V - FSB

NAPREDNE TEHNOLOGIJE MATERIJALA, 2+2, 2011. 6 ECTS 

prof.dr. B. Matijević, prof.dr. T. Filetin, Doc.dr. Gojko Marić i prof.dr. Faruk Unkić, 

Metalurški fak., Sisak 

TEHNOLOGIČNOST, 

PODJELA TEHNOLOGIJA 

MATERIJALA, 

IZBOR I 

TROŠKOVI TEHNOLOGIJA

TEHNOLOGIČNO KONSTRUIRANJE 

a) Minimirati ukupan broj dijelova 

b) Standardizirati dijelove i sklopove 

c) Koristiti lako obradive materijale, ali ne na račun 

slabije kvalitete. 

d) Prilagoditi konstrukciju proizvodnom postupku 

Konstrukcija se razvija za pojedini postupak proizvodnje. 

e) Konstrukcijski oblikovati lako izradiv dio 

Analizirati mogućnosti i ograničenja svakog proizvodnog 

postupka - konstrukcijski vodiči, pravila ili norme. 

f) Eliminirati operacije obrade odvajanjem čestica i završne 

obrade - što manji broj operacija i veća iskoristivost materijala

TEHNOLOGIČNOST 

NOST 

‣ GOVORI O IZVODLJIVOSTI KONSTRUKCIJSKOG RJEŠENJA 

Prikladnost, sposobnost materijala za obradu ili 

oblikovanje nekim tehnološkim postupkom 

‣ SISTEMSKO "SVOJSTVO" 

Karakteristike 

materijala 


tehnoloških 

postupaka 


opreme i ljudi

Određenost svojstava i ponašanja 

materijala

PROBLEMI PRI IZBORU TEHNOLOGIJA I POSTUPAKA 

S GLEDIŠTA MATERIJALA 

‣ NEMOGUĆNOST KVANTIFIKACIJE SVIH 

INTERAKCIJA - NEISTRAŽENOST SVIH 

DJELOVANJA TEHNOLOGIJA NA STRUKTURU I 

SVOJSTVA MATERIJALA 

‣ SVE VEĆI BROJ TEHNOLOGIJA I POSTUPAKA ZA 

KOJE NIJE POZNATO PONAŠANJE MATERIJALA 

‣ NEMA SISTEMATIZIRANIH PODLOGA ZA IZBOR 

TEHNOLOGIJA I POSTUPAKA

PODJELA I KARAKTERISTIKE 

TEHNOLOGIJA MATERIJALA

PODJELA POSTUPAKA – DIN 8580

TEHNOLOGIJE I PROIZVODNI POSTUPCI

PODJELA POSTUPAKA PRAOBLIKOVANJA 

PREMA DIN 8580 

STANJE, OBLIK TVARI ILI 

SIROVINE 

RASTALJENO 

ČVRSTO PLASTIČNO 

TJESTASTO 

GRANULAT, PRAŠAK 

ČESTICE NASTALE ODVAJANJEM, 

REZANJA, SLOBODNI OBLICI ČESTICA, 

VLAKNA 

PAROVITO 

IONIZIRANO 

PRIMJERI POSTUPAKA 

GRAVITACIJSKO, TLAČNO, 

CENTRIFUGALNO LIJEVANJE, PJENJENJE 

PREŠANJE, INJEKCIJSKO PREŠANJE, 

VUČENJE, ISTISKIVANJE, OBLIKOVANJE 

PUHANJEM 

LIJEVANJE BETONA, GIPSA, 

SUSPENZIJSKO LIJEVANJE KERAMIKE 

PREŠANJE, INJEKCIJSKO PREŠANJE, 

TOPLINSKO NAŠTRCAVANJE 

PREŠANJE PLOČA, PAPIRA, KARTONA, 

NAMOTAVANJE, TKANJE 

IZLUČIVANJE (NANOŠENJE) IZ PARNE 

FAZE 

ELEKTROLITIČKO IZLUČIVANJE 

(NANOŠENJE)

Shematski prikaz proizvodnje polimernih tvorevina (I. Čatić)

TEHNOLOGIJE MATERIJALA 

"Materials Technology" - proizvodni postupci tijekom 

kojih se bitno mijenja sastav i mikrostruktura, odnosno 

formiraju svojstva materijala, a često i ujedno svojstva 

konačnog proizvoda. 

Primjeri za takve postupke jesu: 

‣ klasični postupci lijevanja metala, 

‣ proizvodnje duromernih i gumenih običnih i kompozitnih 

tvorevina, 

‣ postupci praoblikovanja praha, 

‣ lasersko sinteriranje, 

‣ postupci modificiranja i prevlačenja površina.

TRENDOVI U SUVREMENOJ PROIZVODNJI 

1. Skraćenje vremena od ideje do izlaska proizvoda na 

tržište (Rapid prototyping and rapid manufacturing) 

2. Obrada na konačni oblik (ili približno konačni) 

(Net or near net shape forming) - povećanje 

iskoristivosti materijala 

3. Povećanje preciznosti izrade 

4. Produljenje vijeka trajanja konstrukcijskih dijelova i alata 

(Surface Engineering) 

5. Sniženje troškova proizvodnje

LIJEVANJE METALA I 

METALURGIJA PRAHA (PM) 

CASTING 

‣ CASTING OF INGOTS 

‣ CONTINUOUS CASTING 

‣ SAND CASTING 

‣ SHELL MOLDING 

‣ SLURRY MOLDING 

‣ INVESTMENT CASTING (LOW-WAX PROCESS) 

‣ EVAPORATIVE CASTING 

‣ DIE CASTING (GRAVITY-FEED, PRESSURIZED…) 

