คุณคงเคยเห็นวิดีโอแล้ว เลเซอร์เต้นระบำไปบนผงละเอียด และชิ้นส่วนโลหะที่ซับซ้อนและดูเป็นไปไม่ได้ก็ดูเหมือนจะงอกออกมาจากอากาศบางๆ มันดูเหมือนเวทมนตร์ ให้ความรู้สึกเหมือนอนาคต แล้วคุณก็ถามคำถามเดียวที่ทำให้ทุกอย่างพังทลายลงสู่พื้นโลก:
“แล้วมันราคาเท่าไหร่?”
ผมอยู่ในวงการนี้มานานหลายสิบปีแล้ว เห็นเทคโนโลยีรุ่งเรืองและตกต่ำ แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเทคโนโลยีนี้จะทำให้ตกใจกับราคาได้มากไปกว่าเทคโนโลยีนี้ ผู้คนคุ้นเคยกับโลกของการพิมพ์ 3 มิติด้วยพลาสติก ซึ่งเส้นพลาสติกหนึ่งม้วนมีราคาถูกกว่าสเต็กมื้อค่ำเสียอีก พวกเขาเห็นการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะแล้วก็คิดว่ามันเป็นแค่การพิมพ์ 3 มิติแบบขั้นสูง ซึ่งพวกเขาคิดผิดอย่างมหันต์
การถามว่า "การพิมพ์โลหะ 3 มิติแพงแค่ไหน" ก็เหมือนกับการถามว่า "ยานพาหนะแพงแค่ไหน" มอเตอร์ไซค์ก็เป็นยานพาหนะ เช่นเดียวกับรถไฟบรรทุกสินค้า คำตอบขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังพยายามทำ
ก่อนที่เราจะดำดิ่งสู่ห้วงลึกอันมืดมิดและราคาแพง ผมขอตอบคำถามสั้นๆ ที่คุณกำลังมองหาอยู่ ว่าวิธีการนี้เทียบกับวิธีการมาตรฐานของอุตสาหกรรมในการผลิตชิ้นส่วนโลหะเป็นอย่างไร เครื่องจักรซีเอ็นซี?
| ปัจจัย | การพิมพ์โลหะ 3 มิติ (DMLS/SLM) | CNC Machining | คำตัดสินของไคลฟ์ |
|---|---|---|---|
| ค่าเครื่องมือ | $0 | $ 0 - $ 1,000 + | การพิมพ์ 3 มิติชนะ: ไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์หรือจิ๊กแบบกำหนดเอง ชัยชนะอันยิ่งใหญ่สำหรับการผลิตแบบครั้งเดียวและต้นแบบ |
| ค่าติดตั้ง | จุดสูง | ปานกลางถึงสูง | เครื่องจักรกลชนะ (เล็กน้อย): การตั้งค่าเครื่องจักรสำหรับชิ้นส่วนง่ายๆ จะเร็วกว่าการเตรียมการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้เวลานานหลายชั่วโมง |
| ราคาต่อ 1 ชิ้น | สูงมาก | จุดสูง | ชัยชนะของเครื่องจักร: สำหรับลูกบาศก์ธรรมดา การกลึงจะมีราคาถูกกว่ามาก สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ "เป็นไปไม่ได้" การพิมพ์ 3 มิติเป็นทางเลือกเดียว |
| ราคาต่อ 10 ชิ้น | สูงมาก | ปานกลาง | ชัยชนะของเครื่องจักร: เศรษฐศาสตร์ของ CNC จะดีขึ้นเมื่อมีปริมาณมากขึ้น และเร็วกว่าการพิมพ์ 3 มิติมาก |
| ราคาต่อ 1,000 ชิ้น | เกี่ยวกับดาราศาสตร์ | ต่ำ | เครื่องจักรกลชนะ (อย่างเด็ดขาด): การพิมพ์ 3 มิติไม่ใช่เครื่องมือสำหรับการผลิตชิ้นส่วนธรรมดาจำนวนมาก จบ. |
| ขยะวัสดุ | ต่ำมาก | จุดสูง | การพิมพ์ 3 มิติชนะ: มันเป็นกระบวนการแบบเติมแต่ง คุณใช้เฉพาะวัสดุที่ต้องการ (รวมถึงส่วนรองรับ) การตัดเฉือนอาจทำให้สิ้นเปลืองบล็อกตันไป 80-90% |
| ความซับซ้อนทางเรขาคณิต | แทบไม่มีขีดจำกัด | ถูก จำกัด | การพิมพ์ 3 มิติได้รับชัยชนะ (อย่างเด็ดขาด): ช่องทางภายใน รูปทรงอินทรีย์ และโครงสร้างตาข่ายคือสิ่งที่การพิมพ์ 3 มิติมีคุณค่าอย่างยิ่ง |
ตารางนี้ช่วยให้คุณเห็นภาพรวมคร่าวๆ แต่ไม่ได้บอกเล่าเรื่องราวทั้งหมด เพื่อที่จะเข้าใจต้นทุนอย่างแท้จริง คุณต้องเข้าใจ DNA ของเทคโนโลยีนี้เสียก่อน เราจะคำนวณต้นทุนของชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติชิ้นเดียวตั้งแต่ต้น โดยเริ่มจากตัวเครื่องเอง
ปัจจัยต้นทุนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคืออะไร? เครื่องพิมพ์
เมื่อคุณขอใบเสนอราคาชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติ คุณไม่ได้แค่จ่ายเงินค่าผงโลหะและค่าไฟฟ้าเท่านั้น แต่คุณกำลังเช่าเวลาเพื่อใช้กับเครื่องจักร ซึ่งถือเป็นการลงทุนมหาศาล นี่คือปัจจัยสำคัญที่สุด และเป็นปัจจัยที่คนส่วนใหญ่ไม่เข้าใจ
เครื่องพิมพ์ 3 มิติโลหะระดับมืออาชีพมีราคาเท่าไรกันแน่?
