Como reduzir o custo de fabricação de chapas metálicas? 10 maneiras

O que é fabricação de chapas metálicas?

Para entender completamente as nuances de custo relacionadas à fabricação de chapas metálicas, é útil compreender seus princípios básicos e processo de fabricação.

Definição

Em termos simples, a fabricação de chapas metálicas é um processo de transformação de chapas planas de metal em estruturas tridimensionais. Envolve corte, dobra e montagem. Na manufatura moderna, é um processo crucial que converte chapas metálicas em chassis de computadores ou em componentes altamente sofisticados de um caça.

Como funciona a fabricação de chapas metálicas?

Você sabia que toda carroceria que você vê na rua já foi um enorme rolo de chapa metálica? Uma prensa hidráulica aplica uma força imensa sobre a chapa para moldá-la em sua forma final em 2 a 3 segundos. O processo de estampagem profunda cria estruturas 3D complexas e curvas, como portas e para-lamas de carros.

Processos avançados de fabricação CNC, como a tecnologia de cabeçote combinado a laser, unem corte e soldagem em uma única configuração. Eles operam com tolerâncias rigorosas em dimensões de até ±0,025 mm. Todos esses processos são chamados de fabricação de chapas metálicas.

As chapas metálicas geralmente têm 6 mm ou menos de espessura e são transformadas em peças funcionais. Designers ou clientes podem fornecer arquivos CAD para o fabricante de chapas metálicas criar protótipos para testes ou produzir objetos em grande volume. Dependendo do nível de exatidão e precisão exigido no produto final, o custo pode aumentar rapidamente. Isso nos leva à grande questão: como otimizar seus projetos para economizar dinheiro?

Componentes-chave do custo de fabricação de chapas metálicas

Antes de nos aprofundarmos nas técnicas de redução de custos para fabricação de metal, vamos entender os componentes de custo que compõem o preço final. Existem dois componentes principais:

I. Cálculo do Custo do Material

O material representa uma grande parte do custo total da fabricação de chapas metálicas. Normalmente, varia de 40% a 60%, dependendo do processo. A fórmula básica para o cálculo do custo do material é:

Custo total do material = Área da chapa * Espessura * Densidade * Preço por kg / Taxa de utilização do material

Para reduzir o custo do material, você precisa analisar os seguintes fatores:

● Evite exagerar no dimensionamento com relação ao tipo e à qualidade do metal.

● Projetar peça para funcionar com espessura reduzida

● Obtenção Inteligente de Fornecedores

● Melhorar a taxa de utilização de materiais através do aninhamento

Exemplo prático: Uma chapa de aço inoxidável 304 com dimensões de 1 m x 2 m x 2 mm custa US$ 5/kg. A chapa inteira pesa 32 kg, considerando sua densidade. No entanto, com uma taxa de utilização de 85%, o custo real por porção utilizável chega a US$ 188,24 antes do processamento. Para cálculos mais precisos, podemos considerar o valor de revenda da sucata ou os créditos de reciclagem, compensando de 5% a 10% do gasto com material.

II. Detalhamento dos custos de processamento

Após estimarmos o custo do material, o próximo custo é o da fabricação da peça. O processamento de chapas metálicas é fundamentalmente um cálculo de tempo. Aqui está a fórmula:

Custo de processamento = Taxa horária da máquina / Tempo de execução

Cada segundo que o técnico trabalha em uma peça ou que a máquina está funcionando aumenta o custo do produto final. O custo é adicionado por etapa:

● Corte a laser: O custo varia entre US$ 80 e US$ 130 por hora, e o tempo necessário para o corte a laser depende da espessura da peça e de sua complexidade geométrica.

● Dobra: Custa US$ 40 por hora. O número de dobras e raios não padronizados significa que é necessário mais tempo para dobrar e trocar as ferramentas.

● Soldagem e Montagem: Esta é a parte mais cara, pois exige mão de obra especializada. O calor pode deformar a peça de chapa metálica. Se possível, projete sua peça com opções de fixação como soldagem por pontos, soldagem a ponto ou fixação mecânica.

● Acabamento e componentes: O custo da pintura eletrostática a pó, anodização ou passivação depende da área total da superfície e do nível de automação da instalação.

● Custos indiretos e tolerâncias: Os custos ocultos da fabricação de chapas metálicas podem incluir tempo de preparação, ferramentas personalizadas, controle de qualidade e tempo adicional devido a tolerâncias rigorosas.

