Хотя 3D-печать, также известная как аддитивное производство, становится все более важной производственной стратегией, она не может заменить традиционное производство деталей с помощью литья под давлением или других средств массового производства.
Хотя 3D-печать , также известная как аддитивное производство, становится все более важной производственной стратегией, она не может заменить традиционное производство деталей с помощью литья под давлением или других средств массового производства. Как подытожил доктор Марк Коттелеер из Deloitte Services на симпозиуме SIMT по аддитивному производству в 2014 году: «Аддитивное производство не является панацеей. Нет причин рассматривать его как универсальную замену традиционным методам производства. [Однако] мы видим, это так же важно в совокупности производственных методов, которые предприятия могут использовать для достижения производительности, инноваций и роста».
Вопрос в том, когда с точки зрения бизнеса имеет смысл использовать 3D-печать по сравнению с другими методами производства? Скажем иначе: в каких объемах выгодно печатать детали на 3D-принтере?
Анализ
В этом исследовании цен мы сравниваем три разных геометрии в разных процессах, в разных количествах и фиксируем цену. Геометрия представляла собой ножку дрона (представляющую типичную часть), ручку потенциометра (представляющую небольшую часть) и соединительный корпус (представляющую большую часть). Важно продемонстрировать различные геометрии, потому что поведение ценообразования в зависимости от процесса часто зависит от размера и формы изготовленной модели. Амортизированная цена за единицу регистрируется при удвоении количества, от 1 до 8 192 штук, чтобы представить полную цену в каждой из 8 рассмотренных технологий.
Мы загрузили файлы 3D CAD в расчетные модули , который обеспечивает мгновенные расценки на 3D-печать , фрезерование с ЧПУ и литье уретана в различных количествах. Служба литья под давлением обычно предоставляет расчет стоимости в тот же день. Благодаря универсальному интерфейсу, подобному ВИРТУАЛЬНАЯ ФАБРИКА, сравнение цен и сроков выполнения различных процессов больше не является рутиной.
Цены на опору дрона
Опора дрона имеет ограничивающую рамку размером 146,69 мм x 139,57 мм x 33,00 мм (5,775 дюйма x 5,495 дюйма x 1,299 дюйма).
Геометрия ноги дрона стоит дешевле самого дешевого нейлона селективного лазерного спекания (SLS) от количества от 1 (32 доллара США) до ~ 250 (24 доллара США). Примерно в этом диапазоне другой процесс 3D-печати под названием HP Multi Jet Fusion (HP MJF) стал немного дешевле в расчете на одну деталь, но в то же время цена за единицу в литьевом формовании достигла точки безубыточности и быстро показала преимущества масштабирования. Результаты ясны, при количестве около 250 имеет смысл начать рассматривать литье под давлением для проекта с такой геометрией, с масштабированием, которое быстро достигает долларов за единицу. ~$3 за штуку при количестве более 8000 штук, включая стоимость оснастки! Учитывая кривую, ясно, что цена будет амортизироваться еще больше по мере увеличения объемов.
Результаты данных по цене за единицу ноги дрона показаны ниже, показывая удвоение количества от 1 до 8 192 штук.
Результаты данных о цене за единицу ноги дрона при удвоении количества с 1 до 8 192 штук.
Цена ручки потенциометра
Ручка потенциометра имеет ограничивающую рамку размером 16,81 мм x 15,20 мм x 15,20 мм (0,662 дюйма x 0,598 дюйма x 0,598 дюйма). Он примерно такого же размера, как наперсток.
Ручка потенциометра рассказывает другую историю, чем опора дрона. Из-за своего небольшого размера, размером с наперсток, он остается конкурентоспособным по стоимости при использовании 3D-печати для количества до 2000 единиц, прежде чем литье под давлением достигнет безубыточности. Обратите внимание, что при количестве около 30 более экономично перейти с 3D-печати SLS на 3D-печать HP MJF. HP MJF по цене 3,45 долл. США за единицу является отличным решением для хранения небольших партий запасов с использованием методологии «точно в срок» (JIT). Однако, если требуется более 2000, литье под давлением может сэкономить вам тысячи долларов в течение всего срока службы продукта. На самом деле, цена за единицу без амортизации инструмента была меньше 0,80 доллара! Экономия может быть еще выше, если выбрать многогнездную пресс-форму.
Результаты данных по цене за единицу ручки потенциометра приведены ниже, показывая удвоение количества от 1 до 8 192 штук.
Результаты данных о цене за единицу ручки потенциометра при удвоении количества от 1 до 8 192 штук.
Цены на соединительный корпус
Соединительный корпус имеет ограничивающую рамку размером 215,84 мм x 172,44 мм x 68,18 мм (8,498 дюйма x 6,789 дюйма x 2,684 дюйма). Это будет считаться большим на многих платформах 3D-печати.
Корпус разветвителя — интересный случай, потому что он обычно считается «более крупной деталью» на платформах для 3D-печати. Это дает более высокую цену за единицу с самого начала, а также очень небольшую скидку по сравнению с количеством для этих процессов. Нейлон SLS по-прежнему является самым дешевым в количестве чуть выше 200 долларов. Около 30 единиц, на самом деле более выгодная цена, если деталь изготовлена на станке с ЧПУ. Даже литье уретана и HP MJF , как правило, более конкурентоспособны, чем SLS, в количестве от 30 до 250. Как и другие детали в этом исследовании, литье под давлением в конечном итоге является очевидным выбором для серийного производства. Первоначальный инструментарий для литья этой детали стоит более 10 000 долларов, но цена за единицу настолько низка, что при 250 единицах она становится значительно более экономичной, на порядок., перейти к оснастке для литья под давлением.
Результаты данных по цене за единицу распределительного корпуса показаны ниже с удвоением количества от 1 до 8 192 штук.
Результаты данных по цене за единицу распределительного корпуса при удвоении количества от 1 до 8 192 штук.
Основные выводы из анализа цен на добавки и формовочные материалы
3D-печать и литье под давлением не конкурируют, а дополняют друг друга. Например, компания может использовать SLS для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства, а затем переключиться на литье под давлением, как только объем деталей превысит определенный порог.
Способность производить точно в срок количество деталей за короткий промежуток времени — вот где сияет 3D-печать. Сравните это с литьем под давлением, которое обычно используется в массовом производстве, т.е. при недорогом производстве сотен, если не тысяч деталей.
Хотя стоимость единицы продукции является важным показателем, существует несколько скрытых расходов, которые менеджеры также должны учитывать при принятии производственных решений:
- Время, необходимое для изготовления и получения деталей
- Потенциальные затраты на инвентарь
- Наличие возможности или гибкости для быстрого изменения дизайна продукта.
Все они играют важную роль в выборе производителя и варьируются в каждом конкретном случае. В конечном счете, инженеры и менеджеры проектов должны критически подумать о целях своего проекта и определить, является ли комбинация процессов, таких как 3D и литье под давлением, оптимальной для них.
Хотите сравнить стоимость ваших запчастей? Попробуйте площадку ВИРТУАЛЬНАЯ ФАБРИКА! Все, что для этого нужно, — это 3D-модель CAD. ВИРТУАЛЬНАЯ ФАБРИКА поддерживает STEP (.step, .stp), Mesh (.stl)