Ціна за кілограм — найгірша метрика закупівлі полімеру

У тендерній таблиці стоять три пропозиції, відсортовані за гривнями за кілограм. Найдешевша підсвічена зеленим. Проблема в тому, що ваш цех продає не кілограми — він продає деталі. А між кілограмом гранули й деталлю у коробці стоять чотири множники, жоден з яких не потрапив у ту таблицю. Ця стаття показує, як порахувати вартість деталі замість ціни за кілограм, і чому специфікація «грн/кг» структурно обирає гіршого постачальника.

Усі числові діапазони нижче подані або з посиланням на стандарт, або з позначкою «типово для класу — звіряти за TDS марки». Арифметичні приклади побудовані на явно оголошених вхідних даних: підставте власні цифри — метод від цього не зміниться. Мета статті — не дати універсальні коефіцієнти, а віддати читачеві робочу модель.

Ви купуєте кілограми, а продаєте кубічні сантиметри

Це не риторична фігура, а буквальна бухгалтерія. Креслення задає об'єм деталі — він фіксований геометрією й не змінюється від того, з чого ви ллєте. Маса деталі дорівнює цьому об'єму, помноженому на густину матеріалу. Отже, кількість деталей із тонни гранули визначає густина, а не ціна.

У матеріалознавстві це відома річ. Ешбі у класичній методиці підбору матеріалів прямо вказує: щоб перейти від індексу мінімальної маси до індексу мінімальної вартості, у формулі замінюють густину ρ на добуток C_m·ρ — вартість одиниці об'єму (Material selection, огляд методики; Ansys Granta, про діаграми Ешбі). Ціна за кілограм у чистому вигляді в жодному коректному індексі підбору не з'являється — вона завжди йде у парі з густиною.

Густина визначається за ISO 1183 і для наповнених марок передбачувано рахується за правилом сумішей:

Підставимо ρ(PA6) ≈ 1,13 г/см³ і ρ(E-скло) ≈ 2,54 г/см³. Для GF30 отримуємо ≈ 1,36 г/см³, для GF50 — ≈ 1,56 г/см³. Обидва значення лягають у діапазони, які ми тримаємо як контрольні для класу (PA6 GF30: 1,35–1,40 г/см³), тобто модель робоча. Ось що це означає у кубічних сантиметрах на кілограм.

Читається це так. Якщо постачальник A пропонує ненаповнений PA6, а постачальник B — PA6 GF50 за ту саму ціну за кілограм, то деталь із матеріалу B коштує вам у 1,38 раза дорожче за сировиною (1,56 / 1,13). Щоб зрівнятися за вартістю деталі, GF50 має коштувати приблизно 0,72 від ціни ненаповненого PA6 за кілограм. Такого на ринку практично не трапляється — але з цього не випливає, що GF50 програє. Просто порівняння ще не почалося: ми порахували лише перший множник із чотирьох.

Чотири множники між гранулою і деталлю

де ρ — густина, V — об'єм деталі за кресленням, C_кг — ціна гранули за кілограм, b — частка браку, t_цикл — час циклу, S_маш — ставка машино-години, n — кількість гнізд.

Формула навмисно проста: у ній немає нічого, чого ви не знаєте. Уся цінність — у тому, що ціна за кілограм стоїть у ній одним співмножником із п'яти, і чотири інших вона не контролює.

Об'єм деталі — не константа, якщо ви міняєте матеріал

Тут ховається найдорожча помилка, і саме через неї порівняння «за кілограм» не просто неточне, а систематично зміщене.

Об'єм деталі фіксований лише доти, доки ви не чіпаєте креслення. Але деталь, як правило, конструюють під жорсткість. Жорсткість пластини або ребра на згин пропорційна добутку E · s³, де E — модуль пружності, s — товщина стінки. Якщо ви замінюєте жорсткішу марку на дешевшу й менш жорстку, зберегти жорсткість вузла можна лише потовщенням стінки — і потовщення входить у куб.

Візьмемо типові для класу значення модуля при згині: PA6 GF50 — близько 16 ГПа, PA6 GF30 — близько 9 ГПа (обидва — типово для класу, звіряти за TDS). Відношення товщин для рівної жорсткості:

Стінка товщає на 21 %. Маса деталі при цьому росте як ρ · s, тобто (1,36 · 1,21) / (1,56 · 1,00) ≈ 1,06 — приблизно на 6 %. Отже, «економія за кілограм» від переходу на GF30 частково з'їдається вже на етапі маси. Але головне попереду: час охолодження росте як квадрат товщини стінки, тобто приблизно на 47 %.

Зверніть увагу на асиметрію: жорсткість дає нам виграш у кубі, а охолодження карає у квадраті. Саме тому конструкторський вибір «взяти жорсткіший матеріал і зробити стінку тоншою» так часто виграє за собівартістю, попри вищу ціну за кілограм.