‣ CENTRIFUGAL CASTING 

‣ SQUEEZE CASTING 

‣ RHEOCASTING 

CRYSTAL GROWING 

• CRYSTAL-PULLING 

• ZONE MELTING 

ELECTRO FORMING 

PLASMA SPRAYING 

POWDER METALLURGY 

‣ PRESSING 

‣ ISOSTATIC PRESSING 

‣ SINTERING

POSTUPCI LIJEVANJA 

Postupci lijevanja u jednokratne 

kalupe 

Postupci brze izrade prototipa 

Postupci lijevanja u svježu kalupnu 

mješavinu 

Postupci lijevanja u jezgrene blokove 

Postupci niskotlačnog lijevanja u 

jednokratne pješčane kalupe 

Postupci lijevanja s isparljivim 

modelima 

(Lost foam casting) 

Postupci lijevanja s istaljivim 

modelima 

Postupci lijevanja u višekratne 

kalupe 

Kokilni lijev (Gravitacijsko 

lijevanje u višekratne kalupe) 

Niskotlačni lijev 

Visokotlačni lijev 

Postupak lijevanja stiskanjem 

(Squeeze casting process) 

Postupci lijevanja u polutekućem 

stanju: Thixocasting i 

Rheocasting 

Postupak oblikovanja štrcanjem 

(Spray compaction)

SEMI-SOLID THIXOCASTING OBLIKOVANI DIJELOVI 

Pretežno Mg-legure

Postupci prerade polimernih 

materijala i PMC 

• EXTRUSION 

• FIBER SPINNING 

• CALANDERING 

• FILM BLOWING 

• COATING (MELTS, SOLUTION, PLASMA, ELECTROSTATIC, 

PLASTISOL, UV CURABLE…) 

• BLOW MOLDING 

• INJECTION MOLDING 

• REACTION INJECTION MOLDING (RIM) 

• COMPRESSION MOLDING 

• TRANSFER MOLDING 

• CASTING 

• THERMOFORMING 

• ROTATIONAL MOLDING 

• SOLID STATE FORMING 

• ETCHING SOLVENT PROCESSING 

• FOAMING 

• BONDING

• IMPREGNATING 

• PAINTING 

• COMPOSITES PROCESSES (POLYMER COMPOSITES) 

• PULTRUSION 

• FILAMENT WINDING 

• PULL FORMING 

• BRAIDING 

• AUTOCLAVE MOLDING 

• COMPRESSION MOLDING (SMC) 

• RESIN TRANSFER MOLDING 

• AUTOCOMP MOLDING 

• HAND LAY-UP 

• SPRAY-UP 

• AUTOMATIC TAPE LAY-UP 

• STAMPING 

• DIAPHGRAM FORMING 

• INJECTION MOLDING (FILLED THERMOPLASTICS, BMC…) 

• REINFORCED REACTION INJECTION MOLDING (RRIM)

METAL MATRIX COMPOSITES 

‣ HOT PRESSURE BONDING 

‣ HOT ISOSTATIC PRESSING 

‣ LIQUID METAL INFILTRATION 

‣ ELECTRODEPOSITION 

‣ PLASMA SPRAY DEPOSITION 

CERAMICS PROCESSES 

POWER PROCESSES 

• CONSOLIDATION 

• SINTERING 

MELT PROCESSES 

• CRYSTALLINE MATERIALS (SILICON) 

• GLASSES 

• DRAWING, CASTING, BLOWING, TEMPERING 

(OPTICAL & STRUCTURAL FILTERS) 

• COATING 

SOL-GEL CERAMICS PROCESSING

Visokobrzinsko plameno naštrcavanje praha

OBLIKOVANJE RASPRŠIVANJEM 

ČESTICA 

AlSi20Fe5 

oblikovano 

raspršivanjem čestica 

lijevano

MICROELECTRONICS PROCESSING 

CRYSTAL GROWTH 

• CZOCHRALSKI CRYSTAL GROWTH 

• FLOAT-ZONE CRYSTAL GROWTH 

WAFER PROCESSING 

• SLICING, ETCHING, POLISHINNG 

SURFACE PROCESSES 

• CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD) 

• EPITAXIAL FILM GROWTH 

• POLY CRYSTALLINE FILM GROWTH 

• S102 FILMS 

• OTHER (DIELECTRICS, METALS) 

OXIDATION 

• ION IMPLANTATION 

• PHYSICAL VAPOR DEPOSITION 

• SPUTTERING 

• EVAPORATION 

LITHOGRAPHY 

• PHOTORESIST 

• ELECTRON BEAM, X-RAY, ION BEAM LITHOGRAPHY 

WET ETCHING 

• CHEMICAL DRY ETCHING 

• PLASMA 

• SPUTTER 

• REACTIVE ION PACKAGING 

• DICING 

• DIE ATTACHMENT 

• WIRE BONDING 

• ENCAPSULATION 

172 procesa + rapid prototyping + itd.

PROBLEMI PRI IZBORU TEHNOLOGIJA I POSTUPAKA 

GLEDE MATERIJALA 

‣ NEMOGUĆNOST KVANTIFIKACIJE SVIH INTERAKCIJA - 

NEISTRAŽENOST SVIH DJELOVANJA TEHNOLOGIJA NA 

STRUKTURU I SVOJSTVA MATERIJALA 

‣ SVE VEĆI BROJ TEHNOLOGIJA I POSTUPAKA ZA KOJE NIJE 

POZNATO PONAŠANJE MATERIJALA 

‣ NEMA SISTEMATIZIRANIH PODLOGA ZA IZBOR TEHNOLOGIJA I 

POSTUPAKA

TIJEK IZBORA NAČINA PROIZVODNJE

TEHNOLOŠKA SVOJSTVA MATERIJALA 

‣ livljivost, reologičnost 

‣ obradljivost odvajanjem čestica – rezljivost, 

‣ oblikovljivost deformiranjem – toplo, hladno 

‣ spojivost: zavarljivost, lemljivost, ljepljivost, 

‣ toplinska obradljivost - zakaljivost, prokaljivost, 

‣ prikladnost za prevlačenje i zaštitu površine,

MOGUĆNOSTI KVANTIFIKACIJE 

1. Normiranim i dogovorenim tehnološkim testovima: 

savijanje, uvijanje, utiskivanje... 