ขอพูดกันตรงๆ เลยนะ เราไม่ได้พูดถึงเครื่องตั้งโต๊ะ ไม่มีเครื่องพิมพ์ 3 มิติโลหะแบบ “มือสมัครเล่น” ที่สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความหนาแน่น แข็งแรง และใช้งานได้จริง หลักการฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งก็คือการหลอมโลหะด้วยเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้นั้น ต้องใช้ความพยายามอย่างมาก เครื่องจักรเหล่านี้เป็นเครื่องจักรระดับอุตสาหกรรมที่จริงจัง
มาดูเทคโนโลยีหลักและราคาของพวกมันกัน
- ไดเร็กต์ เมทัล การเผาด้วยเลเซอร์ (DMLS) / การหลอมละลายด้วยเลเซอร์แบบเลือกจุด (SLM): นี่เป็นเทคโนโลยีที่พบเห็นได้ทั่วไปที่สุด ซึ่งคุณอาจเคยเห็น เลเซอร์กำลังสูง (ตั้งแต่ 400 วัตต์ไปจนถึงเลเซอร์หลายตัวขนาด 1,000 วัตต์) จะสแกนผ่านชั้นผงโลหะละเอียด หลอมและหลอมรวมเป็นชั้นๆ เครื่องจักรเหล่านี้ ตั้งแต่ ทีผู้ผลิตระดับโลก เช่น EOS, SLM Solutions และ 3D Systems ถือเป็นบริษัทแม่ของอุตสาหกรรม
- ราคาเริ่มต้น: เครื่องเลเซอร์ตัวเดียวขนาดเล็กจะเริ่มต้นประมาณ $ ถึง $ 400,000 600,000.
- ราคากลาง/ราคาผลิต: ระบบเลเซอร์หลายตัวขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อปริมาณงานที่สูงขึ้นอาจมีต้นทุนที่ต่ำ $ ถึง $ 800,000 2,500,000.
- “ส่วนพิเศษ”: ราคานี้มักไม่รวมอุปกรณ์ต่อพ่วงที่จำเป็น เช่น สถานีร่อนผง สถานีกำจัดผง หรือเครื่องดูดฝุ่นเฉพาะทางที่จำเป็นสำหรับการทำความสะอาดเครื่อง ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายอื่นๆ ได้ $ ถึง $ 50,000 150,000.
- เครื่องผูกเจ็ทติ้ง: กระบวนการนี้ทำงานแตกต่างออกไปและกำลังได้รับความนิยมอย่างมาก แทนที่จะใช้เลเซอร์ หัวพิมพ์จะเคลือบสารยึดเกาะชนิดของเหลวลงบนฐานผงโลหะ ยึดอนุภาคเข้าด้วยกันทีละชั้น จนกลายเป็นชิ้นส่วน “สีเขียว” จากนั้นชิ้นส่วนสีเขียวนี้จะถูกนำไปเผาในเตาเผาเพื่อเผาสารยึดเกาะ และอนุภาคโลหะจะถูกหลอมรวม (หลอมละลาย) ให้เป็นวัตถุแข็งและหนาแน่น
- ราคาระบบ: ระบบที่สมบูรณ์จากบริษัทอย่าง Desktop Metal หรือ HP ประกอบด้วยเครื่องพิมพ์ สถานีกำจัดผง และเตาเผาอุณหภูมิสูง โดยทั่วไปแล้ว การลงทุนทั้งหมดจะอยู่ที่ประมาณ $ 500,000 ถึง $ 1,000,000 +. มันเร็วกว่าสำหรับ การผลิตเป็นกลุ่ม แต่ก็มีความซับซ้อนของตัวเอง
- การอัดรีดวัสดุ (การสะสมโลหะที่ผูกมัด – BMD): นี่คือเทคโนโลยีที่ “เข้าถึงได้ง่าย” ที่สุด บุกเบิกโดยบริษัทอย่าง Desktop Metal ด้วยระบบ Studio System ทำงานคล้ายกับเครื่องพิมพ์ FDM ทั่วไป โดยจะอัดแท่งหรือเส้นใยที่ทำจากผงโลหะที่ยึดติดกันด้วยสารยึดเกาะโพลิเมอร์ชนิดขี้ผึ้ง จากนั้นชิ้นส่วน “สีเขียว” ที่พิมพ์แล้วจะถูกนำไปผ่านกระบวนการถอดพันธะเพื่อกำจัดขี้ผึ้งออก และสุดท้ายจะถูกนำไปเข้าเตาเผาเพื่อเผาผนึก
- ราคาระบบ: แม้จะมีราคาถูกกว่า DMLS มาก แต่ก็ยังถือเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า ระบบสามส่วน (เครื่องพิมพ์ เครื่องลอกกาว และเตาเผา) มีราคาประมาณ $ ถึง $ 150,000 250,000.
