Cotice piezas moldeadas por inyección: desperdicio y remolido

En la primera entrega de esta serie sobre cómo influyen los costos de los materiales en el presupuesto, nos centramos en el polímero base y los colorantes. Otros dos factores deben tenerse en cuenta a la hora de cotizar o costear una pieza moldeada: el desperdicio y el remolido, que no son sinónimos. Nadie moldea piezas perfectas en el primer intento, especialmente si la pieza es transparente, translúcida o de color claro. La generación de residuos es inevitable. También hay docenas de problemas rechazables durante la producción que generan desperdicios, como rebabas, piezas incompletas, deformaciones, quemaduras, arañazos, suciedad, etc.

Por lo tanto, debe añadir un factor de desperdicio cuando cotice las piezas. Si moldea macetas, este factor será muy bajo. Si moldea piezas médicas, de automoción u ópticas, este factor podría ser muy alto. La cantidad por utilizar suele ser una decisión basada en la experiencia. Me quito el sombrero ante cualquier moldeador que haya reunido datos sobre las tasas de desperdicio para diferentes tipos de piezas, moldes y materiales, y los aplique prudentemente a sus presupuestos.

La mayoría de los moldes tienen un sistema de canales o colada fría. Hay que recoger los canales, molerlos y almacenarlos en el inventario. ¿Se especifica en la cotización la cantidad de material remolido que se puede utilizar, o es “solo virgen”? La norma UL 746D-Standard for Polymeric Materials-Fabricated Parts establece lo siguiente:

“Las piezas no se moldearán con material que contenga más de un 25 % de termoplástico remolido en peso, que haya sido mezclado en seco por el moldeador con el mismo grado de material virgen, a menos que los resultados de una investigación independiente indiquen un rendimiento aceptable para la pieza específica”.

Mi opinión, y la de muchos de mis colegas, es que, si está permitido, un moldeador debe utilizar el 0 % o el 100 % de remolido... nada en el medio. Las razones están más allá del alcance de este artículo, aunque John Bozzelli proporcionó la justificación en su columna de diciembre de 2014, “Otra forma de lidiar con el remolido”.

Es importante entender cómo mantener un buen proceso de moldeo, así como conocer los efectos potenciales que el remolido tiene sobre las propiedades físicas y la funcionalidad de las piezas. Puede ser un problema de responsabilidad, por lo que no debe tomarse a la ligera.

Me quito el sombrero ante cualquier moldeador que haya recopilado datos sobre las tasas de desperdicios para diferentes tipos de piezas, moldes y materiales, y los aplique con prudencia a sus presupuestos.

Se requiere mucha mano de obra para remoler las piezas y canales, además de ocupar espacio valioso, especialmente para los moldeadores personalizados que utilizan todo tipo de materiales en una amplia variedad de colores y rellenos.

El remolido también supone un riesgo de contaminación cruzada con otros materiales. Ni el mejor manipulador de materiales puede distinguir entre una caja sin marcar de PS negro remolido y nylon negro remolido. Imagínese a un manipulador de materiales novato que vierte 100 libras de nylon negro remolido sobre un contenedor con PS negro remolido.

Ahora imagine que el supervisor ve lo que ha hecho. Solución: que el manipulador de materiales coja una aspiradora y aspire el nylon y uno o dos centímetros de la parte superior del contenedor para deshacerse de la contaminación. Lo he visto pasar, y simplemente sacudo la cabeza.

En ocasiones, el peso del canal suele ser mayor que el de las piezas. Incluso si se permite el remolido al 100 %, es posible que pronto tenga que buscar un distribuidor que reciba el remolido que no usa por centavos de dólar, más o menos lo que cuesta solo molerlo. Aun así, es la alternativa preferible a aumentar el tamaño del vertedero local. La mejor alternativa es poder utilizar el remolido en una pieza diferente. En este caso, sigo teniendo en cuenta el costo del desperdicio en el precio de la pieza y obtengo el beneficio de utilizarla en otro lugar.