2. Praćenjem i ispitivanjem u realnim uvjetima obrade i prerade 

- oblik strugotine, vrijeme zatupljivanja alata, stanje površine, poroznost (šupljine), 

promjena dimenzija, razugljičenje, pukotine... 

3. Ispitivanjem fizikalnih i mehaničkih svojstava poluproizvoda 

4. Utvrđivanjem pogrešaka nakon provedenog postupka 

5. Ispitivanjem svojstava materijala nakon obrade 

6. Procjene na temelju različitih ispitivanja: 

- niska, srednja, visoka, vrlo visoka prikladnost 

- ocjene: 1 do 5 

- prikladno/neprikladno

OPISNE OCJENE LIVLJIVOSTI 

ODLIČNA: izuzetno dobra tečljivost taljevine. Uz uobičajenu zaštitu nema 

opasnosti od oksidacije taljevine i otapanja plinova. 

Ne postoji opasnost od pojave napuklina zbog stezanja. Od ovih metala 

moguće je odliti vrlo složene odljevke tankih stijenki. 

VRLO DOBRA: u odnosu na prvu skupinu ovdje se sniženje livljivosti ogleda u 

mogućnosti pojave mjehuravosti, pa je potrebna veća zaštita taljevine. 

DOBRA: zbog sniženja tečljivosti livljivost je niža u odnosu na prve dvije 

skupine. Ovi metali se liju u masivne odljevke samo iznimno složenih oblika. 

ZADOVOLJAVAJUĆA: vrlo snižena tečljivost i sklonost poroznosti. Kvalitetni 

odljevci mogu se dobiti samo uz iznimnu pozornost pri taljenju i lijevanju. Ovi 

metali se upotrebljavaju samo za odljevke jednostavnog ravnomjernog 

presjeka. 

LOŠA: vrlo slabo popunjavanje kalupa. Uvijek postoji opasnost od oksidacije 

taljevine i poroznosti. Izražena sklonost pojavi napuklina zbog stezanja.

Kompatibilnost materijala i proizvodnih postupaka 

Tehn/postupak 

Sivi i 

NL 

ljevovi 

Ugljični 

čelik 

Leg. 

čelici 

Nehrđajući 

čelici 

Al i Al 

legure 

Cu i Cu 

legure 

Zn i Zn 

legure 

Mg i 

Mg 

legure 

Ti i Ti 

legure 

Ni i Ni 

legure 

Vatrostalni 

metali 

Plastomeri 

Lijevanje i srodni 

postupci 

Lijevanje u pijesku x x 

Precizno lijevanje x x 

Tlačno lijevanje x x x x x x x x x 

Injekcijsko prešanje x x x x x x x x x x x 

Prešanje pjene x x x x x x x x x x x x 

Ekstruzijsko 

x x x x x x x x x x x x 

puhanje 

Injekcijsko puhanje x x x x x x x x x x x x 

Rotacijsko 

x x x x x x x x x x x x 

kalupljenje 

Kovanje i prešanje 

Istiskivanje x x x x x x 

Hladno sabijanje x x x x x 

Kovanje u 

zatvorenom ukovnju 

x x x x 

Prešanje i 

sinteriranje (PM) 

x x x x 

Vruća ekstruzija x x x x 

Rotacijsko kovanje x x x x 

Obrada 

odvajanjem 

čestica 

Obrada iz sirovca 

Elektrokemijska x x 

obrada 

Elektroerozija 

x x x 

(EDM) 

EDM s žicom x x 

Oblikovanje 

deformiranjem 

Oblikovanje lima x x x x 

Toplo oblikovanje x x x x x x x x x x x x 

Optiskivanje x x x 

Duromeri 

 

normalna praksa; manje primjenjivo x nije primijenjivo

KLASIFIKACIJA SLOŽENOSTI OBLIKA

POSTUPCI PROIZVODNJE I NJIHOVI ATRIBUTI 

Postupak HR TD KO KT KP OB TR 

Tlačno lijevanje N V V V/S V S/N V 

Centrifugalno 

lijevanje 

S S S N S/N V/S/N V/S 

Izravno prešanje N V S V/S V/S V/S/N V/S 

Injekcijsko prešanje N V V V/S V/S S/N V/S/N 

Lijevanje u pijesku V S S N V/S/N V/S/N V/S/N 

Precizno lijevanje N V V N V/S/N S/N V/S 

Glodanje N V V S/N V/S/N V/S/N V/S/N 

Brušenje N V S N S/N S/N V/S 

Elektroerozija N V V N N S/N V 

Puhanje S S S V/S V/S S/N V/S/N 

Kovanje S S S V/S V/S V/S/N V/S 

Valjanje N S V V V V/S V/S 

Ekstruzija N V V V/S V/S S/N V/S 

Metalurgija praha N V V V/S V N V/S 

Ključ ocjena: 

V – visoko > 6,3 < 0,13 visoka > 100 > 5000 > 0,5 

S – srednje 1,6...6,3 0,13...1,3 srednja 10...100 100...5000 0,02...0,5 

N – nisko < 1,6 > 1,3 niska > 10 < 100 < 0,02 

Jedinice m mm kom/sat komada m 2 

Oznake atributa postupaka: 

HR – hrapavost; TD – točnost dimenzija; KO – kompleksnost oblika; KT – 

proizvedena količina u jedinici vremena; KP – ukupna količina proizvodnje; OB – 

oblik (projicirana ploština); TR – relativni trošak

ATRIBUTI (KARAKTERISTIKE POSTUPKA) 

