प्रक्रिया चुनना
असली पुर्ज़े के लिए विनिर्माण प्रक्रिया कैसे चुनें: पदार्थ, आकार, साइज़, परिशुद्धता और कितने चाहिए।
इंजीनियर छह बातों को तौलकर विनिर्माण प्रक्रिया चुनते हैं: पदार्थ, मात्रा, आकार (शेप), साइज़, ज़रूरी परिशुद्धता और लागत। कोई प्रक्रिया छहों में जीतती नहीं, इसलिए हर चुनाव में समझौता होता है। यह पन्ना विकल्पों को छाँटने में मदद करता है, फिर आपको पढ़ने लायक पाठों तक ले जाता है।
छह सवाल
- पदार्थ। हर प्रक्रिया केवल कुछ पदार्थों पर काम करती है, क्योंकि उसे उन्हें अपने ढंग से पिघलाना, बहाना, मोड़ना या काटना होता है।
- मात्रा। आपको कितने पुर्ज़े चाहिए, इसी से तय होता है कि महँगा मोल्ड या डाई अपनी लागत निकाल पाएगा या नहीं।
- आकार (शेप)। पतली दीवारें, खोखला भीतरी भाग, गहरी जेबें और महीन छेद कुछ प्रक्रियाओं के लिए आसान हैं और कुछ के लिए असंभव।
- साइज़। हर मशीन और मोल्ड की सीमा होती है, इसलिए चावल के दाने जितने पुर्ज़े और कार के दरवाज़े जितने पुर्ज़े के लिए अलग प्रक्रियाएँ चाहिए।
- परिशुद्धता। कसी हुई टॉलरेंस (माप में अनुमत त्रुटि) और चिकनी सतहों के लिए अक्सर पहले आकार देने के बाद मशीनिंग या ग्राइंडिंग चाहिए।
- लागत। लक्ष्य है आपकी मात्रा के लिए सबसे कम कुल लागत: टूलिंग (आपके पुर्ज़े के लिए बने मोल्ड, डाई और फ़िक्स्चर), मशीन का समय, पदार्थ और फ़िनिशिंग।
निर्णय गाइड
मात्रा और पदार्थ सबसे तेज़ी से विकल्प छाँटते हैं, इसलिए यह गाइड उन्हीं से शुरू होती है।
झटपट चुनाव
रोज़मर्रा की ज़्यादातर चीज़ें प्रक्रियाओं की एक शृंखला से गुज़रती हैं, जो यहाँ क्रम से दी गई हैं।
| मैं बनाना चाहता/चाहती हूँ… | आमतौर पर बनता है | पाठ |
|---|---|---|
| प्लास्टिक की पेय बोतल | छोटी परखनली जैसा आकार (प्रीफ़ॉर्म) इंजेक्शन मोल्ड किया जाता है, फिर दोबारा गर्म करके बोतल में फुलाया जाता है | 2.1, 2.3 |
| फ़ोन केस | इंजेक्शन मोल्ड किया प्लास्टिक; कठोर खोल और मुलायम किनारे वाले केस ओवरमोल्ड किए जाते हैं | 2.1, 2.2 |
| बाग़ का पाइप | नरम PVC या रबड़ को छल्ले के आकार की डाई से धकेला जाता है, अक्सर बुनी हुई जाली के चारों ओर परतों में | 3.3 |
| कार की बॉडी पैनल | स्टील या एल्युमिनियम शीट से स्टैम्प की जाती है, बॉडी में स्पॉट-वेल्ड की जाती है, फिर पेंट होती है | 4.2, 7.2, 11.1 |
| पेय का कैन | एल्युमिनियम शीट की तश्तरी को खींचकर कप बनाया जाता है, उसकी दीवार को आयरनिंग से पतला और ऊँचा किया जाता है, फिर छपाई होती है | 6.1, 4.2 |
| रसोई का सिंक | स्टेनलेस स्टील की एक शीट से डीप-ड्रॉ किया जाता है, फिर ट्रिम करके ब्रश या पॉलिश किया जाता है | 4.2, 5.9 |
| एल्युमिनियम की खिड़की का फ़्रेम | एल्युमिनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूड की जाती हैं, काटकर कोनों पर जोड़ी जाती हैं, फिर एनोडाइज़ या पाउडर-कोट की जाती हैं | 3.3, 11.6, 11.2 |
| साइकिल फ़्रेम (एल्युमिनियम या स्टील) | खींची या एक्सट्रूड की गई ट्यूब, अक्सर हाइड्रोफ़ॉर्मिंग से आकार दी जाती हैं, फिर TIG-वेल्ड की जाती हैं; एल्युमिनियम फ़्रेमों को फिर हीट-ट्रीट किया जाता है | 3.3, 4.5, 7.1, 12.1 |
| पेच | स्टील के तार से कोल्ड-हेडिंग द्वारा सिर बनाया जाता है, फिर चूड़ी रोल की जाती है; अक्सर कठोर किया और जिंक-प्लेट किया जाता है | 3.5, 3.6, 12.1, 11.5 |
| क्रैंकशाफ़्ट | फ़ोर्ज किया स्टील (कभी-कभी कच्चा लोहा), फिर टर्न, ग्राइंड और सतह-कठोर किया जाता है | 3.1, 5.1, 5.7, 12.2 |
| गियर | दाँते हॉबिंग से काटे जाते हैं, फिर केस-हार्डन और ग्राइंड किए जाते हैं; छोटे गियर सिंटर या मोल्ड भी किए जाते हैं | 5.5, 12.2, 5.7, 9.1, 2.1 |
