Qual é o maior custo na impressão 3D de metal?

1. O problema de custo com os moldes tradicionais de fundição: as despesas fixas pioram a "armadilha da escala".
A estrutura de custos das técnicas clássicas de fundição possui um grande recurso de "custo fixo", e a economia desses processos depende muito de espalhar os custos por meio de grandes -} em escala. Por exemplo, o custo de desenvolvimento de um conjunto de moldes do corpo do cilindro automotivo é de 2,3 milhões de yuans, o que representa 41% do custo total do projeto. O projeto de fundição do eixo de manivela do navio teve que fazer quatro reparos de moldes devido a falhas de projeto no canal de fluxo, que custam 600.000 yuan extras e atraso na entrega em 42 dias. Três problemas principais tornam os moldes tão caros:
Custos de materiais e processamento: para moldes grandes e complicados, você precisa de aço especial que seja muito robusto, pode lidar com altas temperaturas e não quebra facilmente. Um único conjunto de moldes de metal pode custar entre 150.000 e 800.000 yuan. Para moldes estruturais mais complicados, o custo pode subir ainda mais porque eles precisam ser feitos em blocos.
Custos para iteração e manutenção: alterar um molde requer todo o processo de "depuração de montagem de processamento de design", que geralmente leva de 3 a 5 iterações. As taxas de reparo de mofo representam 12% de todo o custo de um projeto de fundição de colunas de suporte hidráulico devido a falhas de design.
Custos de armazenamento e estoque: Os núcleos de fabricação e moldagem manualmente são necessários para os moldes de areia tradicionais, que custam 28% do custo total da mão -de -obra. A fábrica possui uma área de armazenamento de mofo de cerca de 500 metros quadrados e custa 120000 yuan por ano para mantê -la.
Em situações em que existem pequenas escalas -, muitos tipos diferentes de produção, esse conceito "economias de escala" não funciona. Por exemplo, quando uma empresa de máquinas de mineração faz uma carcaça de triturador personalizada, o custo de um único molde usando métodos tradicionais pode ser compartilhado até 23000 yuan . 3 D tecnologia de impressão, por outro lado, leva a fabricação diretamente a partir de arquivos digitais. Isso reduz os custos de molde para zero e aumenta os ganhos em peças únicas em 27% em comparação com a produção tradicional de lotes.
2. A teoria por trás dos custos mais baixos da impressão 3D: passando de "moldes físicos" para "fabricação digital"
A tecnologia de impressão 3D se livra da necessidade de moldes físicos empilhando camadas umas sobre as outras. Também reduz os custos de três maneiras:
Corte de custos de moldes: você pode imprimir moldes de areia ou resina diretamente sem precisar tratar moldes de metal. Por exemplo, fazer uma coluna de suporte hidráulico com métodos tradicionais custa 580.000 yuan para fazer três conjuntos de moldes de metal. Com a impressão 3D, os únicos custos são para depreciação de materiais e equipamentos, que é 92% menor que o custo dos moldes tradicionais.
A taxa de uso do material aumentou muito: durante o processo de moldagem, a criação de moldes de areia tradicional perde 15% a 20% da areia, o que é muito desperdício de material. Mas com o fatiamento digital, a impressão 3D controla o caminho da sedimentação das partículas de areia, e a taxa de utilização do material subiu para mais de 98%. A avaliação mundial real - de um projeto de lâmina de turbina a gás demonstra que os moldes de areia impressos em 3D economizam 3,2 toneladas de areia de pérola em comparação com os métodos mais antigos, e o custo dos materiais para um componente diminui 41%.
Encurtando o ciclo de produção: são necessárias 12 etapas para fazer uma fundição de areia tradicional, e leva de 4 a 8 semanas para concluir todo o processo . 3 d A tecnologia de impressão muda a maneira como as coisas são feitas usando arquivos de design para controlar diretamente a impressão. Você pode fazer um molde de areia em menos de 24 horas e com o componente multi - impressão paralela, você pode fazer de 5 a 10 toneladas de produtos todos os dias. O estudo de caso de um projeto de eixo de trânsito ferroviário revela que levou apenas 9 dias desde o design final até a entrega do primeiro lote de 20 produtos acabados. Isso é 82% mais rápido que os métodos tradicionais e reduz os custos em 63%.
3. O "cenário de aplicação de ouro" da impressão 3D em termos de economia
Mesmo que a impressão 3D tenha uma vantagem disruptiva quando se trata de custo de molde, sua economia ainda será restringida por três condições de contorno principal:
Tamanho do lote: ao fazer muitas peças fundamentais simples, os benefícios dos métodos clássicos em escala são cada vez mais claros. Por exemplo, a fundição de areia tradicional pode fazer rapidamente placas planas e tubos retos em grandes quantidades usando moldes padrão, o que torna o custo de cada peça muito baixo. Por outro lado, a impressão 3D não precisa de moldes, mas leva mais tempo para imprimir cada peça, e o custo do material é maior que o dos materiais de areia tradicionais. Quanto maior o tamanho do lote, mais o impacto no acúmulo de custos. Para fundições ásperas que não precisam de alta qualidade ou qualidade da superfície, os métodos tradicionais de fundição são mais baratos . 3 d moldes de areia impressos são mais precisos, mas precisam de areia e ligantes especiais para garantir que a impressão seja boa. O custo do material é mais do que o dos materiais de areia regulares. Quando você inclui os custos de depreciação do equipamento, uso de energia e outros fatores, o custo total é ainda maior.
Adaptabilidade dos materiais: quando se trata de fundir materiais exclusivos, como altas ligas e cerâmicas de temperatura, a tecnologia de impressão 3D ainda precisa encontrar uma maneira de equilibrar as propriedades dos materiais com seus custos. Por exemplo, materiais de mofo de areia cerâmica que podem suportar temperaturas de até 1600 graus foram feitos, mas custam mais de três vezes mais materiais de areia comuns, o que os torna difíceis de usar em grandes indústrias.
4. Prática industrial: de "sensibilidade ao custo" à "criação de valor"
A indústria de manufatura está mudando de "sensível ao custo" para "criação de valor", graças à tecnologia de impressão 3D:
Produção personalizada em lote pequeno quebra o impasse: uma empresa de energia eólica usa impressão 3D para criar bases de torre personalizadas com "uma máquina, um tipo" e cobra 15% a mais pelo produto. Na área médica, próteses personalizadas, ortografia e outros produtos personalizados podem ser projetados e entregues em 72 horas, com um erro correspondente inferior a 0,1 mm e uma economia de custos de 60% em comparação com os métodos tradicionais.
A inovação em P&D acelera a iteração: as empresas que fazem os mecanismos de aeronaves usam moldes de areia impressos em 3D para criar rapidamente protótipos de câmaras de combustão. Isso aumenta o número de iterações de design de uma média de 3 a 12 por ano. O ciclo de desenvolvimento para novas caixas de motor de veículos energéticos foi reduzido de 6 meses a 6 semanas, aproveitando a oportunidade do mercado.
Mudança na fabricação verde: a tecnologia de molde de areia de impressão 3D reduz o impacto ambiental, reduz a produção de areia de resíduos em 85% e pode reciclar e regenerar 100% do material. Ele também usa 40% menos energia que os métodos anteriores e reduz as emissões individuais de carbono em 52%.