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是什么让 3D 打印在中等生产运行中没有竞争力?

几年来,我一直将 3D 打印作为一种爱好,并且一直听说 3D 打印非常适合原型制作,但是一旦超过 10 或 20 件,它就无法与其他技术相比具有成本竞争力。我只是接受这是事实,甚至告诉我通过 3DHubs 和其他市场获得的一些客户同样的事情。

现在我正在创建一个用于转售的项目,并且正在 3D 打印这个案例。因为我一次需要 40 - 50 个箱子,所以我想我会货比三家寻找其他选择。但我刚刚收到了一些关于注塑成型的报价。模具价格(一半的情况)为 15,000 美元,加上 50 件每件 10 美元和 500 件每件 4 美元。即使是后者,模具加生产成本也是\$34/件。我自己 3D 打印同一部件的灯丝成本为 7 美元,而付钱给其他人进行 3D 打印的成本为 28 美元。

请记住,3D 打印允许我即时更改设计并打印我需要的确切数量,而不必担心批量折扣,我现在想知道我是否只是在重复一个常见的误解。 3D 打印对于中等(10-500 件)生产运行真的没有竞争力吗?如果是这样,考虑到 IM 的极高的前期成本,是什么使它没有竞争力?

将“灯丝成本”等同于总成本是企业倒闭的捷径。打印机和维护要花钱,为打印机供电要花钱,打印机在家里或商店占用的空间要花钱,打印机可能正在做的其他工作是在打印机被占用时赔钱......这是一种来自爱好的技巧在商业环境中实际上不流血都是“免费”的心态;许多潜在的企业管理不善的伎俩。
@Ecnerwal 是的,这是真的,但这就是为什么我包括了我为其他人引用的 3D 打印成本,这是灯丝成本的 4 倍。这仍然低于每件注塑成型成本,这就是为什么我觉得这很奇怪。
在您的特定示例中,除非您能找到一个地方以更低的价格制作模具,否则收支平衡会更远一些 - 但是一旦出现,它就会变得非常强大。无需费心将其处理到最精细的细节,在 650 之前的某个地方是收支平衡的(假设每件成本保持在 4 美元)-然后您需要的越多,成本就越低。其他 3D 打印操作的定价模型是否正确尚不得而知(我想您可以订购 100 个零件,看看他们是否在打印了几十个零件后突然想重新谈判,但您可能更愿意运行自己的打印机。)
另请参阅[长期和短期使用的 3D 打印模具技术](https://3dprinting.stackexchange.com/questions/3178/3d-printed-mold-techniques-for-long-and-short-term-usage)

4个回答

一些小型初创公司(主要是 3D 打印公司)实际上将 3D 打印部件用于他们销售的生产打印机。因此,至少在某些情况下,3D 打印部件对于生产产品可能是令人满意的。

话虽如此,其他制造方法(例如注塑成型)目前比 3D 打印具有几个优势。

注塑成型

优点:它可以生产不同尺寸的零件,从小到大(如塑料椅子)。它提供卓越的材料间粘合,只需几秒钟即可生产一个零件,并且可以在一周内生产大量零件(可能数百万)。通常注塑成型通常是完全自动化的,几乎没有移动部件。小细节可以很好地重复,零件可以用许多不同的聚合物制成。

缺点:一些可以通过 3D 打印轻松制造的几何形状(如空心球体)无法使用注塑模具制造。启动成本非常高。一台典型的机器可能要花费数十万到数百万美元。模具型腔的生产成本很高,并且需要在零件中设计注塑件(如顶针槽口)。此外,模具会在两个型腔相交的部分产生边缘线。缺陷故障排除可能非常复杂,生产令人满意的零件的能力取决于热流(可能受天气等因素的影响)。这可能需要气候控制来消除以减少由于翘曲和其他故障而导致的废料。有时需要高级统计数据来测量尺寸并检测发展中的问题,因为它们源于流体热力学问题,而这些问题过于复杂而无法进行演绎故障排除。

一旦 3D 打印有时间进一步发展(如注塑成型),我们可能会看到它越来越多地用于生产零件。

同样对于某些注塑模具,它们通常可以非常大(例如 10 宽 x 15 长 x 12 英尺高),并且与它们生产的零件相比。
此外,我还看到注塑模具每年生产大约 7000 万个零件(每周 24/7 天运行,直到出现故障数周),实际产量约为 2-3%,尽管他们报告说大约 1% 是因为他们说谎。所以这大约是 100 万个报废零件。我认为这是对注塑模具在各州可获得的良品率的一个很好的估计。中国和西欧/北欧可能低于 1%。
我的意思是废料,所以产量 -100

翻译:博士

3D 打印非常适合少量物品,但对于大量物品却很糟糕。这是一个连续的规模,随着数量的增加,3D 打印的缺点变得更加明显。在您的情况下,您似乎在模糊地带跳舞,在那里对于哪种生产方法更好并没有很好的答案。这更多是价格与速度的问题。


有几个因素会限制增材制造技术(在这个答案中我将只讨论 FDM,因为您问的是塑料制品)在大规模制造中的实用性。

时间

与注塑成型相比,3D 打印需要很长时间。一个注塑模具可以在 3 秒内制作72 个塑料瓶盖。虽然我没有消息来源,但我预计类似的项目至少需要 5 分钟才能打印出来。为了平均每秒生产 24 个瓶盖,您需要 7,200 台 3d 打印机不间断地工作。这不考虑...