ดังนั้น เมื่อสำนักงานบริการลงทุน 1 ล้านดอลลาร์ในระบบ DMLS พวกเขาจำเป็นต้องสร้างรายได้จากระบบนั้น อัตราค่าจ้างรายชั่วโมงสำหรับงานพิมพ์คำนวณจากค่างวดของเครื่องพิมพ์ ครอบคลุมสัญญาบำรุงรักษา (ซึ่งอาจสูงถึง 50 ดอลลาร์ต่อปี) และในที่สุดก็ทำกำไรได้ คุณกำลังจ่ายเงินส่วนหนึ่งจากการลงทุนมหาศาลนี้
ทำไมฉันถึงซื้อเครื่องพิมพ์โลหะราคาถูกกว่านี้ไม่ได้?
ผมได้รับคำถามนี้บ่อยมาก "ผมเห็นเครื่องราคา 50,000 ดอลลาร์ออนไลน์" ระวังให้มาก ๆ นะครับ ความแตกต่างระหว่างเครื่องราคา 50 ดอลลาร์กับเครื่องราคา 1 ล้านดอลลาร์ไม่ใช่คุณสมบัติ แต่มันคือฟิสิกส์และความปลอดภัย
การหลอมผงโลหะด้วยเลเซอร์ถือเป็นอันตรายอย่างยิ่ง
- ความเสี่ยงจากการระเบิด: ผงโลหะละเอียด โดยเฉพาะผงโลหะที่มีปฏิกิริยา เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียม ระเบิดห้องประกอบของเครื่องจักรระดับมืออาชีพจะถูกเติมด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอนหรือไนโตรเจน เพื่อแทนที่ออกซิเจนและป้องกันการระเบิด ระบบนี้ต้องใช้เซ็นเซอร์ที่ซับซ้อน ระบบหมุนเวียน และระบบล็อคนิรภัย ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่ไม่สามารถต่อรองได้และมีราคาแพง
- กำลังเลเซอร์และอุปกรณ์ออปติก: คุณต้องมีพลังงานที่มุ่งเน้นจำนวนมหาศาลเพื่อให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ เหล็กหลอม หรือไทเทเนียม ซึ่งต้องใช้เลเซอร์คุณภาพสูง เสถียร และมีคุณภาพระดับอุตสาหกรรม รวมถึงอุปกรณ์ออปติก (เลนส์และกระจก) ที่แม่นยำอย่างเหลือเชื่อเพื่อกำหนดทิศทางลำแสง ส่วนประกอบเหล่านี้มีราคาไม่ถูก
- การควบคุมกระบวนการ: เครื่องจักรระดับมืออาชีพ มีเซ็นเซอร์มากมายที่คอยตรวจสอบระดับออกซิเจน การไหลของก๊าซ อุณหภูมิแผ่นพิมพ์ และกำลังเลเซอร์แบบเรียลไทม์ การเบี่ยงเบนใดๆ อาจทำให้การพิมพ์หลายวันเสียหาย หรือที่แย่กว่านั้นคืออาจก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยได้ ระบบควบคุมแบบวงปิดนี้เป็นส่วนสำคัญของต้นทุน
ราคาถูก เครื่องตัด ในระบบสำคัญเหล่านี้ ผลลัพธ์ที่ได้มักจะเป็นชิ้นส่วนที่มีความหนาแน่นต่ำ คุณสมบัติเชิงกลที่ย่ำแย่ และกระบวนการที่ไม่น่าเชื่อถือและไม่ปลอดภัย ในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ คุณจะได้รับสิ่งที่คุณจ่ายไปอย่างแท้จริง และสิ่งที่คุณจ่ายไปคือการรับประกันกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ปลอดภัยและทำซ้ำได้
แล้ว “หมึก” ล่ะ? ต้นทุนของผงโลหะ
หากเครื่องเป็นแรงกระแทกแรก วัสดุจะเป็นแรงกระแทกที่สอง ในการพิมพ์พลาสติกแบบ FDM ม้วน PLA คุณภาพสูง 1 กิโลกรัมมีราคาประมาณ 25 ดอลลาร์ ในการพิมพ์โลหะแบบ DMLS ม้วน PLA 1 กิโลกรัม ราคาถูกที่สุด ผงเหล็กจะทำให้คุณมีราคาแพงกว่าสองเท่า และโลหะผสมระดับไฮเอนด์ก็อาจมีราคาสูงลิ่ว
เหตุใดผงโลหะจึงมีราคาแพงกว่าแท่งโลหะชนิดเดียวกันมากนัก?
นี่เป็นคำถามที่ดีมาก คุณสามารถซื้อ 316L ดิบหนึ่งกิโลกรัมได้ เหล็กกล้าไร้สนิม ในราคาเพียงไม่กี่ดอลลาร์ แล้วทำไมผงแป้งถึงมีราคา 50-100 ดอลลาร์ คำตอบอยู่ที่กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและใช้พลังงานสูงที่เรียกว่า การทำให้เป็นละออง.
