Czy drukowanie alternatywnych procesów odlewania może zmniejszyć koszty pleśni?

1. Problem kosztów z tradycyjnymi formami odlewniczymi: stałe wydatki pogarszają „pułapkę skali”.
Struktura kosztów klasycznych technik odlewania ma dużą funkcję „stałych dominujących kosztów”, a ekonomia tych procesów zależy w dużej mierze od rozkładania kosztów poprzez dużą produkcję skali -. Na przykład koszt rozwoju zestawu motoryzacyjnych form z cylindrem silnika wynosi nawet 2,3 miliona juanów, co stanowi 41% całkowitego kosztu projektu. Projekt odlewania wału korbowego statku musiał mieć cztery naprawy formy z powodu wad projektowych w kanale przepływowym, który kosztował dodatkowe 600 000 juanów i opóźnioną dostawę o 42 dni. Trzy główne problemy sprawiają, że formy są tak drogie:
Koszty materiałów i przetwarzania: W przypadku dużych i skomplikowanych form potrzebujesz specjalnej stali, która jest bardzo solidna, może obsłużyć wysokie temperatury i nie pęka łatwo. Pojedynczy zestaw metalowych form może kosztować od 150 000 do 800 000 juanów. Aby uzyskać bardziej skomplikowane formy strukturalne, koszt może wzrosnąć jeszcze bardziej, ponieważ muszą być wykonane w blokach.
Koszty iteracji i konserwacji: Zmiana formy wymaga całego procesu „debugowania montażu przetwarzania projektowania”, który zwykle wymaga od 3 do 5 iteracji. Opłaty za naprawę formy stanowią 12% całego kosztu projektu odlewania kolumn hydraulicznych z powodu wad projektowych.
Koszty przechowywania i zapasów: Rące i formowanie rdzeni ręcznie jest wymagane dla tradycyjnych pleśni piasku, które kosztują 28% całkowitego kosztu siły roboczej. Zakład ma powierzchnię do magazynowania pleśni około 500 metrów kwadratowych, a utrzymanie go kosztuje 120000 juanów rocznie.
W sytuacjach, gdy istnieje niewielka skala -, wiele różnych rodzajów produkcji, ta koncepcja „ekonomii skali” w ogóle nie działa. Na przykład, gdy firma maszyn wydobywczych tworzy niestandardową obudowę kruszarki, koszt pojedynczej formy przy użyciu tradycyjnych metod może być udostępniana do 23000 juanów . 3 D, z drugiej strony, napędza produkcję bezpośrednio z plików cyfrowych. To obniża koszty pleśni do zera i podnosi zarobki na pojedyncze elementy o 27% w porównaniu z tradycyjną produkcją partii.
2. Teoria niższych kosztów drukowania 3D: przechodzenie od „form fizycznych” do „produkcji cyfrowej”
Technologia drukowania 3D pozbywa się potrzeby form fizycznych poprzez układanie warstw na siebie. Obniża również koszty na trzy sposoby:
Kładki do form dla pleśni: możesz bezpośrednio drukować formy piasku lub żywicy bez konieczności obróbki metalowych form. Na przykład tworzenie kolumny nośnej hydraulicznej z tradycyjnymi metodami kosztuje 580 000 juanów w celu wykonania trzech zestawów metalowych form. Dzięki drukowaniu 3D jedynymi kosztami są amortyzacja materiałów i sprzętu, czyli o 92% mniej niż koszt tradycyjnych pleśni.
Szybkość użycia materiału znacznie wzrosła: podczas procesu formowania tradycyjna pleśń piaskowca straci 15% do 20% piasku, co jest dużą ilością odpadów materialnych. Ale w przypadku cyfrowego krojenia, drukowanie 3D kontroluje ścieżkę sedymentacji cząstek piasku, a szybkość wykorzystania materiału wzrosła do ponad 98%. Prawdziwa światowa ocena projektu łopat turbiny gazowej pokazuje, że formy piasku z drukowaniem 3D oszczędzają 3,2 tony piasku perłowego w porównaniu ze starszymi metodami, a koszt materiałów dla jednego komponentu spadnie o 41%.
