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一个部件的3D打印真实成本究竟是多少?

来源:原创

发布时间:2020-06-02 11:37:50

点击量:245

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aau讯(编辑 彬彬)在3D打印行业,对于3D打印成本的计算基本基于材料成本而定。但很明显,这样计算3D打印成本的计算方式过于简化。那么,3D打印的真实成本究竟是如何计算的呢?下面,就请跟随小编一起来看看吧。


众所周知,3D打印与传统制造业不同的是,3D打印没有规模经济,且每个部件的成本保持不变,无论是单个部件还是100个部件的打印。而另一种模式是,在打印床上添加更多的部件,3D打印成本随着单元数量的增加而略有下降,综合来看,部件的平均构建时间会有所减少。


3D打印成本的常用模型




上述两种模式都提供了成本近似值,并且经常被3D打印服务商使用,但它们都有一个相同的缺陷:它们没有考虑机器损耗率。对于3D打印,其成本主要考虑五要素,分别是:


  • 材料成本:零件的材料使用量,用于构建支撑和其他结构的材料;

  • 机器折旧:由于使用机器制造零件的时间而导致的机器损耗部分的价格

  • 耗材成本:包括用于建造部件的耗材成本(打印床、氩气、过滤器、打印头等)。

  • 人工成本:构建涉及的人员成本(构建文件准备、机器准备、构建监控、机器清理和支撑移除)。

  • 风险:建造此部件所涉及的失败风险。


对于打印零部件涉及的失败风险,通常分为两种不同的类型,时间风险(打印时间越长,失败风险越高)和几何风险(某些几何形状对于某种技术可能具有更高的设备故障风险)。


在整篇文章中,我们将更深入地研究机器折旧成本以及机器利用率对其的影响。让我们从一个经常被遗忘或忽略但对于理解3D打印部件的成本至关重要的基本公式开始。





机器利用率是机器在一年中生产零件的时间百分比。由于利用率是上述公式的分母,因此零件成本和机器利用率之间存在反向关系。换句话说,机器利用率越高,零件成本就越低。


如果没有可靠的数据,很难猜测真实的机器利用率,因此许多公司会使用固定的数字以此作为利用率。他们通常在60%和70%之间选择一个数字。其他可以获得历史数据的公司将根据过去的数据估计机器利用率。


对于利用率,许多因素都会对其产生影响,例如维护、停机时间和构建清理,但根据我们的经验,主要影响因素是员工是否可以更改构建,以及是否有足够的部件可供生产。


此外,因3D打印被认为是一个无人值守的制造过程,因此,很多公司对在此过程设置岗位感觉不必要。虽然这在很大程度上是正确的,但在构建之间准备和清理计算机以及监视构建是否失败仍然需要人员配备。如果构建在半夜完成,并且没有员工监管,则机器将处于空闲状态,从而降低利用率,直到第二天早上技术人员利用机器打印新的部件。



未优化的构建规划利用率为62%




优化的构建规划利用率为79%



为了解决这个问题,公司倾向于在工作时间之外安排更长的构建时间来完成。以这种方式来减少两次构建过程之间的空闲状态。


由于技术的发展,设备的更新换代也在加快,打印时间也越来越短。基于此,期望由于更好的部件吞吐量而节省成本,只有在没有足够的部件让机器保持运转的情况下,机器才处于空闲状态。如果机器生产零件的速度是原来的两倍,但每年生产的零件数量相同,那么每个零件的机器折旧成本保持不变。考虑到这一点,重要的是尽可能使机器吞吐量与部件需求相匹配:



与零件需求相匹配的生产设备



这两点说明3D打印与传统生产方式类似,传统生产方式需要获得正确的生产能力、零件需求和生产计划,以最大限度地降低零件制造成本。在考虑机器利用率和大多数3D打印用户如何采用该技术时,我们得出以下模式,该模式考虑了我们在本文中讨论的所有内容,并显示了3D打印的每个部件成本如何根据制造的部件数量和生产这些部件所需的机器数量而变化:



基于实际利用率的每部件成本



根据上面的图表,我们可以看到,如果我们能使零件需求与机器能力相匹配,成本就可以降到最低。在Blueprint,当我们为客户创建ROI模型时,我们通常将许多部件组合在一起以提高机器利用率。有时,我们会改变一些部件的材料,或者重新设计一个部件,这样它就可以适应较小的建造室。


基于这一点,接下来,你应该怎么做呢?


如果您打算购买一些生产设备,请根据您的零件要求提供实际的制造时间数据,然后计划典型的一周制造时间。这将帮助您创建适合您特定条件的基于利用率的ROI。


机器启动并运行后,监视其利用率。如果较低(低于60%),请找准出现此情况的原因。并调节计划,如果你对零件没有足够的需求,投资于识别零件并将其转变为添加剂;从长远来看,这项投资将为你节省资金。还要考虑更改部件的设计,以缩短构建时间。接3D打印设计方面的培训将减少材料消耗,缩短制造时间,这将提高整体部件经济性。


不管需要进行何种设计更改,不要担心基于有限数量部件的成本计算得出的每个部件的初始成本。请记住,您设法识别并过渡到增材制造的任何多余零件都将导致所有3D打印零件的零件成本降低。通过继续监控您对添加剂制造的使用情况,可以发现,您使用的越多,成本就越低,且您获得的专业知识越多。积极管理您的机器利用率并投资于提高您的劳动力技能将是实现3D打印的有利经济效益的关键。


据悉,LoïcLeMerlus领导了Blueprint算法的开发,这些算法驱动了我们专有的分析工具。他还与我们的许多客户密切合作,分析复杂的数据,了解3D打印可能对他们的业务产生的经济影响。换句话说,他把数字放在炒作的背后。Loic与3D打印行业的用户和供应商合作,拥有超过9年的领先项目来量化技术的影响。


Blueprint是一家3D打印咨询公司,汇集了整个行业超过16年的知识和经验。作为世界领先的3D打印咨询公司,Blueprint定期帮助面向未来的公司实现添加剂的成功。该公司总部设在明尼苏达州的伊甸园草原和英国的米尔福德,对从战略建议到设计优化服务的整个过程提供了独特的、与技术无关的观点。


欲了解更多信息,请访问www.aau.com。如果您想讨论这篇文章或您的3D打印制造策略,aau的团队可以为您提供帮助。





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