• Vrsta materijala prikladnog za proces 

• Veličina izratka → min. i maks. mjere, (volumen ili masa) 

• Oblik → omjer dimenzija: duljina : širina : visina 

• Omjer volumena i površine 

• Kompleksnost → simetričnost, detaljne informacije 

• Tolerancije → dimenzijska točnost 

• Hrapavost 

• Detalji na površini → min. radijus zakrivljenosti 

• Minimalna veličina serije 

• Brzina proizvodnje → vrijeme potrebno za proizvodnju 

jednog izratka (vrijeme proizvodnog ciklusa) 

• Troškovi → kn/kom

OCJENE KARAKTERISTIKA UOBIČAJENIH POSTUPAKA PROIZVODNJE 

Tehnologija/proizvodni 

postupak 

Oblik 

Vrijeme 

ciklusa 

Fleksibilnost 

Iskoristivost 

materijala 

Kvaliteta 

Troškovi 

opreme i 

obrade 

Lijevanje 

Lijevanje u pijesku 

Precizno lijevanje 

Lijevanje u kokilu 

Tlačno lijevanje 

Centrifugalno lijevanje 

Injekcijsko prešanje 

Reakcijsko injek. prešanje 

Izravno prešanje 

Rotacijsko kalupljenje 

Lijevanje monomera 

Oblikovanje bez odvaj. 

čestica 

Kovanje u otvorenom 

ukovnju 

Kovanje u zatvorenom 

ukovnju 

Oblikovanje lima 

Valjanje 

Ekstruzija 

Superplastično oblikovanje 

Toplo oblikovanje 

Oblikovanje puhanjem 

Prešanje i sinteriranje 

Izostatičko prešanje 

Lijevanje u formu 

Obrada odvajanjem 

čestica 

Rezanje jednom oštricom 

Rezanje s više oštrica 

Brušenje 

Elektroerozija 

Spajanje 

Fuzijsko zavarivanje 

Lemljenje 

Lijepljenje 

Mehaničko spajanje 

(vijci...) 

Površinska obrada 

Sačmarenje 

Otvrdnjavanje površine 

CVD / PVD 

3D 

3D 

3D 

3D puni 

3D šuplji 

3D 

3D 

3D 

3D šuplji 

3D 

3D puni 

3D puni 

3D 

2D 

2D 

3D 

3D 

3D šuplji 

3D puni 

3D 

3D 

3D 

3D 

3D 

3D 

Svi 

Svi 

Svi 

3D 

Svi 

Svi 

Svi 

2 

2 

4 

5 

2 

4 

3 

3 

2 

1 

2 

4 

3 

5 

5 

1 

3 

4 

2 

1 

1 

2 

3 

2 

1 

2 

2 

2 

4 

2 

2 

1 

5 

4 

2 

1 

3 

1 

2 

4 

4 

4 

4 

1 

1 

3 

3 

1 

2 

2 

2 

3 

5 

5 

5 

5 

4 

5 

5 

5 

5 

5 

4 

5 

2 

4 

2 

4 

5 

4 

4 

4 

5 

4 

3 

3 

3 

4 

4 

5 

3 

4 

5 

5 

5 

1 

1 

1 

1 

5 

5 

5 

4 

5 

5 

5 

2 

4 

3 

2 

3 

3 

2 

2 

2 

2 

2 

3 

4 

3 

3 

4 

2 

4 

2 

2 

2 

5 

5 

5 

5 

2 

3 

3 

4 

4 

4 

4 

1 

3 

2 

1 

3 

1 

2 

3 

4 

4 

2 

2 

1 

2 

2 

1 

3 

2 

2 

1 

4 

5 

4 

4 

1 

4 

4 

5 

5 

5 

4 

3

KRITERIJI ZA USPOREDBU PROIZVODNIH POSTUPAKA 

Ocjena 

Vrijeme 

ciklusa Kvaliteta Fleksibilnost 

1 > 15 min 

Loša kvaliteta, 

Prijelaz 

prosječna 

ekstremno težak 

pouzdanost 

2 

5 do 15 

min 

3 1 do 5 min 

4 

20 s do 

1 min 

Prosječna 

kvaliteta 

Prosječna do 

dobra kvaliteta 

Dobra do izvrsna 

kvaliteta 

5 < 20 s Izvrsna kvaliteta 

Iskoristivost 

materijala 

Otpad > 100% 

gotovog proizvoda 

Spor prijelaz Otpad 50...100 % 

Prosječni prijelaz 

i vrijeme 

postavljanja 

Brz prijelaz 

Nema vremena 

postavljanja 

Otpad 10...50 % 

Otpad < 10 % 

gotovog proizvoda 

Bez primjetnog 

otpada 

Pogonski 

troškovi 

Vrlo visoki 

troškovi opreme i 

obrade 

Visoki troškovi 

opreme i obrade 

Troškovi opreme 

i obrade relativno 

niski 

Niski troškovi 

obrade, mali kod 

opreme 

Bez troškova 

opreme

ISKORISTIVOST MATERIJALA 

Omjer između izlazne (gotov dio) i ulazne mase materijala 

(sirovac, poluproizvod) 

f 

i 

m 

= m 

o 

n 

Vrijednost između 0 i 1 ili 0 i 100 % 

Iskoristivost može biti mjerilo za dobrotu konstrukcije ili 

primijenjene tehnologije izrade. 

Cilj je uporabiti što manju količinu materijala i to na 

najracionalniji način.