10 maneiras de reduzir o custo de fabricação de chapas metálicas

A redução de custos exige a otimização precoce do projeto por meio da identificação de componentes superdimensionados, padronização do processo, equilíbrio do desempenho dos materiais, uso de automação e rastreamento de refugos e retrabalhos. Vamos analisar esses aspectos por meio de 10 maneiras de reduzir o custo da fabricação de chapas metálicas:

1. Otimize seu projeto para a fabricação.

Como mencionado anteriormente, o tempo necessário para produzir uma peça de chapa metálica é diretamente proporcional ao custo. Portanto, otimizar o projeto para manufatura (DFM) pode reduzir drasticamente o custo. Aqui estão algumas dicas para otimização:

● Reduza dobras, furos ou curvas que exigem ferramentas adicionais ou velocidades de corte mais lentas.

● Opte por raios padrão e padrões planos para acelerar a conformação e reduzir o desperdício.

● Elimine peças soldadas usando formas dobradas para reduzir o número de juntas e etapas de montagem.

● Estude o modelo CAD em detalhes para identificar problemas de produção antes do início da mesma.

● Pré-calcule a curvatura da chapa mais espessa para evitar retrabalho.

2. Escolha materiais e bitolas com boa relação custo-benefício

Quanto mais padronizamos o processo e a peça de trabalho, mais o custo começa a diminuir. Para resistência à corrosão, o aço inoxidável é ideal, mas tem um custo elevado. Opte por aço carbono com galvanização ou outros revestimentos para aplicações não corrosivas. Considere o alumínio em aplicações que exigem metal leve. O alumínio é mais fácil de transportar e cortar. Analise a espessura da chapa de acordo com os requisitos do projeto. Uma espessura menor pode ser mais barata, mas pode exigir reforço adicional.

3. Aumentar a eficiência de encaixe para minimizar o desperdício.

Utilize softwares de aninhamento para aumentar o aproveitamento do material em 70% a 90% ou mais. Eles encaixam as peças como no jogo Tetris, reduzindo o desperdício. Agrupe trabalhos com espessuras idênticas para compartilhar o material e corte as bordas em comum sempre que possível. Analise a possibilidade de sobras antes do início da produção para economizar material. Por fim, recicle ou venda as sobras para compensar os custos.

4. Selecione o corte a laser para precisão e velocidade.

Utilize máquinas de corte a laser CNC para extrema precisão. As máquinas a laser oferecem corte estreito, bordas sem rebarbas e automação, o que reduz significativamente o tempo de usinagem. São ideais para cortes complexos, reduzindo os custos associados à rebarbação ou retificação separadas.

5. Padronizar os raios de curvatura e as orientações

Planeje o projeto da peça com antecedência para garantir que todas as dobras estejam na mesma direção, reduzindo a necessidade de troca de matrizes. Certifique-se de que todas as dobras possam ser realizadas com um único raio de curvatura. Simplifique o projeto reduzindo o número de dobras e ângulos para agilizar a operação de prensagem em dobradeira. Leve em consideração o retorno elástico dos metais para evitar retrabalho.

6. Reduzir os requisitos de soldagem e montagem

Como mencionado anteriormente, a soldagem aumenta significativamente o custo final. Reduzir as múltiplas soldas para uma única solda pode diminuir a necessidade de mão de obra. Opte por fixadores auto-cravantes ou rebites de baixo custo em vez de soldas de filete contínuas em chapas finas. A soldagem em chapas finas pode causar distorção, levando a desperdício de material e retrabalho.

7. Aplicar tolerâncias seletivamente

Tolerâncias rigorosas representam um desafio tanto para o trabalho manual quanto para o automatizado. Flexibilizar as tolerâncias reduz drasticamente o custo das operações de corte e conformação. O tempo gasto na etapa de inspeção também diminui significativamente. O ideal é consultar os fabricantes para verificar quais dimensões serão realmente difíceis de controlar em termos de tolerância. Solicite a revisão do seu projeto antes de fazer o pedido.

8. Ampliar a produção para lotes ou volumes.

Busque produção em larga escala, pois ela impacta diversos aspectos do custo. Ela dilui os custos fixos de preparação e programação em um número maior de unidades, frequentemente resultando em uma redução de preço de 20 a 30%. Fabricantes de chapas metálicas oferecem descontos e otimização do encaixe das chapas para volumes maiores. Para peças idênticas, o processo de estampagem se destaca entre todos os outros. A estampagem automatizada garante qualidade consistente com um acréscimo mínimo no custo.

