Qual è il costo più grande nella stampa 3D in metallo?

1. Il problema dei costi con i tradizionali stampi di casting: le spese fisse peggiorano la "trappola per la scala".
La struttura dei costi delle classiche tecniche di casting ha una grande caratteristica "dominante a costi fissi" e l'economia di questi processi dipende molto dalla diffusione dei costi attraverso una grande produzione in scala -. Ad esempio, il costo di sviluppo di una serie di stampi per body cilindri per motori automobilistici è fino a 2,3 milioni di yuan, che è il 41% del costo totale del progetto. Il progetto di fusione dell'albero motore della nave doveva avere quattro riparazioni di stampo a causa di difetti di progettazione nel canale di flusso, che costano un extra di 600.000 yuan e una consegna ritardata di 42 giorni. Tre problemi principali rendono gli stampi così costosi:
Costi di materiali e lavorazione: per stampi grandi e complicati, è necessario un acciaio speciale che sia molto robusto, può gestire temperature elevate e non si rompe facilmente. Un singolo set di stampi metallici può costare tra 150.000 e 800.000 yuan. Per stampi strutturali più complicati, il costo può aumentare ancora di più perché devono essere realizzati in blocchi.
Costi per iterazione e manutenzione: la modifica di uno stampo richiede l'intero processo di "debug dell'assemblaggio di elaborazione della progettazione", che di solito richiede da 3 a 5 iterazioni. Le spese di riparazione degli stampi costituiscono il 12% dell'intero costo di un progetto di fusione di colonne di supporto idraulico a causa di difetti di progettazione.
I costi di conservazione e inventario: sono richiesti i nuclei di fabbricazione e modanatura a mano per i tradizionali stampi di sabbia, che costa il 28% del costo totale del travaglio. L'impianto ha un'area di stoccaggio dello stampo di circa 500 metri quadrati e costa 120000 yuan all'anno per mantenerlo.
In situazioni in cui ci sono piccole scala -, molti diversi tipi di produzione, questo concetto di "economie di scala" non funziona affatto. Ad esempio, quando un'azienda di macchinari minerari crea un involucro di frantoio personalizzato, il costo di un singolo stampo che utilizza metodi tradizionali potrebbe essere condiviso fino a 23000 yuan . 3 d tecnologia di stampa, d'altra parte, guida la produzione direttamente dai file digitali. Ciò riduce i costi dello stampo a zero e aumenta i guadagni su singoli pezzi del 27% rispetto alla produzione di lotti tradizionali.
2. La teoria dietro i costi inferiori della stampa 3D: passare da "stampi fisici" a "produzione digitale"
La tecnologia di stampa 3D si sbarazza della necessità di stampi fisici impilando gli strati uno sopra l'altro. Abbasse anche i costi in tre modi:
Tagliare i costi per gli stampi: è possibile stampare direttamente stampi di sabbia o resina senza trattare stampi metallici. Ad esempio, creare una colonna di supporto idraulico con metodi tradizionali costa 580.000 yuan per creare tre serie di stampi metallici. Con la stampa 3D, gli unici costi sono per l'ammortamento dei materiali e delle attrezzature, che è del 92% in meno rispetto al costo degli stampi tradizionali.
Il tasso di uso del materiale è aumentato molto: durante il processo di modanatura, la creazione di stampi di sabbia tradizionale perde dal 15% al ​​20% della sabbia, che è un sacco di rifiuti di materiale. Ma con il taglio digitale, la stampa 3D controlla il percorso di sedimentazione delle particelle di sabbia e il tasso di utilizzo del materiale è salito a oltre il 98%. La vera valutazione mondiale - di un progetto di lama della turbina a gas dimostra che gli stampi di sabbia stampati 3D risparmiano 3,2 tonnellate di sabbia perla rispetto ai metodi più vecchi e il costo dei materiali per un componente diminuisce del 41%.