ลองนึกภาพว่าคุณกำลังพยายามเปลี่ยนแท่งเหล็กให้กลายเป็นกลุ่มละอองขนาดเล็กที่มีลักษณะทรงกลมสมบูรณ์แบบ นั่นคือหลักการพื้นฐานของการทำให้เป็นละออง วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ การทำให้เป็นละอองแก๊ส:
- เบ้าหลอมโลหะหลอมเหลวจะถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่แม่นยำ
- โลหะหลอมเหลวจะถูกเทผ่านหัวฉีดพิเศษ
- เมื่อไหลออกจากหัวฉีด กระแสโลหะเหลวจะถูกพ่นด้วยก๊าซเฉื่อยที่มีแรงดันสูง (เช่น อาร์กอนหรือไนโตรเจน)
- การระเบิดอันรุนแรงนี้ทำลายกระแสน้ำที่หลอมละลายให้กลายเป็นละอองน้ำเล็กๆ นับพันล้านหยด
- แรงตึงผิวดึงหยดของเหลวเหล่านี้ให้กลายเป็นทรงกลมที่เกือบสมบูรณ์แบบในขณะที่ลอยผ่านหอหล่อเย็น
- พวกมันแข็งตัวระหว่างบินและตกลงสู่ก้นทะเลเป็นผงละเอียด
กระบวนการนี้ควบคุมได้ยากอย่างยิ่ง ผงหมึกต้องมีคุณสมบัติสำคัญสองประการเพื่อให้เหมาะกับการพิมพ์ 3 มิติ:
- ความกลมสูง: อนุภาคต้องกลมที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทรงกลมจะไหลเหมือนของเหลวและเกาะตัวกันอย่างหนาแน่นและคาดเดาได้บนแผ่นสร้าง อนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอและมีลักษณะหยักจะไหลได้ไม่ดีนักและอาจนำไปสู่ช่องว่างและ การพิมพ์ล้มเหลว.
- การกระจายขนาดอนุภาคเฉพาะ (PSD): ผงสีไม่ควรมีขนาดใดๆ ก็ได้ ต้องมีช่วงความหนาที่เฉพาะเจาะจงมาก โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 15 ถึง 45 ไมครอน (เส้นผมของมนุษย์มีความหนาประมาณ 70 ไมครอน) หากมีขนาดใหญ่เกินไป จะไม่สามารถสร้างรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ได้ หากมีขนาดเล็กเกินไป ผงสีจะไหลได้ไม่ดีและอาจมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยมากขึ้น
หลังจากการทำให้เป็นละออง ผงจะถูกร่อนหลายครั้งเพื่อแยก PSD ที่ต้องการ ทั้งหมดนี้ ทั้งอุณหภูมิสูง ปริมาณก๊าซเฉื่อยมหาศาล เครื่องจักรที่ซับซ้อน และการควบคุมคุณภาพที่แม่นยำ ล้วนเพิ่มต้นทุนมหาศาล
นอกจากนี้สำหรับการใช้งานใน การบินและอวกาศ และทางการแพทย์ ผงทุกชุดต้องผ่านการวิเคราะห์ทางเคมีและรับรองมาตรฐานที่เข้มงวด “ประวัติ” ของเอกสารประกอบนี้ยิ่งทำให้ราคาสุดท้ายสูงขึ้นไปอีก
คุณสามารถให้ตัวเลขจริงเกี่ยวกับต้นทุนผงให้ฉันได้ไหม?
แน่นอนครับ ราคานี้เป็นราคาตลาดคร่าวๆ และอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับซัพพลายเออร์และปริมาณ แต่ราคาเหล่านี้จะช่วยให้คุณเห็นภาพชัดเจนขึ้น
| วัสดุ | ต้นทุนโดยประมาณต่อกิโลกรัม | บันทึกของไคลฟ์ |
|---|---|---|
| เหล็กกล้าไร้สนิม (316 ลิตร) | $ 50 - $ 120 | ม้าใช้งาน, “PLA” ของการพิมพ์โลหะ โลก ค่อนข้างถูกและพิมพ์ง่าย |
| เหล็กกล้าเครื่องมือ (H13) | $ 80 - $ 150 | ใช้สำหรับทำเครื่องมือ แม่พิมพ์ และชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูง |
| อะลูมิเนียม (AlSi10Mg) | $ 80 - $ 200 | น้ำหนักเบาแต่ควบคุมยาก ตอบสนองไวและต้องควบคุมพารามิเตอร์อย่างระมัดระวัง |
| อินโคเนล (IN718) | $ 200 - $ 400 | ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นนิกเกิล คงความแข็งแรงแม้ในอุณหภูมิสูง ใช้ในเครื่องยนต์เจ็ทและจรวด |
| ไททาเนียม (Ti6Al4V) | $ 300 - $ 550 | นวัตกรรมล้ำค่าด้านอวกาศและการแพทย์ อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักอันน่าทึ่ง เข้ากันได้ทางชีวภาพ แต่มีราคาแพงและไวต่อปฏิกิริยา |
| ทองแดง (Cu บริสุทธิ์ / GRCop) | $ 250 - $ 500 | พิมพ์ยากมากเนื่องจากมีค่าการสะท้อนแสงสูง (สะท้อนพลังงานเลเซอร์) ใช้สำหรับ การจัดการความร้อน เช่น แผงระบายความร้อน. |
ดังนั้น หากชิ้นส่วนของคุณมีน้ำหนัก 200 กรัม ต้นทุนวัตถุดิบไททาเนียมเพียงอย่างเดียวอาจอยู่ที่ 60-100 ดอลลาร์ก่อน เครื่องจักรก็หมุนด้วย บน
ต้นทุน “สิ้นเปลือง” ที่ซ่อนอยู่คืออะไร?
เครื่องจักรและดินปืนเป็นสองสิ่งที่สำคัญ แต่ยังมีค่าใช้จ่ายอื่นๆ ที่ต้องเสียไปนับพันเหรียญซึ่งรวมอยู่ในอัตราค่าจ้างรายชั่วโมงของ บริการการพิมพ์ร้านค้ามืออาชีพจะต้องคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้จึงจะสามารถดำเนินธุรกิจต่อไปได้
มันไม่ใช่แค่ "กดพิมพ์แล้วเดินจากไป" ใช่ไหม?
