Welke tekeningen, specificaties en materiaalkeuzes moet je klaar hebben voordat een producent je product serieklaar maakt?

Een producent kan je product pas serieklaar maken als vier dingen compleet zijn: een 3D-model per onderdeel, een tekening waarop alleen de functionele maten een tolerantie hebben, een materiaalspecificatie die verder gaat dan de naam van de kunststof, en de uitgangspunten van je serie, dus jaarvolume, looptijd en hoe je gaat keuren. Ontbreekt er een, dan vult de producent dat gat met een eigen aanname. Die aanname komt terug in zijn prijs, in het staal van de matrijs en in wat je later uit de machine krijgt.

Wat zit er minimaal in het pakket dat je opstuurt?

Acht blokken, en ze horen in een keer de deur uit te gaan. Een pakket dat in delen binnenkomt, levert offertes op die onderling niet vergelijkbaar zijn, omdat elke partij op een ander moment is begonnen met rekenen.

| Wat je meestuurt | Wat de producent ermee doet | | --- | --- | | 3D-model per los onderdeel, in STEP | Basis voor het matrijsontwerp en voor de analyse van vullen en koelen | | Model van het samenstel | Laat zien hoe de delen in elkaar vallen en waar speling nodig is | | 2D-tekening per onderdeel | Legt vast welke maten functioneel zijn en waarmee er gekeurd wordt | | Materiaalspecificatie met grade | Bepaalt krimp, cyclustijd en welke staalsoort de matrijs nodig heeft | | Oppervlak en kleur | Bepaalt de bewerking van het matrijsoppervlak en de benodigde lossing | | Jaarvolume en looptijd in jaren | Bepaalt het aantal holtes en de levensduur waarop de matrijs wordt gebouwd | | Keuringsafspraak | Bepaalt welke maten gemeten worden en wanneer een batch goed is | | Markering, verpakking en compliance | Bepaalt wat er in het staal gegraveerd wordt en wat er met de zending mee moet |

Twee regels uit die tabel worden het vaakst vergeten, en het zijn net de twee die het meeste kosten. De looptijd in jaren bepaalt of je een matrijs in voorgehard of in gehard staal nodig hebt, en dat verschil loopt niet mee in een prijs per stuk. De keuringsafspraak bepaalt wat goed betekent als de eerste serie binnenkomt. Spreek je die niet af, dan is de eerste discussie over afkeur een onderhandeling zonder referentie.

Gebruik voor je tekeningen een eenvoudige toets: kan iemand die jou nooit gesproken heeft dit onderdeel maken en keuren zonder te bellen? Alles wat je in een gesprek zou toelichten, hoort op de tekening of in de specificatie te staan.

Welke toleranties kun je realistisch uit een matrijs verwachten?

Ruimer dan uit verspanen, en hoe ruim hangt af van je materiaal en van waar de maat ligt. Voor kunststof onderdelen is ISO 20457 het vertrekpunt, de internationale opvolger van de Duitse DIN 16742. Die norm deelt maten in tolerantiegroepen in, waarbij de grootte van de maat en de krimp van het materiaal samen bepalen wat haalbaar is.

Drie dingen bepalen in de praktijk hoe strak je kunt gaan:

• De krimp van het gekozen materiaal. Gepubliceerde waarden lopen ruwweg van 0,4 tot 0,9 procent voor ABS, 0,5 tot 0,7 procent voor PC, 1,0 tot 2,5 procent voor PP en 0,5 tot 3,0 procent voor PA, afhankelijk van het glasvezelaandeel. Bronnen verschillen onderling, dus de waarde die telt is die van het datasheet van jouw grade.
• Waar de maat ligt. Een maat binnen een matrijshelft is nauwkeuriger te halen dan een maat die over het deelvlak loopt, want die laatste krijgt de sluitnauwkeurigheid van de matrijs erbij.
• Hoeveel maten je tolereert. Elke getolereerde maat wordt gemeten, en elke strakke maat drukt op de cyclustijd, omdat het onderdeel langer in de matrijs moet koelen om maatvast uit te komen.

Een rekenvoorbeeld met verzonnen uitgangspunten, om te laten zien waarom de materiaalkeuze niet kan wachten. Stel: een behuizing van 120 millimeter lang in PP. De matrijs wordt gefreesd op een verwachte krimp van 1,5 procent, dus de holte wordt 121,8 millimeter. Blijkt de uiteindelijke grade 2,0 procent te krimpen, dan komt het onderdeel op ongeveer 119,4 millimeter uit het staal, dus 0,6 millimeter korter dan de tekening. Op een maat met een tolerantie van plus of min 0,3 millimeter val je er daarmee buiten, en de correctie betekent staal bijzetten of de holte opnieuw maken. Dat is de reden dat de grade vastligt voordat er gefreesd wordt, en niet alleen de polymeerfamilie.