Брак — множник, який ніхто не пише у комерційній пропозиції

Формально брак множить вартість сировини на 1/(1 − b). Різниця між 2 % і 6 % браку — це коефіцієнти 1,020 і 1,064, тобто близько 4 % різниці у витраті матеріалу. На цьому місці закупівельник зазвичай махає рукою: «чотири відсотки — дрібниця проти десяти відсотків знижки за кілограм».

Помилка в тому, що бракована деталь забирає не тільки гранулу. Вона забирає повний цикл машини, місце в гнізді, працю оператора, а на відповідальних деталях — ще й час контролю. Тому реальна ціна відсотка браку прив'язана не до вартості сировини, а до вартості машино-години, поділеної на кількість придатних деталей. І що дорожча машина й коротший цикл, то дорожчий кожен відсоток браку.

Ось як чотири множники поводяться при заміні матеріалу — і за яким методом кожен із них перевіряється.

Чому тендер «за кілограм» структурно обирає гіршого постачальника

Це найнеприємніша частина, і вона не про недобросовісність, а про геометрію критерію.

Уявіть двох постачальників. Перший тримає стабільний MFR між партіями, дає CoA на кожну партію, підбирає марку під товщину стінки й супроводжує пуск прес-форми. Усе це коштує грошей і сидить у ціні за кілограм. Другий пропонує номінально ту саму марку на 8 % дешевше — за рахунок ширшого допуску за в'язкістю, менш стабільної стабілізаційної системи або вищої частки поверненого матеріалу в композиції.

У колонці «грн/кг» другий виграє. У колонці «вартість придатної деталі» він може програти — через довший цикл, через ширший розкид розмірів, через додатковий відсоток браку на зварних швах. Але цієї колонки у тендері немає, і створити її може лише замовник.

Звідси практичний висновок: критерій «найнижча ціна за кілограм» — це не нейтральний спосіб порівняти, а активний фільтр, який відсіює постачальників, чия цінність лежить у технологічних множниках. Якщо ви хочете, щоб такі постачальники приходили у ваш тендер, критерій має містити хоча б густину, а краще — вартість придатної деталі за узгодженою методикою.

Найдешевший спосіб виправити тендер: додати до форми пропозиції два обов'язкові поля — густина за ISO 1183 і MFR за ISO 1133 із зазначенням умов випробування. Це нічого не коштує, нічого не розкриває і вже робить порівняння чесним у першому наближенні. Як читати решту рядків паспорта — ми розбирали окремо: Як читати TDS полімеру.

Коли ціна за кілограм усе ж релевантна

Було б нечесно доводити тезу до абсурду. Є ситуації, у яких грн/кг — цілком робоча метрика.

• Продукція продається на вагу: труба, профіль, лист, кабельна оболонка. Тут маса — це і є виріб.
• Матеріал іде на компаундування чи вторинну переробку, а не у деталь із кресленням.
• Порівнюються дві партії однієї й тієї ж марки від різних постачальників — густина, модуль і реологія збігаються за визначенням.
• Деталь товстостінна й повільна, машино-година дешева, а сировина становить переважну частку собівартості.

• Порівняння марок із різним типом чи часткою наповнювача за ціною за кілограм не має інженерного змісту — це порівняння різних об'ємів.
• Порівняння різних полімерів (PA6 проти POK, PA6 GF30 проти PA66 GF30) за ціною за кілограм не має змісту тим більше: у них різні густина, усадка, модуль і температуропровідність одночасно.
• Тонкостінна швидкоциклова деталь на дорогій машині — випадок, у якому ціна сировини може виявитися другорядним доданком. Але це саме той випадок, який треба порахувати, а не припустити.

Полікетон — показовий приклад того, як працює арифметика. Exablend® POK має густину близько 1,24 г/см³ (ISO 1183) — між ненаповненим поліамідом і PA6 GF30, тобто дає більше деталей із тонни, ніж склонаповнена марка. Водночас його усадка помітно вища (орієнтовно 1,5 % поздовжня / 1,6 % поперечна за ISO 294-4), а це вимога до перерахунку допусків, а не «безкоштовна» перевага. Ми окремо розбирали, що саме перераховувати конструктору: Гайд для конструктора: POK замість POM і поліаміду. Вартість деталі з POK може виявитися нижчою або вищою за поліамідну — і це завжди питання до конкретного креслення, а не до прайса.

Що перевірити перед серійним запуском

• Густина за ISO 1183 у TDS кожної марки-кандидата, а не «десь читав, що приблизно однаково».
• Модуль при згині та товщина стінки, перерахована під рівну жорсткість вузла, а не перенесена зі старого креслення.
• Усадка поздовжня й поперечна за ISO 294-4 — і чи потрапляє деталь у допуск без доопрацювання форми.
• Фактичний час циклу на пробній партії, а не оцінка з каталогу; окремо — час охолодження найтовщого перерізу.
• Відсоток браку, виміряний на партії достатнього обсягу, з рознесенням за причинами (жолоблення, зварний шов, недолив).
• Розкид MFR між партіями за CoA — джерело прихованого браку на серії.
• Вологість гранули перед литтям: для поліамідів це передумова відтворюваності будь-якого з попередніх пунктів.
• Абразивний знос шнека й гарячого каналу при переході на високонаповнену марку — витрата, яка проявляється через місяці.