KROJENJE LIMOVA 

loše 

dobro 

tokarenje iz punog komada 

predkovanje

Uzroci slabije iskoristivosti mogu biti: 

‣ loša konstrukcija u odnosu prema proizvodnim postupcima 

- presloženi oblici, materijala slabije obradljivosti i sl, 

‣ krivo projektiran tehnološki proces - neprilagođeni oblici i 

dimenzije poluproizvoda u odnosu prema konačnom obliku i 

dimenzijama, 

‣ slabo podešeni tehnološki parametri ili krivo vođeni 

procesi koji dovode do škarta ili prevelikog otpada materijala, 

‣ neraspoloživi optimalni oblici i dimenzije poluproizvoda, 

‣ loša kvaliteta ulaznog materijala.

Mogući gubici materijala: 

1. Prekomjera: razlika utrošene mase i nazivne mase 

poluproizvoda (sirovca) 

2. Konstrukcijski: razlika nazivne mase poluproizvoda i 

nazivne mase sirovca 

3. Obrada: razlika nazivne mase sirovca i konstrukcijske 

mase gotovog dijela 

4. Greške: škart

PRIMJER ISKORISTIVOSTI ZA RAZLIČITE OBLIKE 

POLUPROIZVODA (TEHNOLOGIJE) 

OBLIK (TEHNOLOGIJA) f i , % 

LIMOVI (krojenje) 63,4 

CIJEVI (rezanje, savijanje) 76,7 

NOSAČI (rezanje) 91 

PUNI PROFILI (obrada 

odvajanjem čestica) 

32,8 

67,7 

ČELIČNI OTKOVCI 41 

ČELIČNI ODLJEVCI 54,5 

ODLJEVCI SL 72,4 

57,7 

UKUPNO 66,8 

Udio troškova nabave izgubljenog materijala u ukupnim troškovima gubitaka 

materijala iznosi oko 

56 % ukupno i prosječno 

U izgubljeni otpad je utrošeno približno toliko koliko i u nabavu te mase materijala!

PRIMJER RAZLIČITE ISKORISTIVOSTI KOD KOVANJA 

mali broj komada 

npr. 50 

srednji broj komada 

npr. 500 

velik broj komada 

npr. 5000 

malo 

prilagođenje 

konačnom obliku 

dobro prilagođenje 

konačnom obliku 

vrlo dobro 

prilagođenje 

konačnom obliku

MJERE ZA POVIŠENJE ISKORISTIVOSTI 

‣ ISPORUKA IZ ŽELJEZARE poluproizvoda što bliže dimenzijama proizvoda - npr. 

savijanje cijevi za ložište generatora pare prema crtežu. Nije racionalno za 

maloserijsku proizvodnju 

‣ KONTROLA ULAZNOG MATERIJALA i plaćanje prema nazivnoj dimenziji a ne 

prema masi 

‣ OPTIMALNO KROJENJE poluproizvoda (posebno za limove i trake) - postoje 

računalni sustavi 

‣ OPTIMALNO ISKORIŠTENJE OTPADNIH MATERIJALA: posebno skladištenje za 

male dimenzije otpadnih materijala, organiziranje nove proizvodnje i posebno 

informiranje konstruktora i tehnologa o tim otpacima 

‣ MEĐUFAZNE KONTROLE kvalitete (i ulazna kontrola) radi smanjenja škarta 

‣ RAZMATRANJE ALTERNATIVNIH I NOVIH TEHNOLOGIJA: kovanje, precizni lijev, 

sinteriranje, HIP... 

‣ POVEĆANJE TEHNOLOŠKE DISCIPLINE 

‣ PODIZANJE SVIJESTI O MOGUĆIM UŠTEDAMA POVIŠENJEM ISKORISTIVOSTI

The CES 4 Edupack 

Predizbor tehnologija i postupaka

Manufacturing processes 

Joining 

Shaping 

Fusion welding 

Sand casting 

Surfacing 

Induction hardening

Shaping 

Blow moulding 

Surface treatment 

Thermal-spray coating

Induction and flame hardening 

A surface-treatment record 

Take a medium or high carbon steel -- cheap, easily formed and 

machined -- and flash its surface temperature up into the austenitic 

phase-region, from which it is rapidly cooled from a gas or liquid jet, 

giving a martensitic surface layer. The result is a tough body with a 

hard, wear and fatigue resistant, surface skin. Both processes allow the 

surface of carbon steels to be hardened with minimum distortion or 

oxidation. In induction hardening, a high frequency (up to 50kHz) 

electromagnetic field induces eddy-currents in the surface of the workpiece, 

locally heating it; the depth of hardening depends on the 

frequency. In flame hardening, heat is applied instead by hightemperature 

gas burners, followed, as before, by rapid cooling. 

Physical Attributes 

Coating thickness 300 - 3e+003 µm 

Component area 

restricted 

Processing temperature 727 - 794 K 

Surface hardness 420 - 720 Vickers 

Economic Attributes 

Relative tooling cost low 

Relative equipment cost medium 

Labor intensity 

low 

Typical uses 

The processes are used to harden gear teeth, splines, crankshafts, 

connecting rods, camshafts, sprockets and gears, shear blades and 

bearing surfaces. 

Material 

Carbon steel 

Purpose of treatment 

Fatigue resistance 

Friction control 

Wear resistance 

Hardness

Data organisation: processes 

Kingdom Family Class Attributes 

Member 

Processes 

Joining 

Shaping 

Surfacing 

Casting 

Compression 

Deformation 

Rotation 

Moulding 

Injection 

Composite 

RTM 

Powder 

Blow 

Rapid prototyping 

Size Range 

Min. section 

Tolerance 

Roughness 

Economic batch 

Material 

Shape 

Supporting information 

- specific 

Structured 

information 

Unstructured 

information 

- general 

A process 

record 

Unit 3, Frame 3.3

Structured data for injection moulding* 

Injection Moulding (Thermoplastics) 

INJECTION MOULDING of thermoplastics is the equivalent of pressure die casting 

of metals. Molten polymer is injected under high pressure into a cold steel mould. 

The polymer solidifies under pressure and the moulding is then ejected. 