Otra fuente de residuos es el material “húmedo”. Los materiales higroscópicos que no se han secado correctamente, pero que se han procesado inadvertidamente o sin saberlo, se consideran material húmedo. Esto hace que la mayoría de los materiales sean completamente inutilizables, siendo el ABS la excepción.

En la primera parte de esta serie hablé de añadir un margen de beneficio al costo de la materia prima. Esta es otra razón para añadir ese margen, pero esta es específica de los materiales higroscópicos.

Cuando solicite el precio de un material higroscópico, pida el precio con empaque en bolsas forradas en papel aluminio, no en cajas gaylord. Esto puede costar unos céntimos más por libra. Los proveedores de material producen resinas higroscópicas en seco. Si las empacan de inmediato en una bolsa o caja que tenga una barrera de vapor, como el aluminio, se mantiene seco hasta que se abre. En muchos casos, no es necesario secar el material inicialmente.

Sin embargo, una vez abierto, empezará a absorber humedad. De acuerdo con la humedad y del tiempo transcurrido, será necesario secarlo. Abrir continuamente los sacos de 55 libras de material requiere un poco más de trabajo, pero es una buena póliza de seguro contra el material húmedo y piezas rechazadas. Incluso, un gaylord de material sin abrir puede absorber suficiente humedad durante una producción que puede empezar a entregar piezas defectuosas antes de que el gaylord esté vacío, si no se seca.

Lo que muchos moldeadores no saben es que, si una bolsa o caja abierta de material higroscópico se almacena en un entorno húmedo, según la cantidad de humedad absorbida puede tardar, literalmente, días en secarse lo suficiente, y no horas.

El secado de resinas cuesta dinero

El secado de material consume una buena cantidad de energía para mantener los calentadores en funcionamiento todo el día. Lo mismo ocurre con los controladores de temperatura del molde, los calentadores de aceite y otros equipos auxiliares.

El costo inicial del secador, como el de todos los equipos, suele incluirse en los gastos generales de la instalación. Sin embargo, hay que tener en cuenta el costo de funcionamiento de los equipos específicos del trabajo. Su departamento de mantenimiento puede calcular estos costos por hora, que luego se añaden a la tarifa horaria de la máquina prevista al cotizar la pieza.

Si una bolsa o caja de material higroscópico abierta se almacena en un entorno húmedo, puede tardar, literalmente, días en secarse.

Otro factor de costo parcial que rara vez tienen en cuenta los moldeadores es la conductividad térmica de la resina base. La conductividad térmica es la variable principal sobre la cantidad de calor que se necesita para fundir el material en el barril. No importa si su fábrica tiene máquinas de moldeo hidráulicas o eléctricas, ambas utilizan bandas calefactoras eléctricas para ayudar a fundir el material. Los moldes de canal caliente utilizan mucha más electricidad.

Sin entrar en demasiados detalles técnicos, se necesita aproximadamente el doble de electricidad para fundir materiales semicristalinos como el PE, el PP y el nylon, que para fundir materiales amorfos como el PC, el acrílico o el ABS. Por lo tanto, sería inteligente añadir un pequeño recargo por procesar materiales semicristalinos.

Nota. No importa el peso de la pieza ni el tamaño de la máquina. Calcule el costo añadido en el rendimiento del material en libras/hora, que es igual al número de disparos/hora multiplicado por el peso del disparo en libras.

¿Y los aditivos?

¿Tiene el material algún relleno abrasivo, como el vidrio? Cuando se utiliza un material abrasivo, como un nylon con un 33 % de relleno de vidrio, el desgaste en las compuertas del molde no debe ser su única preocupación. Todo, desde la manguera de vacío en el gaylord, hasta el casquillo del bebedero en el molde, estarán sujetos a desgaste. Lo primero que se perderá será probablemente la repetibilidad del tamaño de la inyección, porque el asiento de la válvula antirretorno se desgastará.

Lo siguiente será el husillo y luego el barril. Una válvula antirretorno no es demasiado cara, pero un husillo y un barril pueden costarle miles de dólares, especialmente en tiempo de inactividad a la espera de que llegue uno del proveedor, suponiendo que tenga uno en stock.

