Почему пластиковый корпус оказался в 3 раза дороже металлического

Обычно запрос на изготовление корпуса звучит так: «Сделайте нам недорого, давайте из пластика». Ведь у людей есть интуитивное ощущение: пластик — это по умолчанию самый дешёвый вариант. Логика тут понятна: пластиковых устройств вокруг полно, а из ближайших альтернатив — дерево и металл. Первое сложно представить для массового продукта, второе требует более серьёзной обработки и затрат. 

Но интуиция иногда подводит, особенно если тираж небольшой. Расскажу про наш опыт на примере реального проекта.

Почему интуиция о дешёвом пластике не работает 

У нас была задача сделать корпус для аппарата рефлексотерапии. Для тех, кто не в курсе, рефлексотерапия — это медицинская процедура, когда на тело воздействуют слабыми электрическими токами. Клиент не планировал продажи на открытом рынке и собирался сдавать свой аппарат в аренду клиникам. То есть важнее было не навести красоту, а продумать эргономику устройства.

Устройство настольное, устанавливается в медицинскую стойку, что определяет габариты корпуса — примерно с видеомагнитофон. Тираж — 50–100 штук в год.

На старте проекта у клиента был рабочий макет для тестирования электроники. Но для того, чтобы поставлять прибор в клиники, нужно было сделать нормальный корпус.

Начали разговор с пластикового корпуса — его выбирают почти все, а значит он дешевле и проще. Но у нас был нюанс: небольшой тираж, порядка 100 штук. И вот тут как раз оценки, основанные на ощущениях, начали расходиться с реальностью.

Стоимость корпуса зависит не только от материала, но и от технологии изготовления, а она в свою очередь жёстко завязана на тираж. Одну-две штуки проще сделать фрезеровкой или 3D-печатью. Стоимость одного экземпляра получится высокой, но зато не надо вкладываться в оснастку. 

Тысячи штук проще лить в пресс-формы. Сама по себе оснастка будет стоить очень дорого, зато каждый корпус потом копеечный, так что затраты на больших тиражах отлично окупаются.

Например, мы прогнали типовой корпус размером примерно с настольный видеоплеер — около 30 × 26 × 7 см — через наш внутренний калькулятор, собранный на основе реальных оценок производств. Получилась такая экономика:

• Партия 25 штук в силиконовые формы — около 700 000 ₽ вместе с оснасткой. То есть порядка 30 000 ₽ за корпус.

• Стальные пресс-формы для больших тиражей потребуют вложить около 3,5 млн ₽ только в оснастку (при условии производства в Китае), зато дальше стоимость одной детали постепенно снижается. 

• При большом тираже стоимость комплекта деталей получилась бы 600–700 ₽ без доставки и растаможки; а с их учётом — около 1 000–1200 ₽.

То есть пластик действительно может быть выгодным решением — но обычно на больших объёмах, когда стартовые вложения успевают окупиться. По нашим подсчётам имеет смысл отливать серию в пресс-формы где-то после 200-300 корпусов. Если же нужно выпустить около 100 устройств, дорогая оснастка легко съедает всю выгоду от дешёвого материала.

Небольшие тиражи вроде 100 штук — самая неудобная зона. Для фрезеровки уже слишком много. Пластиковая болванка, из которой фрезеровать, будет стоить дорого, а потом придется оплатить время фрезерования. Плюс корпус потребуется красить. По нашим прикидкам такой корпус, выполненный из пластика фрезеровкой, стоил бы в 3–4 раза дороже, чем мы в итоге его произвели.

Есть вариант литья в силиконовые формы, но как я рассказывал в предыдущей статье, это не дешёвая версия литья в пресс-формы, а другая технология. Формы имеют ограниченный ресурс и они сами по себе стоят денег — и чем больше, тем дороже. А кроме того на крупных деталях выше вероятность поймать дефекты, из-за которых итоговый корпус не соберется или его придется допиливать напильником.

Так с уменьшением тиража и увеличением размеров корпуса его стоимость начинает расти нелинейно. 

Завод не скажет цену по фото

А это следующая проблема. Обращаясь за частными услугами — например, к парикмахерам — мы привыкли слышать цену на старте. Хотя бы примерно. Но с заводами так не получится. Нельзя отправить им фотографии и получить ответ в духе: «один экземпляр будет стоить от 100 до 150 ₽, в зависимости от производителя пластика».

У производственного процесса много нюансов, поэтому в самом простом случае для расчёта требуется модель, и не просто красивая геометрия из CAD, а конструкция в деталях — с учётом уклонов, толщин, мест под разъемы, понимания того, как деталь будет извлекаться из формы, как её потом красить и собирать. 

Возможно, для расчёта запросят еще и конструкторскую документацию, чтобы оценить риски и возможный брак.

На старте для выбора технологии никто, конечно же, не делает 2–3 модели под разные технологии — это слишком затратно. Получаем замкнутый круг: чтобы выбрать технологию, надо понимать стоимость. А чтобы понимать стоимость, надо уже выбрать технологию и отрисовать корпус под неё.

Так что решение зачастую принимается не из точных цифр, а исходя из прошлого опыта. Помимо тиража есть 20–30 других факторов, влияющих на выбор технологии производства — от размеров до уклонов. 

