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Markforged与您分享3D打印成本”经济学”

导读: 无论是在常规生产过程中,还是在辅助加工操作和定制的最终用途部件方面,3D打印正在逐步进入大众生产领域。 尽管3D打印的价值在生产初期并不会显现出来其优势,但是通过实际的运行计算最终会带来不同的效果。

无论是在常规生产过程中,还是在辅助加工操作和定制的最终用途部件方面,3D打印正在逐步进入大众生产领域。 尽管3D打印的价值在生产初期并不会显现出来其优势,但是通过实际的运行计算最终会带来不同的效果。 这篇文章将通过成本和投资回报率计算来帮助您了解3D打印的经济学。投资回报率(ROI)是一种评估工具,用于计算投资回报百分比。 这也适用于制造技术,以帮助你确定使用3D打印设备后能够为你的生产带来多少收益。 虽然3D打印机的价格可能听起来十分昂贵,但是省去“常规”产品的制造成本,比如日常人员工作成本、原型设计、模具制造成本以及机械使用损耗等,这样的3D打印机仍旧是能够节省成本,值得企业进行投资的。下面,我们通过简单的计算分析来一起了解3D打印机的投资回报率。

确定投资回报率

1、计算3D打印零部件成本

确定3D打印机投资回报率的第一步是计算每个零件的材料成本。 Markforged的Eiger软件具有材料估算功能。 下面我们以一个制动杆零部件样品作为案例教学,如图所示,我使用了13.16立方厘米的Onyx和17.30立方厘米的碳纤维。

Markforged与您分享3D打印成本”经济学”

(摩托车制动杆模型内部视图)

在我们网站的材料版块可以看到每种材料每卷的成本和体积, 依次我们可以计算出每立方厘米的价格。 以Onyx为例,每卷材料当前售价为190美元(800cc),即每立方厘米0.24美元,而碳纤维材料每卷现在售价150美元(约合50cc),即每立方厘米3.00美元,用下面的公式可以确定该部件的材料成本:

(每立方厘米塑料成本*塑料量)+(每立方厘米纤维成本*纤维量)=总成本($ 0.24 / cc * 13.16 cc)+($ 3 / cc * 17.30 cc)= 3.16美元 + 51.90美元= 55.06美元

所以这个制动杆的制作总成本是55.06美元。 对于了解3D打印的人来说,这个成本看起来有一点儿贵。 但详细分析来看,其中大部分是连续碳纤维的成本,也就是说,这个刹车杆的强度可以媲美金属刹车杆。 当然,并不是所有的零部件都需要使用碳纤维才能达到这样的强度,也可以使用高效的光纤布线降低耗材成本和减少打印时间。

此外,Markforged 3D打印机的价值之一还在于其多功能性。使用不同的纤维,你可以实现不同的材料性能。 例如,玻璃纤维可以达到与碳纤维大致相同的强度,但最也会使成品变得更重和更硬。如果不考虑重量只考虑强度,那么玻璃纤维耗材的成本是每立方厘米1.50美元,也是更好的选择。 使用玻璃纤维优化的相同的STL文件,最终成本会有所变化。 像如下的成本计算方式:

(每立方厘米塑料成本*塑料量)+(每立方厘米玻纤成本*玻纤量)=总成本($0.24 /cc * 14.07 cc) + ($1.50/cc * 13.61 cc) = 3.38美元 + 20.42美元 = 23.80美元

使用玻璃纤维进行3D打印,我们可以达到相似的材料强度,并节省31.27美元。 所以确定您想要的零件属性至关重要。 在实际生产过程中应该选择最合适的材料进行生产制造,这将有效帮您降低成本。 不采用碳纤维填充打印零件,同样也可以满足产品所需的强度要求。尽管强度取决于几何形状,但可以使用零件的几何形状和负载条件等优化整个零件的光纤布线,已达到满足强度需求的目的。 例如,如果只需要在一个平面上防止弯曲,则可使用夹芯板替代纤维填充部件。 这些技术可以进一步降低成本,获得坚固,美观和精密的零件。

2、确定替代生产的成本

现在我已经确认使用3D打印零件的最终成本是55.06美元,也可以与其他制造方式的成本进行对比了。 传统制造工艺一般通过数控铣削来制造零件,可通过第三方制造供应商估算零件成本。 零件生产数量小于100个,单个成本是195.95美元;如果数量超过100个,单个成本为117.11美元。加工方式不同,成本价格不同。 例如,通过传统工艺生产模具的初始成本非常高,但是一旦模具确认并进行批量生产,则部件的单个成本将是最小的。

通过比较这两种制造方式,我们立刻可以清楚认识到3D打印是较便宜的选择, 价格相差(每个零件的CNC加工成本与每个零件的印刷成本)为140.89美元。 不过,还有一点儿很重要,3D打印机具有初始设备成本,而CNC加工服务仅以每个零件为基础运行, 这也正是许多工程师和设计师在考量3D打印机制造成本有顾虑的地方。就像CNC加工生产一套产品的仅需要几百美元,而采购Markforged 3D打印机却需要13,499美元。

3、找出盈亏平衡点

将每一个模型、工具或产品交给第三方机械加工,单个零部件能够节省140.89美元,你可以依次推测需要多少零件才能达到“盈亏平衡”,也就是计算要加工多少个零件的成本来抵消机器的成本。例如,您只3D打印单一零件,一套Markforged 3D打印设备将约等于96个零件的成本:

13499美元/140.89美元/个≈96个(零部件)

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