นี่เป็นความเชื่อที่อันตรายที่สุด การใช้งานเครื่องพิมพ์โลหะ 3 มิตินั้นเหมือนกับการเป็นนักบินในห้องนักบินมากกว่าการเป็นมือสมัครเล่นที่กำลังกดปุ่ม "Go" เนื่องจากมีต้นทุนสิ้นเปลืองจำนวนมากที่ยังคงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง
- ก๊าซเฉื่อย: อาร์กอนหรือไนโตรเจนที่เราพูดถึงน่ะเหรอ? มันไม่ใช่แบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง เครื่องจะกินแก๊สนี้อย่างต่อเนื่องระหว่างการพิมพ์เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมที่บริสุทธิ์และปราศจากออกซิเจน การพิมพ์ขนาดใหญ่เพียงครั้งเดียวอาจใช้แก๊สถังใหญ่หลายถัง ซึ่งราคาถังละ 100-300 ดอลลาร์ ถือเป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่สูงทีเดียว
- ไฟฟ้า: เครื่อง DMLS ใช้พลังงานมาก เนื่องจากมีเลเซอร์กำลังสูง เครื่องทำความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิห้องพิมพ์ให้สูง (เพื่อลดความเครียด) และเครื่องทำความเย็นเพื่อระบายความร้อนให้กับส่วนประกอบสำคัญ การพิมพ์ 48 ชั่วโมงใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งมักจะใช้วงจรไฟฟ้าเฉพาะทางที่มีกระแสไฟฟ้าสูงในอุตสาหกรรม
- ตัวกรอง: ก๊าซเฉื่อยในห้องจะถูกหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องผ่านชุดตัวกรองเพื่อกำจัดเขม่าและละอองที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหลอมละลาย ตัวกรองเหล่านี้ไม่ใช่ตัวกรองอากาศธรรมดา แต่เป็นไส้กรองแบบพิเศษที่มีราคาแพง มีอายุการใช้งานจำกัดและต้องเปลี่ยนเป็นประจำ ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายหลายพันดอลลาร์ต่อปี
- สร้างแผ่น: ชิ้นส่วนต่างๆ ถูกเชื่อมติดกับแผ่นโลหะหนาที่ผ่านการเจียรอย่างแม่นยำ แผ่นโลหะเหล่านี้มีราคาแพง (ราคาแผ่นละหลายร้อยถึงหลายพันดอลลาร์) และมีอายุการใช้งานจำกัด เมื่อนำชิ้นส่วนออก ชิ้นส่วนเหล่านี้อาจถูกตัดออก และอาจบิดงอได้เมื่อเวลาผ่านไป จนต้องขัดผิวใหม่หรือทิ้งไป
นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของต้นทุนการดำเนินงาน เรายังไม่ได้พูดถึงสิ่งที่สิ้นเปลืองที่สุด นั่นคือ แรงงานที่มีทักษะ
ตอนนี้เราได้วางรากฐานเรียบร้อยแล้ว คุณเข้าใจถึงต้นทุนมหาศาลของฮาร์ดแวร์ ราคาผงพิเศษที่สูงอย่างน่าประหลาดใจ และต้นทุนสิ้นเปลืองที่ซ่อนอยู่จากการแค่ทำให้เครื่องทำงานได้ แต่นี่เป็นเพียงครึ่งหนึ่งของเรื่องราวเท่านั้น การตกแต่งงานพิมพ์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการเดินทาง ต่อไป เราจะเจาะลึกเข้าไปในโลกของกระบวนการหลังการพิมพ์ ซึ่งเป็นที่ที่แรงงานและต้นทุนส่วนใหญ่ต้องแบกรับอย่างแท้จริง
ต้นทุนแรงงานทั้งหมดมาจากไหน? หลังการประมวลผล
คุณทำได้แล้ว เลเซอร์เต้นระบำ เครื่องทำงานเสียงฮัมมา 36 ชั่วโมงแล้ว และชิ้นส่วนของคุณก็พิมพ์เสร็จแล้ว แค่เปิดประตู คว้ามัน แล้วก็เดินจากไปได้เลย ใช่ไหม?
ผิด ผิดอย่างเหลือเชื่อ
ชิ้นส่วนภายในเครื่องไม่ใช่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เป็นเพียงชิ้นส่วนดิบที่เชื่อมติดกับแผ่นเหล็กหนา ฝังอยู่ในกองผงกึ่งเผา และเต็มไปด้วยโครงสร้างรองรับ การเปลี่ยนงานพิมพ์ดิบนี้ให้เป็นชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริงเป็นกระบวนการที่ต้องใช้แรงงานจำนวนมาก ซึ่งมักใช้เวลานานกว่าและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าตัวงานพิมพ์เสียอีก นี่คือกระบวนการหลังการพิมพ์ ซึ่งเป็นส่วนที่แฝงไปด้วยต้นทุนที่ซ่อนเร้นอย่างแท้จริง
ขั้นตอนที่ 1: กระบวนการ Breakout และ Depowdering คืออะไร?