劳工

每个 3D 打印对象都需要手动从打印床上取下。这需要有人准备好移除物品。可以进行自动打印删除,但目前我还没有将其视为任何机器上的标准选项。注塑模型机可以将零件弹出到盒子中。即使能够移除零件,3d 打印仍然需要额外的劳动力,因为......

质量

注塑件与制造它们的模具一样光滑。虽然即使是模制件也仍然存在故障,但它们相对便宜的生产成本和非常快的生产时间确保了偶尔的故障不会成为问题。另一方面,3D 打印在最终产品中仍然容易发生变化。对于少数项目,使用锉刀、砂光或其他还原制造技术手工完成零件是明智的,但对于许多项目,这很快就会成为负担。此外,考虑到与注塑成型相比生产时间较长,即使是 1 个废弃产品也将导致生产替代品需要很长时间。

带式打印机本身具有自动打印移除功能。 :-)

短版

3d 打印通常是最昂贵的构建方法,主要是因为它需要很长时间才能完成。与其他方法相比,它是迄今为止最慢的。少数可以快速制造零件的机器通常具有非常小的构建量,因此它们仅限于少数零件。与注射成型零件相比,您可以在几秒钟内制造十几个零件,而 3D 打印一两个零件则更接近几个小时。除非流程或流程的技术或理念发生变化,否则 3D 打印将始终委托给小批量生产。

不具体的答案

您在帖子中暗示了一些您没有明确要求我可能会提供帮助的内容。 3D 打印是小规模的,注塑是大规模的,但您已经掩盖了可能值得考虑的中等规模生产方法。如果您想生产小批量 (20-500) 件,您的时间可能会花在研究聚氨酯铸件上。一个模具将运行大约 200-500\$,具体取决于制造商、模具的复杂程度和模具尺寸,每个模具通常适用于大约 20 个零件,然后对于较小尺寸的零件,材料大约为 20-30\$。浇注聚氨酯更吸引人的方面之一是其材料特性与注塑件非常相似,表面光洁度看起来很棒

根据我的经验,我的新零件设计工作流程是 3D 打印一些模型,从修订 0 到您确信应该可以工作的东西,浇注几批聚氨酯以完成功能性现场测试,甚至可能在注射时出售成型侧被设置。第一篇文章的注塑成型至少需要 5-6 周,3D 打印需要几个小时,而浇铸聚氨酯则需要 2-3 周,如果您多付一点钱,则更少。

编辑忘记提及,通过使用浇铸聚氨酯作为中间体,您仍然可以灵活地更改您的设计,而不会导致巨大的模具重新设计成本。由于模具仅适用于大约 20 个零件的修改,因此您可以修改零件并进行更新,而不会产生巨大的重新成型成本。

我喜欢这个答案,因为它直接解决了这样一个事实:即使每个人都说其他方法应该更便宜,但我的经验直接反驳了这一点。不过,我对铸造聚氨酯很好奇。你说它们只适合 20 个零件;然后它会分解并需要一个新的模具吗?如果是这样,那么仅用于模具的零件就是 500 美元 / 20 = 25 美元。我会进一步研究这个并尝试获得一些报价;谢谢。
绝对获得报价 价格可能会有很大差异,具体取决于您与谁交谈,他们使用的流程,当然还有零件的复杂性。根据我的经验,一个模具适合大约 20 个零件,但如果它是一个足够简单的零件,我认为它们可以持续运行更多次。不管数字是多少,模具在那个时候实际上是无用的,它被丢弃了,所以必须制作一个新的模具。模具通常由硅胶制成,因此它们更容易损坏,并且据我所知,不断拉动零件会将它们撕碎。
模具可能只有 20 个零件,但用于铸造模具的母模应该适合铸造多个模具。

盈亏平衡点一直取决于零件。如果目标是根据挤出喷嘴的直径制作棒状或细丝状部件,那么您的挤出机可能非常有竞争力。增材制造已经取得了长足的进步,因此盈亏平衡点可能已经发生了变化。有趣的是,添加剂的一个重要用途是生产工具。

例如,您可以使用 3D 打印部件(带有不粘涂层)从高温 RTV 制作 600 华氏度的硅胶模具。假设您有加热设备,然后可以使用该模具以略低的质量生产数十个零件。由于硅胶是柔性的,它不利于注塑成型的高速/压力。

如果您愿意接受较低的质量(使用灯丝的 3D 打印非常低,所以这可能是肯定的)并且您的注塑成型商愿意使用具有轻微平滑/钻孔后操作的 DMLS 模具,那么您的模具成本可能会显着低于你原来的估计。除非注塑成型商也是添加剂爱好者,否则这种情况很可能不会发生,并且通常必须与设计至少某些 3D 打印部件的人相同。

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