikspielzeugauto 0,50 US-Dollar kostet. In diesem Szenario würde die Bestellung einer Einheit des Spielzeugautos 5.000,50 US-Dollar kosten, die Bestellung von zwei Einheiten würde 5.001 US-Dollar kosten und die Bestellung von 1.000 Einheiten würde 5.500 US-Dollar kosten.

In allen Szenarien macht die Form den Großteil der Kosten aus, sodass die Gesamtkosten nicht stark schwanken.

In diesen drei Szenarien variieren die effektiven Kosten pro Einheit jedoch stark:

Wie Sie sehen, sinken die Kosten pro Einheit drastisch, wenn die Stückzahl steigt, da die zusätzlichen Einheiten die hohen Kosten der Form amortisieren.

Die Bestellung mehrerer Exemplare des Spielzeugautos bedeutet eindeutig ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis. (Tatsächlich scheint die Bestellung einer einzelnen Einheit eine kolossale Geldverschwendung zu sein.)

Aber wie „groß“ meinen wir eigentlich, wenn wir sagen, dass Spritzguss für große Teilemengen geeignet ist? 100? 1.000? 10.000? Eine Million? Als Unternehmen, das sich für eine mittelgroße Bestellung von Prototypen oder Endverbrauchsteilen zwischen mehreren Herstellungsprozessen entscheidet, möchten wir das wissenAb wann ist Spritzgießen kostengünstiger als die Alternativenwie zum Beispiel 3D-Druck.

Und obwohl es keine einfache Formel gibt, um den Punkt zu bestimmen, ab dem Spritzguss kostengünstiger ist als 3D-Druck, können wir bestimmte Faktoren berücksichtigen, die uns dabei helfen, die richtige Entscheidung zu treffen.

3ERP, ein Experte für Spritzguss und andere On-Demand-Fertigungsdienstleistungen, berät hier bei der Auswahl zwischen Spritzguss und 3D-Druck basierend auf der erforderlichen Auftragsgröße.

Für Unternehmen, die komplette Prototypen erstellen oder Kunststoffteile produzieren möchten, scheinen sowohl Spritzguss als auch 3D-Druck verlockende Optionen zu sein, und es kann schwierig erscheinen, die jeweiligen Vorteile beider abzuwägen.

Bevor wir uns jedoch auf die genauen Berechnungen einlassen, lohnt es sich, auf einige Situationen hinzuweisen, in denen ein Herstellungsverfahren dem anderen eindeutig vorzuziehen ist.

Beginnen wir mit einem Szenario, in dem ein Unternehmen eine sehr kleine Anzahl von Prototypen (vielleicht nur einen) benötigt und die Material- und ästhetischen Eigenschaften des/der Prototyp(s) von vernachlässigbarer Bedeutung sind. Vielleicht möchte das hauseigene Forschungs- und Entwicklungsteam einfach ganz grob sehen, wie ein gelbes Kunststoffgehäuse auf seinem neuen elektronischen Gerät aussieht.

In einem solchen Szenario wäre der 3D-Druck offensichtlich die bessere Wahl: Er wäre deutlich günstiger und etwaige technische Mängel am Prototyp würden keine Rolle spielen.

Stellen Sie sich alternativ ein Szenario vor, in dem nur eine Handvoll Prototypen (vielleicht nur einer) benötigt werden, das Unternehmen jedoch sein Produkt einem Investor vorstellen möchte, der davon überzeugt werden muss, dass der Endverbrauchsteil (mit Injektion hergestellt werden soll). Formen während der Massenproduktion) ordnungsgemäß für den vorgesehenen Zweck funktionieren.

In einem solchen Szenario kann der 3D-Druck des Prototyps zwar günstiger sein, es könnte sich für das Unternehmen aber dennoch lohnen, einen spritzgegossenen Prototyp zu erstellen, um die Machbarkeit seines Endprodukts zu demonstrieren.

Es ist schwierig, die Kosten von Spritzguss und 3D-Druck zu vergleichen, da sich die Verfahren grundlegend unterscheiden – nicht nur in der Funktionsweise, sondern auch in der Art und Weise, wie ihre jeweiligen Kosten ermittelt werden.

Im Allgemeinen handelt es sich beim Spritzgießen um einen Prozess mit hohen Anlaufkosten: Die Herstellung von Metallformen ist teuer und dieser Vorschritt kann für einige kleine Unternehmen eine unüberwindbare Hürde darstellen. Sobald jedoch eine Form hergestellt wurde, sind die Kosten für jeden eingespritzten „Schuss“ Kunststoff sehr gering.

Der 3D-Druck ist anders, da er im Gegensatz zum Spritzguss ein einstufiger Prozess ist. Es sind keine Werkzeuge erforderlich und das fertige Teil kommt direkt aus dem Drucker. Dadurch entstehen keine hinderlichen Anlaufkosten.

Allerdings sind die Kosten für ein einzelnes 3D-gedrucktes Kunststoffteil im Allgemeinen höher als für eine Spritzgussspritze aus Kunststoff. Dies liegt daran, dass 3D-Druckfilamente (für FDM-Drucker) teurer sind als Kunststoffpellets und weil die schiere Langsamkeit von 3D-Druckern dazu führt, dass Dienstleister mehr für ihren Betrieb verlangen müssen.

Vor diesem Hintergrund besteht der wichtigste Unterschied zwischen den beiden Prozessen darinDie Stückkosten beim Spritzgießen sind dynamisch : Sie nimmt mit zunehmender Anzahl der Einheiten ab. Beim 3D-Druck hingegen sind die Kosten pro Einheit statisch: Teile kosten in der Regel den gleichen Betrag, unabhängig davon, ob Sie eins oder 1.000 Stück bestellen.