ก่อนอื่นเราต้องนำส่วนนั้นออกมา
- เย็นลง: ห้องพิมพ์และฐานพิมพ์ผงทั้งหมดถูกรักษาให้อยู่ในอุณหภูมิสูง (โดยทั่วไปคือ 100-200°C) ตลอดระยะเวลาการพิมพ์ ผงทั้งหมดต้องค่อยๆ เย็นลงเป็นเวลาหลายชั่วโมง การเร่งรีบอาจทำให้ชิ้นงานบิดเบี้ยวหรือแตกร้าวได้
- การขุด: ผู้ปฏิบัติงานมักสวมอุปกรณ์ป้องกันภัยส่วนบุคคล (PPE) เคลื่อนย้ายถังบรรจุทั้งหมดไปยังสถานีกำจัดผงแยกต่างหากอย่างระมัดระวัง พวกเขาใช้เครื่องดูดฝุ่นชนิดพิเศษที่ไม่ก่อให้เกิดประกายไฟและแปรงขนนุ่มเพื่อขุดชิ้นส่วนออกจากผงโดยรอบอย่างระมัดระวัง เปรียบเสมือนการขุดค้นทางโบราณคดีที่ละเอียดอ่อน
- การกู้คืนผง: นี่ไม่ใช่แค่ของเสีย ผงที่ไม่ได้ใช้เหล่านี้มีค่ามหาศาล จะถูกดูดเข้าไปในภาชนะที่ปิดสนิท จากนั้นจึงนำไปผ่านเครื่องร่อนอัตโนมัติเพื่อกรองเอาเศษผงหรือสิ่งปนเปื้อนขนาดใหญ่ออก ก่อนที่จะนำไปผสมกับผงบริสุทธิ์และนำกลับมาใช้ใหม่ กระบวนการรีไซเคิลนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมต้นทุน
ขั้นตอนแรกสุดนี้อาจใช้เวลาตั้งแต่ 30 นาทีสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก ไปจนถึงหลายชั่วโมงสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน ซึ่งถือเป็นเวลาของช่างเทคนิคผู้เชี่ยวชาญที่คุณต้องจ่าย
ขั้นตอนที่ 2: ชิ้นส่วนจะถูกถอดออกจากแผ่นสร้างอย่างไร?
ชิ้นส่วนที่คุณขุดขึ้นมานั้นไม่ฟรีหรอก มันถูกเชื่อมติดกับแผ่นเหล็กหนาครึ่งนิ้ว คุณไม่สามารถหักมันออกได้ง่ายๆ มีสองวิธีหลักในการถอดมันออก
- Wire EDM (การกัดด้วยไฟฟ้า): นี่เป็นวิธีที่ได้รับความนิยมและมีความแม่นยำสูง แผ่นสร้างทั้งหมดพร้อมชิ้นส่วนของคุณจะถูกจุ่มลงในถังของเหลวไดอิเล็กทริก จากนั้นลวดทองเหลืองบางๆ ที่มีประจุไฟฟ้าจะถูกป้อนผ่านฐานของชิ้นส่วนเหนือแผ่น ลวดนี้ใช้ประกายไฟกัดกร่อนโครงสร้างรองรับโลหะ ตัด ชิ้นส่วนที่ปราศจากรอยต่อด้วยความแม่นยำสูงสุดและพื้นผิวที่สวยงามนี่เป็นกระบวนการที่ช้าและต้องใช้เครื่องจักรที่มีราคาแพงมาก (100 เหรียญขึ้นไป)
- เลื่อยสายพาน: สำหรับชิ้นส่วนที่มีความสำคัญน้อยกว่าหรือวัสดุที่แข็งกว่า จะใช้เลื่อยสายพานตัดโลหะ ผู้ปฏิบัติงานจะจับแผ่นโลหะอย่างระมัดระวังและนำใบเลื่อยไปตัดผ่านส่วนรองรับด้วยมือ วิธีนี้เร็วกว่าแต่แม่นยำน้อยกว่า และมีความเสี่ยงสูงที่จะทำให้ชิ้นส่วนเสียหายหากผู้ปฏิบัติงานไม่ระมัดระวัง
ขั้นตอนนี้เพียงขั้นตอนเดียวก็สามารถเพิ่มเวลาการทำงานของเครื่องจักรและผู้ปฏิบัติงานได้ 1-3 ชั่วโมง
ขั้นตอนที่ 3: เหตุใดการคลายความเครียดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง?
นี่เป็นขั้นตอนที่หลายๆ คนไม่รู้ด้วยซ้ำว่ามีอยู่ แต่ถือได้ว่าเป็นขั้นตอนหลังการประมวลผลที่สำคัญที่สุดในการสร้างชิ้นส่วนที่มีเสถียรภาพและใช้งานได้
ลองนึกถึงกระบวนการพิมพ์: จุดโลหะเล็กๆ ถูกทำให้ร้อนจากอุณหภูมิห้องจนถึง จุดหลอมเหลว (สูงกว่า 1400°C สำหรับเหล็ก) จากนั้นก็เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วภายในเสี้ยววินาที ซึ่งเกิดขึ้นหลายล้านครั้ง การให้ความร้อนและเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วนี้ก่อให้เกิดแรงกดดันภายในมหาศาลต่อโครงสร้างผลึกของวัสดุ
หากคุณตัดชิ้นส่วนที่มีแรงเค้นภายในสูงออกจากแผ่นพิมพ์โดยไม่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนก่อน ชิ้นส่วนอาจบิดงอ งอ หรือม้วนงอเหมือนมันฝรั่งทอดกรอบ เนื่องจากแรงเค้นเหล่านี้ถูกปลดปล่อยออกมาอย่างไม่สม่ำเสมอ โครงสร้างรองรับไม่ได้มีไว้เพียงเพื่อรองรับส่วนที่ยื่นออกมาเท่านั้น แต่มีหน้าที่เป็นฐานยึด ยึดชิ้นส่วนให้อยู่กับที่และต้านทานแรงบิดงอเหล่านี้ในระหว่างการพิมพ์
เพื่อขจัดความเครียดเหล่านี้ ชิ้นส่วน (มักจะยังอยู่บนแผ่นสร้าง) จะต้องผ่านกระบวนการ วงจรการคลายเครียด.