Mass range 0.01- 25 kg 

Roughness 0.2- 1.6 µm 

Section thickness 0.4- 6.3 mm 

Tolerance 0.1- 1 mm 

Process Characteristics 

Discrete (typical) True 

Prototyping (typical) False 


Economic batch size 104 - 106 

Relative tooling cost high 

Relative equipment cost high 

Shape 

Circular Prism 

Non-circular Prism 

Solid 3-D 

Hollow 3-D 

True 

True 

True 

True 

Unit 3, Frame 3.5 

*Using the CES 4 EduPack Level 1 DB

Unstructured data for injection moulding* 

•The process. Most small, complex plastic parts you pick 

up – children’s toys, CD cases, telephones – are injection 

moulded. Injection moulding of thermoplastics is the 

equivalent of pressure die casting of metals. Molten 

polymer is injected under high pressure into a cold steel 

mould. The polymer solidifies under pressure and the 

moulding is then ejected. 

•Various types of injection moulding machines exist, but 

the most common in use today is the reciprocating screw 

machine, shown schematically here. Polymer granules are 

fed into a spiral press like a heated meat-mincer where 

they mix and soften to a putty-like goo that can be forced 

through one or more feed-channels (“sprues”) into the die. 

Mould 

Granular Polymer 

Nozzle 

Cylinder 

Heater Screw 

No.8-CMYK-5/01 

•Design guidelines. Injection moulding is the best way to mass-produce small, precise, plastic parts with complex 

shapes. The surface finish is good; texture and pattern can be moulded in, and fine detail reproduces well. The 

only finishing operation is the removal of the sprue. 

•The economics. Capital cost are medium to high; tooling costs are high, making injection moulding economic 

only for large batch-sizes (typically 5000 to 1 million). Production rate can be high particularly for small 

mouldings. Multi-cavity moulds are often used. The process is used almost exclusively for large volume 

production. Prototype mouldings can be made using cheaper single cavity moulds of cheaper materials. Quality 

can be high but may be traded off against production rate. Process may also be used with thermosets and 

rubbers. 

•Typical uses. The applications, of great variety, include: housings, containers, covers, knobs, tool handles, 

plumbing fittings, lenses, etc. 

•The environment. Thermoplastic sprues can be recycled. Extraction may be required for volatile fumes. 

Significant dust exposures may occur in the formulation of the resins. Thermostatic controller malfunctions can 

be extremely hazardous. 



Screening using a limit stage 

Physical attributes Minimum Maximum 

Mass range 

0.05 0.06 0.6 kg 

Section thickness 

Tolerance 

Roughness 

3 

0.5 

mm 

mm 

m 

Batch size 

1 000 000 

Shape 

Circular prismatic 

Non-circular prismatic 

Flat sheet 

Dished sheet 

Solid 3-D 

Hollow 3-D 

 

Unit 3, Frame 3.8

Screening using charts 

• Bar charts are better than bubble charts (ranges too wide). 

• Size (mass) and section thickness come next. 

• A combination of limit selection, and bar-charts is the best way forward. 

Selected 

processes 

Mass range (kg) 

Desired 

mass range 

Material class: Metals 

Desired 

material class 

Unit 3, Frame 3.9

Apply a series of screening stages 

All processes 


Mass range 0.6 kg 

Section thickness mm 

Tolerance mm 

Roughness m 

Batch size 

Shape 



Flat sheet 

Dished sheet 

Solid 3-D 

Mass range, S 

S 1 

> S > S 2 

Section thickness X 

X 1 

> X > X 2 

Hollow 3-D 

Material 

Shape 

Screened sub-set of processes 

Unit 3, Frame 3.10

Processes for a park-plug insulator 

Specification 

Function 

Constraints 

Insulator 

• Material class Al 2 

O 3 

Alumina 

• Process class Discrete 

• Shape class 3-D 

• Mass 0.05 kg 

• Min. section 3 mm 

• Tolerance < 0.5 mm 

• Batch size >1,000,000 

Insulator 

Body 

shell 

Central 

electrode 

Free 

variables 

• Choice of process 

Unit 3, Frame 3.11

Screen on material and mass* 

1e+006 

Mass range (normal) (kg) 

Mass range (kg) 

100000 

10000 

1000 

100 

10 

1 

Hot Pressing 

HIPing 

Slip Casting 

Tape Casting 

Cold Isostatic Pressing 

Pressureless Sintering 

Die Pressing 

and Sintering 

Powder Injection 

Moulding 

Desired 

mass range 

0.1 

CVD 

0.01 

Materials:\Ceramic\Technical\Alumina 

Combined Tree Attribute 

Material: Al 2 O 3 ceramic 



Screening: adding a limit stage 


Shape 

Mass range 

0.05 0.06 0.6 kg 

Section thickness 

3 mm 

Tolerance 

mm 

Roughness 

0.5 m 

Batch size 

1 000 000 



Flat sheet 

Dished sheet 

Solid 3-D 

Hollow 3-D 

 

Result: Powder pressing and sintering, and Powder injection moulding 

Alternative: Search process records for “spark plug” using text search 

Unit 3, Frame 3.13

A surface-treatment record* 

Induction and flame hardening 

Take a medium or high carbon steel -- cheap, easily formed and 

machined -- and flash its surface temperature up into the austenitic 

phase-region, from which it is rapidly cooled from a gas or liquid jet, 

giving a martensitic surface layer. The result is a tough body with a 

hard, wear and fatigue resistant, surface skin. Both processes allow the 

surface of carbon steels to be hardened with minimum distortion or 

oxidation. In induction hardening, a high frequency (up to 50kHz) 

electromagnetic field induces eddy-currents in the surface of the workpiece, 

locally heating it; the depth of hardening depends on the 

frequency. In flame hardening, heat is applied instead by hightemperature 

gas burners, followed, as before, by rapid cooling. 