| इंजन ब्लॉक | लोहा या एल्युमिनियम रेत के मोल्ड में ढाला जाता है, या एल्युमिनियम डाई-कास्ट किया जाता है, फिर मशीन और होन किया जाता है | 1.1, 1.4, 5.2, 5.8 |
| जेट इंजन की टरबाइन ब्लेड | निकल सुपरएलॉय के एकल क्रिस्टल के रूप में इन्वेस्टमेंट-कास्ट की जाती है, ठंडक के छेद EDM या लेज़र से किए जाते हैं, फिर कोटिंग की जाती है | 1.2, 1.8, 6.6, 11.10 |
| टाइटेनियम का कूल्हा इम्प्लांट | फ़ोर्ज और मशीन किया टाइटेनियम मिश्रधातु; सरंध्र सतहें अक्सर 3D-प्रिंट या प्लाज़्मा-स्प्रे की जाती हैं | 3.1, 5.2, 8.4, 11.10 |
| कार्बन साइकिल का पहिया | कार्बन प्रीप्रेग (रेज़िन में भिगोया रेशे का कपड़ा) रिम मोल्ड में बिछाया जाता है, फिर गर्मी और दबाव में क्योर किया जाता है | 10.1 |
| प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) | ग्लास-फ़ाइबर बोर्ड पर तांबे की फ़ॉइल पर प्रकाश से पैटर्न बनाकर उसे एच किया जाता है; छेद ड्रिल और प्लेट किए जाते हैं; पुर्ज़े सोल्डर किए जाते हैं | 13.2, 6.8, 5.3, 11.5, 7.3 |
| सिलिकॉन चिप | सिलिकॉन क्रिस्टल उगाया और वेफ़रों में काटा जाता है, फिर पैटर्निंग, डिपॉज़िशन और एचिंग के सैकड़ों चरणों से परत-दर-परत बनाया जाता है | 13.1, 13.2, 13.4, 11.9 |
लागत बनाम मात्रा
हर प्रक्रिया की दो तरह की लागत होती है। टूलिंग लागत एक बार चुकाई जाती है, पहला अच्छा पुर्ज़ा बनने से पहले: आपके पुर्ज़े के लिए ही बना मोल्ड, डाई या फ़िक्स्चर। चालू लागत हर पुर्ज़े पर फिर से चुकानी पड़ती है: पदार्थ, मशीन का समय, ऊर्जा और श्रम।
प्रति पुर्ज़ा लागत = टूलिंग लागत ÷ पुर्ज़ों की संख्या + प्रति पुर्ज़ा चालू लागत
जितने ज़्यादा पुर्ज़े टूलिंग बाँटते हैं, हर पुर्ज़े पर उतना कम बोझ आता है: 10 पुर्ज़ों में हर एक उसका दसवाँ हिस्सा देता है; 1,00,000 पुर्ज़ों में लगभग कुछ नहीं। इसलिए महँगी टूलिंग वाली प्रक्रिया, जैसे इंजेक्शन मोल्डिंग, थोड़े पुर्ज़ों के लिए बहुत महँगी और बहुत पुर्ज़ों के लिए बहुत सस्ती होती है। कम टूलिंग वाली प्रक्रिया, जैसे मशीनिंग या 3D प्रिंटिंग, मात्रा कुछ भी हो, प्रति पुर्ज़ा लगभग उतने की ही पड़ती है।
अंगूठे के नियम
- पहले गिनती करें। मुट्ठी भर पुर्ज़ों के लिए बिना कस्टम टूलिंग वाली प्रक्रिया चुनें, जैसे मशीनिंग या 3D प्रिंटिंग; हज़ारों-दसियों हज़ार के लिए मोल्ड या डाई में निवेश करें।
- पास पहुँचें, फिर फ़िनिश करें। पुर्ज़े को उसके अंतिम आकार के क़रीब ढालें, फ़ोर्ज करें या मोल्ड करें (नियर-नेट शेप), फिर केवल उन सतहों को मशीन करें जिन्हें सटीक होना है।
- परिशुद्धता वहीं माँगें जहाँ ज़रूरी है। हर कसी टॉलरेंस मशीनिंग, निरीक्षण और लागत बढ़ाती है, इसलिए उसे उन सतहों के लिए रखें जो फ़िट होती हैं, सील करती हैं या सरकती हैं।
- दीवारें एकसमान रखें। मोल्डिंग और ढलाई में मोटे हिस्से सबसे बाद में ठंडे होते हैं और धँस सकते हैं, मुड़ सकते हैं या छेद फँसा सकते हैं; पसलियाँ मोटी दीवारों के बिना कठोरता देती हैं।
- ड्राफ़्ट जोड़ें, अंडरकट से बचें। हल्का ढलान और काँटेदार आकृतियों का न होना पुर्ज़े को सीधा मोल्ड से निकलने देता है, इसलिए मोल्ड सरल और सस्ता रहता है।
- बार-बार के भार में मज़बूती चाहिए? फ़ोर्जिंग पर विचार करें। फ़ोर्जिंग धातु के ग्रेन को पुर्ज़े के आकार के साथ चलाती है, इसलिए वह ढलाई से बेहतर थकान सहती है।
- खोखले और लंबे आकारों की अपनी प्रक्रियाएँ हैं। बोतलें और टंकियाँ: ब्लो या रोटेशनल मोल्डिंग (2.3, 2.5)। लंबे एकसमान प्रोफ़ाइल: एक्सट्रूज़न (3.3) या पल्ट्रूज़न (10.3)।
- पूरी शृंखला की योजना बनाएँ। ज़्यादातर पुर्ज़ों को आकार दिया जाता है, फिर मशीन, हीट-ट्रीट और फ़िनिश किया जाता है, और हर चरण लागत और समय बढ़ाता है।
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