Какова стоимость обслуживания металлических форм для 3D-печати?

一, Стоимость обслуживания оборудования: полные инвестиции от аппаратного обеспечения до программного обеспечения
1. Износ и нагрузка на ключевые детали и амортизация оборудования.
Оборудование для 3D-печати металлом, такое как оборудование для технологий SLM и EBM, очень дорогое. Лучшие модели могут стоить миллионы юаней, а стоимость амортизации составляет большую часть затрат на техническое обслуживание. Например, Platinum BLT-S800 имеет 8 лазеров, высокоточные-зеркала, вакуумные камеры и другие важные детали. Лазеры (срок службы около 20 000 часов) и зеркала (срок службы около 50 000 часов) – две важные детали, которые необходимо регулярно заменять после длительного-временного использования. Тематическое исследование производителя авиационных деталей показывает, что замена основных деталей обходится в 40% ежегодных затрат на обслуживание одного устройства, а замена лазеров — более 60% от общей стоимости всех деталей.

2. Интеллектуальное управление и обслуживание, предотвращающее проблемы до того, как они возникнут.
Компаниям необходимо создать систему профилактического обслуживания, чтобы сократить потери от внезапных сбоев, приводящих к простоям. Например, датчики Интернета вещей могут отслеживать температуру, вибрацию, мощность и другие факторы устройства в режиме реального времени, а алгоритмы искусственного интеллекта могут использовать эти данные, чтобы угадать, когда могут возникнуть проблемы. Некая компания, производящая пресс-формы для автомобилей, после использования этой технологии сократила количество поломок своего оборудования на 35%, а стоимость обслуживания на 20%. Кроме того, развитие систем совместного использования устройств, таких как сеть производства по требованию 3D Systems, облегчило разделение расходов на обслуживание отдельных устройств путем объединения обслуживающего персонала.

3. Обновление программного обеспечения и обеспечение безопасности данных.
Для 3D-печати металлом требуется программное обеспечение для проектирования (например, SolidWorks или Magics) и программное обеспечение для нарезки (например, Autodesk Netfabb). Стоимость лицензирования и обновления этих программ должна быть включена в бюджет на обслуживание. Кейс компании, производящей медицинские имплантаты, показывает, что расходы на обновление программного обеспечения составляют около 15% от всей годовой стоимости обслуживания. Однако после обновления улучшение процесса печати может увеличить расход материала на 10%, что поможет покрыть часть затрат. В то же время затраты на защиту данных (например, зашифрованную передачу и резервное копирование в облаке) также являются неявными затратами, которые нельзя упускать из виду, особенно в областях, где требуется высокий уровень безопасности, например в аэрокосмической отрасли.

2. Стоимость управления материалами: сделать весь процесс от покупки до переработки максимально эффективным.
1. Цена и стабильность цепочки поставок металлического порошка.
Основным материалом, используемым для изготовления форм для 3D-печати, является металлический порошок. На его цену во многом влияют такие факторы, как изменения на рынке сырья, методы производства и критерии чистоты. Например, порошок титанового сплава может стоить в десятки раз дороже, чем обычный пластик. Кроме того, изменения в распределении частиц по размерам и текучести у разных поставщиков могут привести к изменению качества печати. Анализ конкретного проекта изготовления формы для лопаток авиационного двигателя показывает, что подписание долгосрочных-контрактов с поставщиками, фиксирование цен на порошок и оптимизация партий закупок сокращают затраты на материалы на 18 %.

2. Скорость использования порошка и технология его переработки.
Перед переработкой нерасплавленный порошок, используемый в 3D-печати металлом, необходимо просеять, высушить и обработать другими способами. Но повторная переработка вещей сделает частицы крупнее и добавит больше кислорода, что может ухудшить качество печати. Один производитель пресс-форм для автомобильных разъемов использует систему управления порошком с-замкнутым циклом, которая отслеживает состояние порошка в режиме реального времени и автоматически изменяет коэффициент переработки. Это повышает коэффициент использования порошка с 75% до 92% и снижает стоимость материалов для одной формы на 25%. Кроме того, новые способы изготовления порошков, такие как газовое распыление, позволяют делать порошки более сферическими, что снижает разбрызгивание во время печати и делает их еще лучше.