Both processes are versatile and can be applied to work pieces that 

cannot readily be furnace treated or case hardened in the normal way. 


Coating thickness 300 - 3e+003 µm 

Component area 

restricted 

Processing temperature 727 - 794 K 

Surface hardness 420 - 720 Vickers 


Relative tooling cost 

Relative equipment cost 

Labor intensity 

low 

medium 

low 

Purpose of surface treatment 

Fatigue resistance 

Friction control 

Wear resistance 

Hardness 

Indentation resistance 

Typical uses 

The processes are used to harden gear teeth, splines, crankshafts, connecting rods, camshafts, sprockets and gears, 

shear blades and bearing surfaces. 



Karakteristika 

Konvencionalno 

sabijanje u kalup MIM HIP PF 

Materijal 

čelik, 

superlegure, titan, 

čelik, nehrđajući čelik, 

nehrđajući alatni čelik, 

mjed, bakar 

čelik 

nehrđajući čelik 

čelik 

Količina proizvodnje 

(ocjena proizvodnosti) 

> 5000 

(A) 

> 500 

(C) 

1...1000 

(E) 

>10000 

(A) 

Složenost oblika (ocjena) C A B C 

Veličina, kg (ocjena) < 2,3 (C) < 0,12 (D) 0,23...2250 (A) < 0,23 (C) 

Dimenzijske tolerancije 

(ocjena) 

0,025 (A) 0,075 (C) 0,635 (E) 0,038 (B) 

Gustoća (ocjena) D B A A 

Mehanička svojstva 

Troškovi, $/kg 

(ocjena) 

USPOREDBA POSTUPAKA PRERADE PRAHA 

80...90 % od kovanih 

90...95 % 

kovanih 

veća nego kod 

kovanih 

ista kao 

kod 

kovanih 

1,1...11 (A) 2,2...22 (C) > 220 (E) 2,2...11 (B) 

Ocjene: : A - izvrsno, , B - vrlo dobro, , C – dobro, , D – dovoljno, , E – loše; 

Troškovi 

kovi: : A - najniži; ; E - najviši 

MIM - Metal Injection Moulding; ; PF - Powder Forging

Usporedba oblikovanja između MIM-a a i preciznog lijeva 

Karakteristika Precizni lijev Injekcijsko prešanje metala (MIM) 

Minimalni promjer rupe, mm 2 0,4 

Maksimalna dubina slijepe rupe, mm 2 20 

Minimalna debljina stijenke, mm 2 < 1 

Maksimalna debljina stijenke, mm neograničena 5 

Tolerancija kod dimenzije 14 mm ± 0,2 mm ± 0,06 mm 

Hrapavost površine R a , m 5 4


Troškovi proizvodnje

Procjena (proračun) troškova 

• Grubo pravilo: ako se proizvodi relativno jednostavan proizvod (low-tech) u 

velikoj količini, troškovi proizvoda padaju 3 do 5X u odnosu na trošak 

materijala. 

Procjena troškova za usporedbu 

ponuđača – traži se apsolutni trošak 

±3% Nužna je vrlo detaljna analiza 

ulaznih veličina 

Procjena troškova za izbor 

tehnologije (procesa) 

- traži se relativan trošak ±30%: 

Jednostavnije 

• zapamtiti da vrijedi temeljno pravilo: 

Trošak < Cijena < Vrijednost !! 

(C) Trošak = koliko realno košta izrada 

(P) Cijena = pošto se prodaje 

(V) Vrijednost = vrijednost za korisnika 

“Ne zaslužuje cijenu” 

= P > V 

“Dobra vrijednost za dati novac” = P < V

Ulazne veličine u proces proizvodnje 

Materijali 

Svako od toga 

ima svoju cijenu 

(trošak) 

Energija 

Plaće, režije 

Oprema,Prostor 

Proces 

proizvodnje 

Proizvod 

Informacije 

Otpad materijala i 

energije 

4.3

Ulazne veličine za procjenu troškova 

Resursi Simbol Jedinica 

Materijali, uključivo i potrošni C m kn/kg 

Oprema, trošak opreme C c kn 

trošak alata C t kn 

Rad (vrijeme), plaće, režije kn/h 

oh 

Ukupno u 

trošku režije 

C oh 

C 

Energija, utrošene snaga P kW 

trošak energije C e kn/kW.h 

Prostor, trošak/h C s, a kn/h 

Informacije, istraž. i razvoj, C kn/h 

i 

premije, licence

Trošak po jedinici proizvoda 

Troškovi materijala C m 

, i masa m se uzimaju po jed.; 

f je udio odmetka 

Troškovi alata C t 

se svode na broj komada u seriji, n 

Troškovi opreme C c 

se ne svode samo na određeni 

proizvod. Oni se otpisuju s vremenom (amortizacija). 

Vrijeme otpisa: t wo 

. Proizvodnost n kom/h. 

Faktor opterećenja opreme – iskoristivost opreme: L. 

mC 

1 

f 

C t 

n 

1 

C 

 

n 

L.t 

m 

c 

wo 

 

 

 

C 

n n 

Troškovi ljudi (overhead) oh doprinose troškovima/kom 

u jed. vremena i kao kod opreme, a ovise o proizvodnosti 

C oh 

 

Materijali 

Alati 

Rad, oprema, informacije, energija... 