Кстати, у нас были и обратные случаи, когда для достаточно крупных приборов оптимальным оказывался именно пластик. Например, корпус экспресс-анализатора крови мы запускали через литьё под давлением: это позволило получить ударопрочный, легко очищаемый корпус с аккуратным серийным внешним видом. 

А для лабораторного инкубатора для культивирования эмбрионов часть элементов корпуса и панели управления тоже рациональнее было делать из пластика — несмотря на внушительные габариты устройства.

То есть размер изделия сам по себе ещё ничего не решает: иногда даже большой корпус выгоднее и технологичнее делать пластиковым, а компактный — наоборот, металлическим. Так что только насмотренность помогает в этих факторах ориентироваться.

Когда металл дешевле пластика: наш опыт 

Полностью пластиковый корпус оказался бы неудачным решением:

• дорогим в производстве;

• требовал бы больше итераций;

• был бы менее предсказуемым по качеству из-за размеров.

При этом внутри устройства предполагалось разместить много электроники. В корпусе есть плата управления, плата со светодиодами и ещё 4 корпуса G413, в которых размещены электронные компоненты. Также аппарат комплектуется электродами.

Для этой электроники в любом случае пришлось бы делать жёсткое основание, скорее всего металлическое, просто чтобы нормально закрепить. То есть полностью пластиковый корпус на практике всё равно превратился бы в гибрид.

Поэтому мы предложили сразу сделать конструкцию честно гибридной: основную часть корпуса произвести из металла, а пластик использовать только для лицевой панели, чтобы реализовать все дизайнерские задумки и в будущем иметь возможность изменить количество разъёмов без переделки всего устройства. На передней панели прибора предполагался дисплей, 7 разъёмов RCA, и светодиоды индикации; сзади — выход кабеля питания и кнопка включения.

Металл в таких габаритах и при таком тираже гораздо более предсказуем. Плюс мы уже делали несколько подобных корпусов — представляли, как должна быть реализована рама, какие должны быть крепления у лицевой панели. Металл проще гнуть, резать, дорабатывать, он не требует сложной оснастки, и стоимость масштабируется более линейно. 

Гибридный корпус — это почти всегда несколько подрядчиков. Каждый из них работает в своей зоне ответственности.

Проблемы могут возникнуть на этапе сборки, когда детали встречаются друг с другом. Если что-то не сходится — отверстия уехали, зазоры не те, крепления не совпадают — это превращается в пинг-понг, в котором заказчик остаётся крайним. Поэтому в данном случае мы взяли взаимодействие со всеми подрядчиками на себя. Здесь их было четверо: на пластиковые детали в Китае, металл, наклейки и логистику.

Что показал прототип 

У нас уже был опыт реализации корпусов, в которых металл удачно сочетался с пластиком — когда в основной корпус из листового металла устанавливается пластиковая лицевая панель, выпущенная литьем в силикон. Например, линейка медицинского оборудования, эндоскопический видеопроцессор и хирургический аппарат. 

Такая схема позволяет не тратя дополнительные деньги на разработку и производство, выпускать в одном дизайне целую линейку устройств, незначительно меняя отверстия в пластиковой лицевой панели и устанавливая в корпус другую начинку. 

Поэтому в этом проекте мы изначально закладывали конструкцию с учетом того, как она будет производиться и собираться: пластиковая лицевая панель крепилась на несущее основание через бобышки на саморезах. Платы же крепились внутри металлического корпуса на приваренные бобышки через съемную верхнюю крышку.

Сделали прототип, он обошёлся в 280 000 ₽. Тут пластик как раз фрезеровали, а металл резали, гнули и варили. Затем протестировали его собираемость с учетом установки электроники, и нашли косяки и дефекты производства — собственно, для этих целей прототип и нужен.  

Например, сгиб бокового края крышки оказался не под тем углом. В результате при сборке появилась щель между крышкой и пластиковой панелью. На лицевой панели увидели, что слой краски недостаточно плотный и индикаторы просвечивают, матовая поверхность самой панели размывает изображение, надписи слишком мелкие, радиусы на пленке не совпадают с радиусами панели, а у окантовки разная ширина. Всё исправили, чтобы в серии эти ошибки не повторялись.

В некоторых местах по просьбе заказчика заменили фиксированные отверстия на возможность дорабатывать крепления самостоятельно под будущие изменения в платах. 

После этого сделали предсерийную партию из 5 образцов. Она обошлась нам в 228 000 ₽. Потом выпустили остальной объём. При этом мы контролировали весь процесс: занимались согласованиями, доводками конструкции и документации и даже логистикой между двумя фабриками. Заказчик получал готовые корпуса.

На выходе, кстати, пластиковая лицевая панель (небольшая декоративная часть), произведенная литьем в силикон, стоила примерно столько же, сколько весь остальной металлический корпус.

Выбирать нужно не материал 

В итоге клиент получил партию корпусов, собрал устройства и успешно сдает их в клиники.

Нет неправильного выбора материала для корпуса. Но ошибочно выбирать материал в отрыве от тиража, технологии, предполагаемой конструкции и цепочки производства. В реальности корпус — это не просто форма или материал. Это компромисс производства, сборки и использования. 

Иногда самый дешёвый корпус — не пластиковый. А тот, который правильно спроектировали под тираж и производство. В итоге гибридный корпус обошёлся меньше чем в 2,5 млн ₽ за тираж. Полностью пластиковый вариант тянул почти на 7 млн ₽.