Zet daarom op je tekening uitsluitend de maten die iets dragen: pasvlakken, schroefgaten, de hartafstand van twee bevestigingen, de maat waarmee twee delen op elkaar klikken. Voor de rest volstaat de algemene tolerantie uit de norm. In de praktijk kom je op vijf tot tien getolereerde maten per onderdeel. Een onderdeel met veel meer getolereerde maten is meestal getekend door iemand die aan verspanen gewend is.

Wat moet er in je materiaalspecificatie staan?

Meer dan de naam van de kunststof. PP is geen specificatie, want tussen twee PP-grades zit verschil in krimp, vloeigedrag, slagvastheid en kleurvastheid. Zes regels horen er minimaal in:

• Type, grade en leverancier, plus of een gelijkwaardig alternatief is toegestaan. Is dat niet toegestaan, dan weet je ook meteen dat de levertijd van die ene grade je serie kan ophouden.
• Kleur, met een referentie en een afgesproken manier van meten. Spreek af waar de kleur gemeten wordt en wat nog goed is, want twee batches masterbatch zijn nooit precies gelijk.
• Aandeel recyclaat, als je dat wilt. Dit is een echte afweging: recyclaat verlaagt de materiaalkosten en de voetafdruk, maar maakt kleur minder voorspelbaar en de mechanische eigenschappen wisselvalliger per batch. Leg vast welk percentage en welke bron, anders varieert het per levering.
• Wat er met de aanspuitingen mag. Mag gemalen materiaal terug het proces in, en zo ja in welk percentage? Bij cosmetische en medische onderdelen is het antwoord vaak nul, en dat verandert het materiaalverbruik per onderdeel.
• Brandklasse, als je product in of bij elektronica zit. UL 94 loopt van HB, de laagste, via V-2, V-1 en V-0 naar 5VB en 5VA, waarbij de 5V-tests met een veel zwaardere vlam worden uitgevoerd. Een vlamdovende grade krimpt anders dan de standaardversie, dus dit is geen keuze die je later nog even maakt.
• Eisen die uit een norm volgen, zoals EN 71-3 voor speelgoed, verordening 10/2011 voor contact met levensmiddelen, of ISO 10993 voor huidcontact bij een medisch hulpmiddel. Noem de norm, niet de bedoeling.

Vermeld ook waar het onderdeel terechtkomt. Buiten, in een auto, in een douche of in een koelcel: dat bepaalt of er UV-stabilisatie nodig is en of de gekozen grade zijn eigenschappen houdt bij de temperaturen die hij gaat zien.

Denk bij het vastleggen van die grade meteen aan de beschikbaarheid. Een grade die alleen bij een leverancier op een ander continent verkrijgbaar is, maakt je serie afhankelijk van een enkele aanvoerlijn, en dat is precies waar vertraging ontstaat als de vraag aantrekt. Noem daarom zo vroeg mogelijk of er een tweede, gelijkwaardige grade bestaat en wie die mag goedkeuren. Keur je die tweede grade pas goed als je hem nodig hebt, dan kost het opnieuw een proefronde en een maatrapport, op het moment dat je het het minst kunt gebruiken.

Welke keuzes moeten vastliggen voordat er staal wordt gefreesd?

De keuzes die je daarna niet meer kunt terugdraaien zonder aan het staal te komen. Dit is het gesprek dat je voert voor de matrijsbestelling, niet na de eerste proefspuiting.

• Het deelvlak en waar een naad zichtbaar mag zijn. Elke matrijs laat een lijn achter. Jij wijst aan waar die mag staan, anders doet de matrijsmaker dat voor je.
• Het aanspuitpunt. De plek bepaalt hoe het onderdeel vult en of er een restje zichtbaar blijft. Hier komen ook vloeilijnen en glansverschillen vandaan, zoals in ons artikel over de invloed van engineeringkeuzes op het uiterlijk.
• De uitwerperposities. Uitwerpers laten afdrukken na. Wijs aan welke vlakken vrij moeten blijven; ons artikel over het optimaliseren van je uitwerpstrategie gaat over de afwegingen daarbij.
• Lossing en textuur. Een gladde wand heeft al lossing nodig, een textuur meer. Een veelgebruikte vuistregel is ongeveer 1 graad extra lossing per 0,025 millimeter textuurdiepte, maar gepubliceerde aanbevelingen lopen van 1 tot 5 graden. Kies de textuur dus voordat de lossingshoeken vastliggen, niet erna.
• Cosmetische vlakken. Wijs op de tekening aan welke vlakken zichtbaar zijn in het eindproduct, met een afgesproken beoordelingsafstand en verlichting.
• Markering in het staal. Holtenummer, materiaalaanduiding, een datumstempel en eventueel een recyclingsymbool worden in de matrijs gegraveerd. Later toevoegen kan, maar kost een bewerking op een matrijs die dan stilstaat.
• Hoe de delen verbonden worden. Klikken, schroeven, lassen of lijmen: die keuze bepaalt de toleranties van twee onderdelen tegelijk en is dus geen detail voor later.