- มันถูกวางไว้ภายในเตาเผาบรรยากาศเฉื่อยที่ผ่านการปรับเทียบแล้ว
- เตาเผาจะค่อยๆ เพิ่มอุณหภูมิขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด (เช่น ประมาณ 650°C สำหรับสแตนเลส) ซึ่งต่ำกว่ามาก จุดหลอมเหลว.
- มันจะ “แช่” ที่อุณหภูมินี้เป็นเวลาหลายชั่วโมง ซึ่งทำให้อะตอมในโครงตาข่ายผลึกของโลหะมีพลังงานเพียงพอที่จะจัดเรียงตัวใหม่เข้าสู่สถานะที่ผ่อนคลายและมีพลังงานต่ำกว่า
- จากนั้นเตาจะเย็นลงอย่างช้าๆ ในเวลาอีกหลายชั่วโมง
กระบวนการทั้งหมดนี้อาจใช้เวลา 8 ถึง 24 ชั่วโมง ถือเป็นอุปกรณ์ราคาแพงอีกชิ้นหนึ่ง และเป็นการเสียเวลาอย่างมากที่เพิ่มต้นทุนขั้นสุดท้าย การข้ามขั้นตอนนี้ถือเป็นการละเลยการปฏิบัติงานของส่วนประกอบโครงสร้างใดๆ
ขั้นตอนที่ 4: ฉันจำเป็นต้องมีโครงสร้างรองรับทั้งหมดนี้จริงหรือ?
ใช่ คุณทำได้ และการถอดออกเป็นสาเหตุหลักของต้นทุนแรงงาน ตัวรองรับในการพิมพ์โลหะ 3 มิติทำหน้าที่สองอย่าง:
- ส่วนรองรับยื่น: เช่นเดียวกับการพิมพ์พลาสติก พวกมันรองรับพื้นผิวที่มีมุมโดยทั่วไปมากกว่า 45 องศาจากแนวตั้ง
- ยึดส่วน: ตามที่เราเพิ่งพูดคุยกันไป สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อการนำความร้อนออกจากชิ้นส่วนและยึดชิ้นส่วนไว้กับแรงที่ทำให้บิดเบี้ยว
ตัวรองรับเหล่านี้ทำจากโลหะแข็ง เชื่อมติดกับชิ้นส่วน การถอดออกต้องใช้แรงงานคนและต้องใช้ทักษะสูง
- เครื่องมือช่าง: ช่างเทคนิคใช้คีม กรรไกรตัดโลหะ เครื่องเจียร และตะไบมือชนิดพิเศษร่วมกันเพื่อหักและเจียรโครงสร้างรองรับออก
- เครื่องจักรกล: สำหรับพื้นผิวสำคัญที่มีฐานรองรับติดอยู่ วิธีเดียวที่จะได้ผิวสำเร็จที่เรียบเนียนและแม่นยำอย่างสมบูรณ์แบบคือการกลึง ชิ้นส่วนอาจถูกตั้งค่าใน โรงงานซีเอ็นซี เพียงเพื่อจะโกนออกไปสักสองสามพันนิ้วจากจุดที่เคยเป็นจุดรองรับ
การถอดส่วนรองรับออกอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งมีร่องภายใน ทุกนาทีที่ช่างเทคนิคกำลังเจียรหรือตะไบชิ้นส่วนของคุณ เท่ากับเป็นนาทีที่คุณต้องจ่าย
ขั้นตอนที่ 5: เราจะบรรลุพื้นผิวขั้นสุดท้ายและความคลาดเคลื่อนได้อย่างไร
พื้นผิวดิบของชิ้นส่วน DMLS จะหยาบคล้ายกระดาษทรายละเอียด มีความหยาบ (Ra) ประมาณ 10-15 ไมครอน ไม่เหมาะสำหรับการปิดผนึกพื้นผิว รูลูกปืน หรือการใช้งานใดๆ ที่ต้องการผิวเรียบ
ยิ่งไปกว่านั้น ความแม่นยำตามแบบพิมพ์ของชิ้นส่วน DMLS โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ +/- 0.1 ถึง 0.2 มม. แม้จะดี แต่ก็ไม่แน่นพอสำหรับอินเทอร์เฟซที่มีความแม่นยำสูง
นี่คือที่มาของกระบวนการตกแต่งขั้นที่สอง ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะเพิ่มต้นทุนอีกชั้นหนึ่ง
- เครื่องจักรกลซีเอ็นซี: นี่เป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติจะถูกใช้เป็นแผ่นเปล่าที่มี "รูปร่างใกล้เคียง" ยึดเข้ากับ โรงงานซีเอ็นซีและคุณสมบัติสำคัญต่างๆ เช่น รู ผิวหน้าสัมผัส และเกลียว จะถูกกลึงให้ได้ขนาดสุดท้าย นับเป็นการผสมผสานระหว่างความอิสระทางเรขาคณิตของการพิมพ์ 3 มิติ เข้ากับความแม่นยำของการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม
- การขัดถู/การตกแต่งแบบสั่นสะเทือน: สำหรับการขัดแต่งและขัดแต่งผิวเรียบทั่วไป สามารถวางชิ้นส่วนลงในเครื่องขัดที่มีวัสดุเซรามิกหรือพลาสติกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เครื่องจะสั่นเป็นเวลาหลายชั่วโมง และวัสดุจะเสียดสีกับชิ้นส่วน ทำให้ขอบคมเรียบและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม พื้นผิว.