Експертний розбір: 5 питань про вартість деталі

1. Чому в тендері не можна просто нормувати ціну на густину і на цьому зупинитися? Тому що нормування на густину закриває перший множник із чотирьох і мовчить про решту. Воно коректно порівняє дві марки з однаковим модулем і однаковою реологією — наприклад, дві партії PA6 GF30 від різних постачальників. Але щойно кандидати відрізняються за жорсткістю, ви не маєте права тримати товщину стінки постійною, а отже й об'єм деталі перестає бути спільною базою порівняння. Нормування на густину — це правильний перший крок і поганий останній.

2. Наскільки насправді наповнена марка скорочує цикл? Напрямок стабільний: зі зростанням вмісту скла температуропровідність зазвичай зростає, а вища теплостійкість дозволяє підняти температуру виштовхування — обидва ефекти скорочують охолодження. Величину назвати не можна: вона залежить від марки, товщини, системи охолодження й критерію придатності деталі при виштовхуванні. Будь-хто, хто називає вам конкретний відсоток без вашої прес-форми, продає, а не рахує. Правильна дія — дві пробні партії й секундомір.

3. Ми ллємо тонкостінну деталь на дорогій машині. Чи має сенс узагалі торгуватися за гранулу? Має, але з іншим пріоритетом. У цьому режимі домінує машино-година, тож найбільші гроші лежать у стабільності циклу й у відсотку браку, а не у гривнях за кілограм. Раціональна стратегія — платити за передбачувану реологію (вузький допуск MFR, CoA на партію) і за високоплинну марку, яка дозволяє знизити тиск і температуру розплаву. Знижка за кілограм, куплена ціною плаваючої в'язкості, тут майже завжди збиткова.

4. Литники й повернений матеріал змінюють картину? Так, і в обидва боки. Повернення дробленки зменшує ефективну витрату первинної гранули, але кожен цикл переробки вкорочує молекулярний ланцюг і, для склонаповнених марок, скорочує довжину волокна — а разом із нею падає модуль. Падіння модуля повертає нас до пункту про товщину стінки: щоб утримати жорсткість, доведеться або обмежити частку дробленки, або товщати. Тому частку повернення визначають випробуванням деталі, а не бажанням заощадити на закупівлі.

5. Що робити, якщо постачальник відмовляється давати густину й MFR із умовами випробування? Розглядати це як відповідь по суті. Густина за ISO 1183 і MFR за ISO 1133 із зазначенням температури й навантаження — базові рядки будь-якого технічного паспорта, вони не є комерційною таємницею й не розкривають рецептуру. Постачальник, який не подає їх у стандартизованому вигляді, або не має власного контролю партій, або не готовий брати відповідальність за відтворюваність. І перше, і друге — цінова інформація, просто не в тій колонці, у якій її звикли шукати.

Підсумок

Ціна за кілограм — не хибне число. Вона просто відповідає на питання, якого ваше виробництво не ставить. Виробництво питає, скільки коштує придатна деталь у коробці, а на це питання відповідають чотири множники: густина, об'єм деталі (який залежить від модуля), час циклу (який залежить від квадрата товщини стінки) і брак.

Хороша новина в тому, що всі чотири беруться з відкритих джерел: TDS, креслення, секундомір і журнал браку. Погана — у тому, що жоден із них не з'явиться у порівняльній таблиці сам. Його туди треба внести.

Examid® PA6 GF50 R10 — Максимальне армування — інструмент скорочення товщини стінкиМодуль ≈ 16 GPa · густина типово ≈ 1,56 g/cm³ (ISO 1183) · TDS на запитУточнити умови поставки →

Examid® PA6 GF30 — Базова марка серійного лиття — контрольна точка для розрахункуМодуль при згині 8–10 GPa · густина 1,36–1,38 g/cm³ · CoA на партіюУточнити умови поставки →

Exablend® POK M330A — Полікетон з густиною ≈ 1,24 g/cm³ — більше деталей із тонниISO 1183 · усадка за ISO 294-4 вимагає перерахунку допусківУточнити умови поставки →

Material Wizard постачає інженерні поліаміди Examid® і полікетони Exablend®, надає TDS і CoA на партію та супроводжує технічний підбір марки під конкретну деталь — включно з розрахунком вартості придатної деталі за вашим кресленням і вашою ставкою машино-години. Локації компанії — Деражня та Харків. Щоб купити з доставкою по Україні або порахувати вартість придатної деталі під ваше ТЗ — уточнюйте у спеціаліста.