Das bedeutet, dass3D-Druck in kleinen Mengen ist günstiger als Spritzguss, während Spritzguss in großen Stückzahlen günstiger ist als 3D-Druck . Das bedeutet logischerweise auch, dass es eine bestimmte Menge gibt, bei der die „Best Value“-Option vom 3D-Druck zum Spritzguss wechselt.

Die Ermittlung dieser Menge hängt von mehreren Faktoren ab.

Bei der Bewertung der potenziellen Kosten für Spritzguss und 3D-Druck lohnt es sich, mit dem potenziell teuersten Teil des Projekts zu beginnen: der Form.

Formen können Tausende von Dollar kosten, da sie aus Metall gefertigt sind und eine lange Lebensdauer haben müssen – möglicherweise Hunderttausende von Kunststoffschüssen. Es ist jedoch möglich, die Kosten für Formen dadurch drastisch zu senkenschnelles Tooling, die Herstellung von Formen in Prototypenqualität mit CNC-Maschinen oder Metall-3D-Druckern.

Auch die Kosten für Formen können durch die Verwendung von Aluminium anstelle von Stahl gesenkt werden. Aluminium ist weniger haltbar als Werkzeugstahl, ist aber dennoch in der Lage, hochwertige Formteile aus korrosionsbeständigen Materialien herzustellen.

Wenn die Kosten der Form gesenkt werden können, verringert sich die Anzahl der Gussteile, die für eine kostengünstige Herstellung erforderlich sind.

Stellen Sie sich beispielsweise vor, dass eine Stahlform für ein Spielzeugauto 5.000 US-Dollar kostet, eine Aluminiumform 1.000 US-Dollar und die Kosten pro Kunststoffschuss bei beiden Formen 0,50 US-Dollar betragen. Stellen Sie sich außerdem vor, dass eine 3D-gedruckte Version des Spielzeugautos 20 US-Dollar kostet.

In diesem Beispiel wären die potenziellen Kosten des Projekts wie folgt:

In diesem Szenario ist eine Bestellung von 50 Einheiten im 3D-Druck günstiger, eine Bestellung von 60 Einheiten hingegen im Spritzgussverfahren mit einer Aluminiumform. (Mittlerweile ist die teurere Stahlform schon ab der 250-Stück-Marke kostengünstiger als der 3D-Druck.)

Ein weiterer Gesichtspunkt, der sich auf die Berechnung auswirkt, ist der zur Herstellung des Teils verwendete Kunststoff. Hier sind mehrere Variablen zu berücksichtigen.

Ein zu berücksichtigender Faktor ist, dass nicht alle 3D-druckbaren Kunststoffe formbar sind und umgekehrt. Ein weiterer Grund ist, dass 3D-Druckfilamente im Großen und Ganzen teurer sind als die beim Spritzguss verwendeten Kunststoffpellets, da sie vom Materialhersteller präzise geformt werden müssen.

Wichtig ist, dass die Kosten für Kunststoffe möglicherweise nicht zwischen Pellet- und Filamentformaten konsistent sind: Materialien wie Nylon und Polycarbonat bleiben beispielsweise nach wie vor relativ hochwertige Produkte auf dem Markt für 3D-Druckfilamente, sodass für die Injektion eine relativ kleine Anzahl von Nylonteilen erforderlich wäre Formen kostengünstiger als 3D-Druck. (Ein gängiges 3D-Druckmaterial wie ABS würde jedoch eine viel größere Anzahl erfordern.)

Die Art des zur Herstellung der Teile verwendeten Kunststoffs kann daher darüber entscheiden, welches Herstellungsverfahren für ein bestimmtes Auftragsvolumen wirtschaftlicher ist.

Das Design des Teils kann sich auch auf die potenziellen Kosten für Spritzguss und 3D-Druck auswirken. Beispielsweise kann der 3D-Druck eines Teils mit Überhängen deutlich günstiger sein, da Spritzgussteile mit Überhängen komplexere Werkzeuge erfordern.

Mit anderen Worten: Wenn Ihr Teiledesign nicht für das Spritzgießen geeignet ist, müssen Sie wahrscheinlich mehr Teile bestellen, um das Spritzgießen kosteneffektiv zu gestalten.

FDM ist nach wie vor das am weitesten verbreitete 3D-Druckverfahren, alternative Optionen sind jedoch Stereolithographie und selektives Lasersintern. Diese anderen Verfahren sind teurer als FDM, was sich im Vergleich zum Spritzguss natürlich auf ihre Erschwinglichkeit auswirkt.

Beispielsweise können 200 FDM-Teile günstiger sein als 200 gleichwertige Spritzgussteile, aber 200 SLS-Teile können teurer sein als 200 Spritzgussteile.

Da die Kosten pro Einheit von Kunststoffteilen beim Spritzgießen dynamisch und beim 3D-Druck statisch sind, kann es schwierig sein, zu beurteilen, welche Option für einen bestimmten Auftrag das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

Zahlreiche Faktoren, darunter Formenbau, Teilematerial und Teileform, können die Auftragskosten beeinflussen – und zwar je nach Herstellungsprozess in unterschiedlichem Maße.

Vor diesem Hintergrund besteht die beste Lösung für das Dilemma möglicherweise darin, einfach ein Angebot für beide Prozesse anzufordern.

3ERP verfügt über Fachwissen sowohl im Spritzguss als auch im 3D-Druck und kann Projekte von Fall zu Fall bewerten, um herauszufinden, welches das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.

Kontaktieren Sie uns und wir bringen Ihr Projekt zum Laufen.

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