Het klassieke scenario laat zien waarom dit geen formaliteit is. Neem een behuizing van vier delen, ongeveer 30.000 stuks per jaar, aangeleverd als keurig 3D-model zonder aangewezen cosmetische vlakken. De matrijsmaker zet de uitwerpers dan op de plek die technisch het verstandigst is, en dat kan het vlak zijn dat de eindgebruiker als enige ziet. De maten kloppen, het onderdeel lost netjes, en toch moet het staal na de eerste monsters alsnog aangepast worden omdat de afdrukken in het zicht zitten. Eén pijl op de tekening had die ronde bespaard, en een correctie aan een afgebouwde matrijs kost altijd meer dan een opmerking vooraf.

Laat deze lijst beoordelen voordat de matrijsaanvraag uitgaat, het liefst als een DFM-review op het spuitgietontwerp. Een maakbaarheidstoets over de hele keten haalt de wanddiktes, de lossing en het aantal onderdelen eruit die anders als meerprijs in elke offerte terugkomen. In onze werkwijze ligt die toets vast als vaste stap voor de matrijsbestelling, met daarna een proefspuiting, een correctieronde en een tweede set monsters.

Hoe weet je of je pakket compleet is?

Door het te laten toetsen voordat het de deur uit gaat, en door te kijken naar de offertes die terugkomen. Krijg je op hetzelfde pakket twee offertes die ver uit elkaar liggen, dan zit het verschil vaker in jouw pakket dan in hun prijs: beide partijen hebben de ontbrekende informatie zelf ingevuld, en allebei anders. Pas met een compleet pakket kun je beoordelen of de goedkoopste matrijs over de looptijd van je product ook de goedkoopste is.

Loop voor verzending deze punten af:

1. Van elk onderdeel een STEP, plus het samenstel, plus de tekeningen als PDF, allemaal in dezelfde revisie. 2. Per tekening: alleen functionele maten getolereerd, cosmetische vlakken aangewezen, materiaal en kleur in het stempelveld. 3. Een materiaalspecificatie met grade, leverancier, kleur, recyclaat, regrind, brandklasse en de normen die gelden. 4. Jaarvolume, looptijd in jaren en de verwachte groei, zodat het aantal holtes en de staalsoort daarop gekozen kunnen worden. 5. De keuringsafspraak: welke maten in het maatrapport komen, hoe er bij levering gesteekproefd wordt, en wie meet. 6. Markering, verpakkingseisen en de documenten die bij de zending horen.

De bedoeling van die lijst is niet dat alles dichtgetimmerd is. Het gaat erom dat elke open keuze bewust open staat. Een producent die weet wat er nog beweegt, kan daar in het staal rekening mee houden. Een producent die het niet weet, kiest voor jou, en dat merk je pas bij de eerste monsters.

Production Heroes brengt producten van ontwerp naar serieproductie, van haalbaarheid en kostprijs tot sourcing en supply chain, en levert als toolshop matrijzen aan maakbedrijven in Europa, vanuit Nederland en een eigen presence in China.

Bronnen: ISO 20457:2018 (Plastics moulded parts, tolerances and acceptance conditions), de internationale opvolger van DIN 16742 (2013). Krimpwaarden per polymeer komen uit openbare materiaaltabellen van spuitgieters en matrijsmakers; die wijken onderling af, en dat is precies waarom het datasheet van de gekozen grade leidend is. De UL 94-klassen en de zwaardere vlam bij de 5V-tests komen uit openbare documentatie over UL 94. De vuistregel voor lossing bij textuur komt uit documentatie van matrijsmakers en textuurleveranciers, met aanbevelingen die uiteenlopen van 1 tot 5 graden. EN 71-3, verordening (EU) 10/2011 en ISO 10993 worden genoemd als norm, niet als advies over welke norm op jouw product van toepassing is. Het rekenvoorbeeld over krimp gebruikt verzonnen uitgangspunten.