Skrócenie cyklu produkcyjnego: Wykonanie tradycyjnego odlewania piasku zajmuje 12 kroków, a technologia drukowania zajmuje od 4 do 8 tygodni . 3} D zmienia sposób tworzenia rzeczy przy użyciu plików projektowych do bezpośredniej kontroli drukowania. Możesz zrobić piasek w mniej niż 24 godziny, a dzięki równoległym drukowaniu komponentu multi - możesz robić od 5 do 10 ton produktów każdego dnia. Studium przypadku projektu osi tranzytowej kolejowej pokazuje, że zajęło to tylko 9 dni od ostatecznego projektu do dostawy pierwszej partii 20 gotowych towarów. Jest to 82% szybciej niż tradycyjne metody i obniża koszty o 63%.
3. „Złoty scenariusz aplikacji” drukowania 3D pod względem ekonomii
Nawet jeśli druk 3D ma przewagę destrukcyjną, jeśli chodzi o koszty pleśni, jego gospodarka jest nadal ograniczona przez trzy główne warunki brzegowe:
Rozmiar partii: Przy tworzeniu wielu prostych odlewów strukturalnych korzyści z klasycznych metod w skali są coraz bardziej jasne. Na przykład tradycyjne odlewanie piasku może szybko wytwarzać płaskie płyty i proste rurki w dużych ilościach za pomocą standardowych form, co sprawia, że ​​koszt każdego elementu jest bardzo niski. Z drugiej strony druk 3D nie wymaga pleśni, ale wydrukowanie każdego kawałka zajmuje dłużej, a koszt materiału jest wyższy niż w przypadku tradycyjnych materiałów piaskowych. Im większy rozmiar partii, tym większy wpływ na akumulację kosztów. W przypadku szorstkich odlewów, które nie wymagają wysokiej precyzji lub jakości powierzchni, tradycyjne metody odlewania są tańsze . 3 Drukowane formy piasku są bardziej dokładne, ale potrzebują specjalnego piasku i spoiwa, aby upewnić się, że druk jest dobry. Koszt materiału to więcej niż zwykłe materiały piaskowe. Gdy uwzględniasz koszty amortyzacji sprzętu, zużycia energii i innych czynników, całkowity koszt jest jeszcze wyższy.
Udostępnianie materiałów: Jeśli chodzi o odlewanie unikalnych materiałów, takich jak wysokie stopy temperatury -, technologia drukowania 3D nadal musi znaleźć sposób na zrównoważenie właściwości materiałów z ich kosztami. Na przykład wykonano ceramiczne materiały do ​​formy piasku, które mogą wytrzymać temperatury do 1600 stopni, ale kosztują ponad trzy razy więcej niż zwykłe materiały piaskowe, co utrudnia ich użycie w dużych branżach.
4. Praktyka przemysłowa: od „wrażliwości kosztów” do „tworzenia wartości”
Przemysł produkcyjny zmienia się z „wrażliwych na koszty” na „tworzenie wartości” dzięki technologii drukowania 3D:
Mała partia dostosowana produkcja Breaks Zakochranie: firma z energii wiatrowej wykorzystuje druk 3D do tworzenia niestandardowych baz wieżowych z „jedną maszyną, jednym typem” i pobiera 15% więcej za produkt. W dziedzinie medycyny spersonalizowana protetyka, ortotyka i inne spersonalizowane produkty mogą być zaprojektowane i dostarczane w ciągu 72 godzin, z błędem dopasowanym mniejszym niż 0,1 mm i oszczędnościami kosztów 60% w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
Innowacje w zakresie badań i rozwoju iteracji: firmy, które produkują silniki samolotów używają formy piasku z drukowaniem 3D, aby szybko tworzyć prototypy komory spalania. Zwiększa to liczbę iteracji projektowych ze średnio 3 do 12 rocznie. Cykl rozwoju nowych obudowa motorycznego pojazdu energetycznego został zmniejszony z 6 miesięcy do 6 tygodni, wykorzystując możliwość rynku.
Zmiana na zieloną produkcję: Technologia formy piasku 3D zmniejsza wpływ na środowisko, obniża produkcję piasku odpadowego o 85% i może poddać recyklingowi i regeneracji 100% materiału. Wykorzystuje również 40% mniej energii niż poprzednie metody i zmniejsza indywidualną emisję węgla o 52%.