3. Затраты на использование вспомогательного газа и энергии.
Чтобы металл не ржавел, 3D-печать необходимо выполнять в среде инертного газа, например аргона. Стоимость аргона составляет от 5% до 15% от всей стоимости печати, а сколько вы его используете, зависит от процесса печати и от того, насколько хорошо герметизировано оборудование. Изменяя настройки печати, например, делая слои тоньше и увеличивая скорость сканирования, в некоторых проектах пресс-форм из алюминиевого сплава потребление аргона сокращается на 30%. В то же время использование энергосберегающих устройств-, таких как принтеры EBM с системами рекуперации энергии, может помочь снизить расходы на электроэнергию. Тематическое исследование показывает, что стоимость энергопотребления одной формы снижается на 40% по сравнению с традиционным оборудованием.

3. Стоимость оптимизации процесса: бережливое управление от изменения параметров до контроля качества.
1. Поиск оптимальных параметров процесса и затраты на апробацию
На качество и стоимость 3D-печати металлом напрямую влияют такие факторы, как мощность лазера, скорость сканирования и толщина слоя. В начале проекта по изготовлению формы для диска турбины самолета процент отказов при печати достигал 30%, поскольку параметры были установлены неправильно. Каждая проба и ошибка пресс-формы обходятся более чем в 50 000 юаней. Компания сократила расходы на пробы и ошибки до менее чем 5%, используя решения по оптимизации процессов искусственного интеллекта, такие как 3D-решения (рис. 4 Производственная система). В то же время эффективность печати выросла на 20%.

2. Затраты на пост-обработку и автоматизацию обновления
Металлические формы для 3D-печати часто требуют обработки после их изготовления, которая может включать термообработку, прецизионную обработку на станке с ЧПУ и полировку. Эти шаги могут добавить от 15% до 30% к общей стоимости формы. Одна компания, производящая литьевые формы для автомобилей, сократила время, необходимое для изготовления форм, с 72 часов до 24 часов, а также сократила трудозатраты на 60 % за счет добавления автоматизированных линий пост-обработки, таких как пяти-осевые станки с ЧПУ и роботизированные системы полировки. Использование технологий мониторинга на месте-, таких как инфракрасные камеры и датчики ванны расплава, также позволяет сразу обнаружить ошибки печати, что сокращает необходимость доработок после-обработки.

3. Затраты на тестирование и контроль качества
Чтобы проверить качество металлических форм для 3D-печати, вам нужны очень точные инструменты, такие как компьютерная томография и приборы для измерения координат. Эти инструменты составляют от 10% до 20% всех затрат на техническое обслуживание. Цифровая система управления качеством (например, программное обеспечение QMS) была создана для конкретного проекта по изготовлению форм для медицинских имплантатов. Эта система автоматически собирает и анализирует данные обнаружения, что ускоряет процесс на 50%. Статистический контроль процессов (SPC) также снизил процент брака с 2% до 0,5%.

4. Затраты на экологический контроль: инвестиции в соблюдение требований, от поддержания стабильной температуры и влажности до избавления от мусора.
1. Требования к производственной среде и инвестициям в объекты
3D-печать металлом требует очень специфических условий по температуре, влажности и чистоте. Ему также нужны такие вещи, как мастерские с постоянной температурой и влажностью, а также оборудование для очистки воздуха. Компания,-производящая элитные автомобили, провела тематическое исследование и обнаружила, что затраты на экологический контроль в ее мастерской по 3D-печати составляют 12 % от общих годовых затрат на техническое обслуживание. Однако за счет оптимизации планировки цеха (например, за счет использования локальных очистных сооружений) и интеллектуальных систем контроля температуры потребление энергии снизилось на 25%.

2. Избавьтесь от мусора и соблюдайте экологические правила.
Чтобы соблюдать экологические правила, мусор от 3D-печати металлом, такой как нерасплавленный порошок и опорные конструкции, необходимо сортировать и перерабатывать. Один производитель пресс-форм для самолетов создал механизм, позволяющий перерабатывать и повторно использовать 95% металлического порошка и 80% вспомогательных компонентов. Он также сотрудничает с экспертными компаниями по защите окружающей среды, чтобы избавиться от опасных отходов, что снижает расходы на соблюдение требований на 30% каждый год.