9. Incorporar hardware e recursos padrão

Já teve dificuldade para encontrar o parafuso do tamanho certo para alguma peça que precisa consertar em casa? Provavelmente, isso se deve ao tamanho não padronizado. Usar tamanhos de furos, fixadores e insertos tipo PEM padrão dispensa a necessidade de ferramentas personalizadas, reduzindo custos. Padronize os raios de canto e os recortes para que correspondam ao estoque de punções/matrizes comuns. Integre componentes pré-fabricados para reduzir o prazo de entrega. É como a Toyota e a Honda usarem a mesma peça em vários modelos de carros da mesma marca.

10. Colabore com especialistas desde o início para obter aconselhamento sobre DFM (Design for Manufacturing).

Envolver especialistas em fabricação de chapas metálicas desde os estágios iniciais do projeto pode resultar na otimização de materiais, processos e tolerâncias, evitando revisões dispendiosas. Você obtém acesso a fatores de custo específicos para corte a laser, dobra ou estampagem antes da definição final do projeto CAD. Através do conhecimento prático de produção dos especialistas, você obtém otimizações de layout personalizadas para cada equipamento, visando eficiência a longo prazo.

Por que escolher a BERGEK CNC como parceira para fabricação de chapas metálicas com excelente custo-benefício?

Ao implementar as 10 estratégias comprovadas para reduzir os custos de fabricação de chapas metálicas, a parceria com a BERGEK CNC significa a execução dessas estratégias para gerar economias significativas. Como não temos quantidades mínimas de pedido e oferecemos total escalabilidade, produzir um único protótipo para comprovação de conceito é tão fácil quanto iniciar a produção em massa. Nossos processos eficientes de usinagem e conformação reduzem o desperdício de material e diminuem os tempos de ciclo. O resultado é um custo menor por peça em todos os projetos.

Nossa unidade de 9.000 m² em Shenzhen é totalmente integrada verticalmente, de modo que todas as etapas, desde o corte a laser, dobra e estampagem até o tratamento térmico, revestimento e operações secundárias, acontecem sob o mesmo teto. Isso nos dá controle total sobre as tolerâncias e a qualidade.

Antes de qualquer corte de metal, nossos engenheiros realizam análises de Design para Manufaturabilidade (DFM) em seus arquivos CAD para evitar custos com tentativas e erros. O resultado é confiabilidade e previsibilidade: com mais de 15 anos de experiência em diversos setores, já resolvemos desafios como o seu. É assim que ajudamos a proteger seus prazos e seu orçamento, sempre.

Conclusão

Reduzir os custos de fabricação de chapas metálicas começa com um projeto inteligente e segue para um processo eficiente. Encontrar um parceiro estratégico é a maneira de reduzir custos sem comprometer a qualidade. Implementando as 10 dicas mencionadas neste artigo, como otimização de aninhamento, tolerâncias seletivas, escalonamento de volume e outras, os compradores podem reduzir as despesas em 15% a 30%.

Priorize processos de usinagem a laser, dobra padronizada e técnicas de estampagem de alto volume para garantir economia consistente em todos os projetos. Estabeleça uma parceria desde o início com um parceiro que possa maximizar essas economias por meio de experiência e conhecimento especializado.

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Perguntas frequentes

P: Qual é o fator que tem maior impacto nos custos de fabricação de chapas metálicas?

O material geralmente é o principal fator de custo. Muitas vezes, representa de 40 a 60% do total, e isso antes de adicionar o tempo de processamento para corte, dobra e acabamento. Além disso, um encaixe inadequado ou um número excessivo de soldas podem aumentar ainda mais os custos.

P: Como posso calcular o custo do material com precisão?

Uma forma comum é usar: (Área x Espessura x Densidade x Preço por kg) / Taxa de utilização

É possível obter números mais realistas levando em consideração os resíduos e os tamanhos padrão das folhas.

P: Um maior volume de produção sempre reduz o preço por peça?

Na maioria dos casos, sim. Conforme o volume aumenta, os custos de preparação e ferramental são diluídos em um número maior de peças, reduzindo o custo por peça. A estampagem, em particular, pode gerar economias significativas a partir de centenas de unidades.

P: O corte a laser pode realmente gerar economia em comparação com outros métodos?

Muitas vezes, sim. O corte a laser produz bordas mais limpas, o que pode eliminar ou reduzir bastante a necessidade de rebarbação. Além disso, opera em velocidades mais altas, o que reduz o tempo de trabalho, e tende a gerar menos desperdício, melhorando o aproveitamento do material.

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