Por lo tanto, sería negligente si no tuviera en cuenta un costo adicional para el moldeo de materiales abrasivos, así como tener una válvula antirretorno y un husillo de repuesto disponible.

Sería inteligente añadir un pequeño recargo por procesar materiales semicristalinos.

¿Tiene el material un retardante de llama u otro aditivo que se sabe migra durante el procesamiento? Si es así, constituye otro factor de costo que debe tenerse en cuenta. Es posible que haya que parar la producción al menos una vez por turno, para limpiar la línea de partición del molde.

Además, será necesario desmontar todo el molde para eliminar la acumulación de gases pegajosos en los orificios de ventilación, los pasadores de expulsión, etc., con un intervalo de mantenimiento preventivo mucho más corto de lo habitual.

Un molde que funcione con ABS natural g-p puede realizar entre 100,000 y 200,000 ciclos antes de necesitar un MP para limpiar los orificios de ventilación, pines, etc. El mismo molde que utiliza un ABS con un retardante de llama, un colorante extraño o algún otro aditivo, puede necesitar un intervalo de mantenimiento preventivo de solo 25,000 a 50,000 ciclos.

Los dos últimos costos de material y de colorante que hay que tener en cuenta, son los que se producen durante la puesta en marcha y los cambios de color. Puede llevar mucho tiempo y material, cambiar de un color oscuro a uno claro, especialmente en una máquina grande. El compuesto de purga no es barato y si tiene que sacar y limpiar el husillo para evitar las manchas negras en una pieza clara, eso le costará varias horas de máquina y de trabajo del departamento de mantenimiento.

Cuando se combinan todos estos pequeños costos, pueden sumar un costo muy elevado, que la mayoría de los moldeadores no tiene en cuenta a la hora de presupuestar un trabajo. Y lo que es más importante, para conseguir esos deseados proyectos de larga duración, hay que saber qué costos son relevantes y cuáles no.

Cuando se tienen en cuenta todos los detalles, se acaba por conocer los verdaderos costos y los beneficios con mucha mayor precisión. Lo mejor de la precisión en la cotización de piezas es que no se enfadará si pierde un trabajo a manos de un licitador inferior. Simplemente, se compadecerá del moldeador que no sabe cotizar.

En resumen, los siguientes factores de peso de la pieza y costo del material deben tenerse en cuenta a la hora de cotizar una pieza moldeada:

• Volumen de la pieza.
• Tipo de material: amorfo o semicristalino.
• Gravedad específica del material.
• Cantidad anual de piezas por producir.
• Costo del material basado en la cantidad del pedido.
• Costo del material por pieza, no por libra.
• Margen de material.
• Posible aumento de los costos de material.
• Abrasividad del material.
• Aditivos del material.
• Costo del colorante basado en la cantidad del pedido.
• Margen de los colorantes.
• Relación de colorante-material.
• Costos de desarrollo de colores.
• Cantidades mínimas de pedido de material.
• Costo de la mano de obra para la alimentación o la mezcla de colorantes.
• Factor de desecho.
• Factor de rechazo.
• Costos de consumo de energía de los equipos auxiliares.
• Peso de los canales y porcentaje de remolido admisible.
• Costos de mano de obra y almacenamiento para la conversión del desperdicio.
• Costos de puesta en marcha y de cambio de color.

Seguramente muchos de ustedes se dirán: “Cotizo cinco trabajos al día. No dispongo de tiempo para tener en cuenta todos estos factores”. Lo entiendo perfectamente. Sin embargo, recomiendo recapacitar y empezar a escribir una hoja de cálculo automatizada para que la tarea sea rápida y sencilla.

La mayoría de los programas de software ERP y MRP incluyen un módulo para cotizar piezas. Todavía no he visto ninguno que tenga en cuenta todos los costos que he mencionado.

Esto hace que a menudo se subcoticen los trabajos de bajo volumen y se sobrecoticen los de larga duración. Es una pena que escribir su propio programa sea actualmente la mejor manera de hacerlo, pero la rentabilidad y el sustento de su empresa dependen de ello.