C 

 

m 

 

1 

C 

f 

m 

 

 

 

 

C 

 

n 

t 

 

 

 

 

1 

n 

C 

 

L . t 

c 

wo 

 

C 

oh 

 

 

 

Velič. serije 

Količina proizvodnje

UTJECAJ VELIČINE SERIJE NA NAČIN LIJEVANJA 

PRIMJER: KLIPNJAČA

Srednji troškovi/kom, $ 

Precizno lijevanje + 

obrada odvajanjem čestica 

Obrada odvajanjem čestica 

Iz pune šipke 

broj komada

Materijal: Ck 15 

POLAZNO OD DVA KOVANA 

DIJELA 

Materijal: 16MnCr5 

POLAZNO OD JEDNOG OTKOVKA 

USPOREDBA VARIJANTI IZRADE 

OKRETNA POLUGA DIZEL 

MOTORA 

GOTOV DIO 

Tehnološki postupci izrade: 

1. Priprema oba dijela za zavarivanje 

2. Zavarivanje 

3. Poravnanje 

4. Obrada odvajanjem čestica 

5. Naknadno zavarivanje potisnih površina 

6. Obrada odvajanjem čestica nakon 

zavarivanja 

7. Toplinska obrada (Ck 15 loše) 

8. Ravnanje nakon toplinske obrade 

9. Brušenje 

Troškovi: 

Materijala 7,5 € 

Izrade (161 min) 160 € 

Ukupno: 167,5 € (100 %) 

Tehnološki postupci izrade: 

- 

- 

- 

1. Obrada odvajanjem čestica 

- 

- 

2. Toplinska obrada (16MnCr5 dobro) 

- 

3. Brušenje 

Troškovi: 

Materijala 8 € 

Izrade (161 min) 105 € 

Ukupno: 113 € (67 %)

Usporedba troškova tehnologija 

za izradu umjetnog diska

Umjetni disk – Inter vertebral disc replacement

Ugradnja u ljudsko tijelo

Mogućnosti umjetnog diska 

Fleksija ‐ ekstenzija 

Lateralno savijanje 

Aksijalna rotacija

Različite izvedbe umjetnih diskova

Tehnološke karakteristike 

Prevlaka od čistog 

Titana 

Materijal kućišta: 

‐ Ti6Al4V 

‐ CoCrMo legura 

Kučište umjetnog 

diska 

Materijal jastučića: 

‐UHMWPE 

‐PAEK 

Jastučić 

umjetnog diska

Shema tehnoloških postupaka 

CIP+HIP

Analiza izrade kućišta 

• Masa kućišta (jedna pozicija): ≅ 0,05 kg 

• Tolerancija površine: ∓ 0,1 mm 

• Površinska hrapavost: R a ~1,6 μm 

• Iskoristivost materijala: > 85% 

• Složeni neprizmatični oblik 

• Broj pozicija: 2 

• Godišnja proizvodnja: 3000 

• Cijena materijala: ~ 70 USD/kg (Ti6Al4V)

Analiza izrade kućišta 

Tehnološki 

postupak 

EBM rapid 

prototyping 

Powder 

injection 

moulding 

(MIM) 

Precizni 

lijev + HIP 

PIM + 

kovanje 

Obrada 

odvajanjem 

čestica 

Oblik 

proizvoda 

Vrijeme 

ciklusa 

Iskoristivost 

materijala 

Kvaliteta 

površine 

Fleksibilnost 

Troškovi 

opreme 

Svi 3 3 5 5 2 

Svi 3 5 4 4 3 

Svi 2 4 4 3 2 

3D puni 2 5 5 3 2 

Svi 5 1 5 2 2 

5- najbolje; 1- najlošije

Analiza izrade kućišta – TROŠKOVI, $ 

Tehnološki 

postupak 

oprema 

alati 

HIP 

Poliranje 

oprema alati oprema alata 

Trošak 

izrade 

jednog 

kom 

Trošak 

izrade 

godišnje 

narudžbe 

Rang 

EBM rapid 

prototyping 

Injekcijsko 

prešanje 

metala 

230 000 30 100 000 450 950 205 5 

1 000000 9400 100 000 450 100 000 5000 10 700 33 2 

Precizni lijev 40 000 8000 100 000 450 100 000 5000 3300 32 1 

PIM + kovanje 1 400000 200 000 100 000 450 100 000 5000 11 750 38 3 

OOČ 230 000 5500 100 000 450 100 000 5000 1350 75 4

Analiza izrade jastučića 

• Masa jastučića: ≅ 0,003 kg 

• Tolerancija površine: ∓ 0,08 mm 

• Površinska hrapavost: R a ~0,6 μm 

• Iskoristivost materijala: >95 % 

• Jednostavni neprizmatični oblik 

• Broj pozicija: 1 

• Godišnja proizvodnja: 1500 

• Cijena materijala: ~ 3 USD/kg (UHMWPE)

Analiza izrade jastučića 

Tehnološki 

postupak 

Tlačno 

prešanje 

Ekstrudiranje 

+ OOČ 

CIP + HIP + 

OOČ 

Izravno tlačno 

prešanje 

Selektivno 

lasersko 

srašćivanje 

Oblik 

proizvoda 

cilindrični 

prizmatični 

Vrijeme 

cikl. 

Iskorist. 

mater. 

Kvalit. 

površ. 

Fleksibilnost 

Troškovi 

opreme 

2 5 4 4 5 

cilindrični 5 4 4 5 5 

cilindrični 

prizmatični 

cilindrični 

prizmatični 

1 5 5 2 1 

3 5 5 5 5 

svi oblici 1 2 3 4 2

Analiza izrade jastučića – TROŠKOVI, $ 

Tehnološki 

postupak 

oprema 

(USD/$) 

alati 

(USD/$) 

oprema 

OOČ 

alati 

Trošak izrade 

jednog kom 

Trošak po 

jedinici izrade 

godišnje 

narudžbe 

Rang 

Tlačno prešanje 30 000 1100 350 000 200 2800 120 4 

Ekstrudiranje 220 000 1300 350 000 200 2500 115 3 

CIP + HIP 170 000 10 000 350 000 200 1850 47 2 

Izravno tlačno 

prešanje 

SLS rapid 

prototyping 

40 000 1500 350 000 200 2800 125 5 

500 000 50 350 000 200 125 30 1

V - FSB

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?