Accorciando il ciclo di produzione: ci vogliono 12 passaggi per effettuare una tradizionale casting di sabbia e ci vogliono da 4 a 8 settimane per completare l'intero processo . 3 d La tecnologia di stampa cambia il modo in cui le cose vengono realizzate utilizzando i file di progettazione per controllare direttamente la stampa. È possibile creare uno stampo di sabbia in meno di 24 ore e con la stampa parallela componente multi -, è possibile realizzare 5-10 tonnellate di prodotti ogni giorno. Il caso di studio di un progetto dell'assale di transito ferroviario rivela che ci sono voluti solo 9 giorni dalla progettazione finale alla consegna del primo lotto di 20 prodotti finiti. Questo è l'82% più veloce dei metodi tradizionali e tagliare i costi del 63%.
3. Lo "scenario di applicazione d'oro" della stampa 3D in termini di economia
Anche se la stampa 3D ha un vantaggio dirompente quando si tratta di costi di muffa, la sua economia è ancora vincolata da tre condizioni al contorno principali:
Dimensione batch: quando si effettuano molti semplici getti strutturali, i benefici dei metodi classici in scala sono sempre più chiari. Ad esempio, la colata di sabbia tradizionale può rapidamente creare piastre piatte e tubi dritti in grandi quantità usando stampi standard, il che rende il costo di ciascun pezzo molto basso. D'altra parte, la stampa 3D non ha bisogno di stampi, ma ci vuole più tempo per stampare ogni pezzo e il costo del materiale è superiore a quello dei tradizionali materiali di sabbia. Maggiore è la dimensione del lotto, maggiore è l'impatto dell'accumulo di costi. Per i getti ruvidi che non richiedono alta precisione o qualità della superficie, i metodi di fusione tradizionali sono più economici . 3 d stampi di sabbia stampati sono più accurati, ma hanno bisogno di sabbia e leganti speciali per assicurarsi che la stampa sia buona. Il costo del materiale è superiore a quello dei normali materiali di sabbia. Quando si include nei costi dell'ammortamento delle attrezzature, del consumo di energia e di altri fattori, il costo totale è ancora più elevato.
Adattabilità dei materiali: quando si tratta di lanciare materiali unici come leghe e ceramiche di temperatura -, la tecnologia di stampa 3D deve ancora trovare un modo per bilanciare le proprietà dei materiali con i loro costi. Ad esempio, sono stati realizzati materiali per stampo di sabbia in ceramica che possono resistere a temperature fino a 1600 gradi, ma costano più di tre volte tanto quanto i normali materiali di sabbia, il che li rende difficili da usare in grandi industrie.
4. Pratica industriale: dalla "sensibilità dei costi" alla "creazione di valori"
L'industria manifatturiera sta cambiando dalla "creazione di valore" a "Value Creation" grazie alla tecnologia di stampa 3D:
Piccoli batch di produzione personalizzata rompe il deadlock: una società di energia eolica utilizza la stampa 3D per creare basi a torre personalizzate con "una macchina, un tipo" e addebita il 15% in più per il prodotto. Nel campo medico, le protesi personalizzate, gli ortesi e altri prodotti personalizzati possono essere progettati e consegnati in 72 ore, con un errore di abbinamento inferiore a 0,1 mm e un risparmio sui costi del 60% rispetto ai metodi tradizionali.
L'innovazione in R&D accelera iterazione: le aziende che fanno sì che i motori degli aeromobili utilizzino stampi di sabbia stampati in 3D per realizzare rapidamente prototipi di camere di combustione. Ciò aumenta il numero di iterazioni di progettazione da una media di 3 a 12 all'anno. Il ciclo di sviluppo per i nuovi alloggi per motori per veicoli energetici è stato tagliato da 6 mesi a 6 settimane, sfruttando le opportunità di mercato.
Modifica della produzione verde: la tecnologia di stampo di sabbia 3D riduce l'impatto ambientale, riduce la produzione di sabbia dei rifiuti dell'85% e può riciclare e rigenerare il 100% del materiale. Utilizza anche il 40% in meno di energia rispetto ai metodi precedenti e riduce le singole emissioni di carbonio del 52%.