- ลูกปัดระเบิด: เพื่อให้ได้ผิวเคลือบด้านที่สม่ำเสมอ ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกพ่นด้วยลูกปัดแก้วละเอียดหรือวัสดุอื่นๆ วิธีนี้จะช่วยทำความสะอาดพื้นผิวและขจัดคราบสีที่เกิดจากการอบด้วยความร้อน
ขั้นตอนแต่ละขั้นตอนต้องใช้เครื่องจักร ผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะ และเวลา
ยอดรวมทั้งหมด: มาสร้างข้อเสนอราคาที่แท้จริงกันเถอะ
ตอนนี้คุณรู้ส่วนผสมทั้งหมดแล้ว ลองเอาทุกอย่างมารวมกันแล้วดูว่าต้นทุนของชิ้นส่วนจริงคำนวณอย่างไร
ส่วนที่: ท่อร่วมไฮดรอลิกขนาดเล็กและซับซ้อนที่ทำจาก 316L เหล็กกล้าไร้สนิม.
- ขนาด: 100mm x 80mm 60mm x
- น้ำหนัก: 0.8
- คุณสมบัติเด่น: ช่องภายในที่ซับซ้อน หน้าพอร์ตที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำหลายอัน
ซอฟต์แวร์เสนอราคาของสำนักงานบริการและวิศวกรที่มีประสบการณ์จะแยกรายละเอียดดังนี้:
| ส่วนประกอบต้นทุน | การคำนวณ | ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ | บันทึกของไคลฟ์ |
|---|---|---|---|
| 1. เวลาเครื่อง | เวลาพิมพ์ 18 ชั่วโมง @ 80 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง | $1,440 | นี่คือต้นทุนหลัก ครอบคลุมค่าตัดจำหน่ายเครื่องจักร ค่าไฟฟ้า ค่าแก๊ส ค่าไส้กรอง และกำไร อัตราค่าจ้างรายชั่วโมงคือหัวใจสำคัญของธุรกิจ |
| 2. ต้นทุนวัสดุ | น้ำหนักชิ้นส่วน 0.8 กก. + ฐานรองรับ 0.3 กก. = 1.1 กก. สมมติว่าน้ำหนักลดลงเล็กน้อย ให้ใช้ผง 1.2 กก. ราคา 90 ดอลลาร์/กก. | $108 | ตัวผงเองไม่ใช่ปัจจัยขับเคลื่อนที่ใหญ่ที่สุด แต่เป็นต้นทุนวัตถุดิบที่สำคัญ |
| 3. การตั้งค่าและการหยุดงาน | 2 ชั่วโมงสำหรับการเตรียมการก่อสร้าง การตั้งค่าเครื่องจักร การระบายความร้อน และการขุดชิ้นส่วน @ 100 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง | $200 | เวลาของช่างเทคนิคผู้เชี่ยวชาญมีค่า ครอบคลุมงานที่ไม่ใช่การพิมพ์ทั้งก่อนและหลัง |
| 4. การอบด้วยความร้อน (การคลายความเครียด) | ชิ้นส่วนนี้ใช้พื้นที่ส่วนหนึ่งของการเดินเตาเผา ต้นทุนคิดตามสัดส่วนสำหรับรอบ 18 ชั่วโมง | $150 | นี่คือต้นทุนร่วมกันระหว่างชิ้นส่วนทั้งหมดในเตาเผา แต่เป็นขั้นตอนที่ไม่สามารถต่อรองได้ |
| 5. การถอดส่วนรองรับและการตัดแผ่น | ใช้เวลา 1 ชั่วโมงในการนำลวด EDM ออกจากแผ่น ใช้เวลา 4 ชั่วโมงในการใช้แรงงานคนที่มีทักษะในการนำส่วนรองรับที่ซับซ้อนออกในราคา 100 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง | $500 | นี่มักจะเป็นต้นทุนที่ประเมินต่ำที่สุด ยิ่งชิ้นส่วนซับซ้อนมาก ตัวเลขนี้ก็จะยิ่งสูงขึ้น |
| 6. การกลึงขั้นที่สอง | 3 ชั่วโมงใน โรงงานซีเอ็นซี เพื่อเผชิญกับพอร์ต เจาะและต๊าปเกลียว และให้แน่ใจว่ามีความเรียบในระดับวิกฤตที่ราคา 120 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง | $360 | เพื่อให้ได้ความแม่นยำอย่างแท้จริง คุณยังต้องใช้เครื่อง CNC การพิมพ์ 3 มิติช่วยให้คุณทำได้ 90% |
| 7. การตกแต่งและการควบคุมคุณภาพ | 1 ชั่วโมงสำหรับการพ่นลูกปัด การทำความสะอาดขั้นสุดท้าย และการตรวจสอบคุณภาพด้วยเครื่อง CMM ในราคา 100 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง | $100 | การขอ ตรวจสอบขั้นสุดท้ายเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วน ตรงตามข้อกำหนดทั้งหมดก่อนที่จะจัดส่ง |
| ราคาทั้งหมด | $2,858 | ||
| อัตรากำไร / ค่าใช้จ่ายทางอ้อม | โดยทั่วไปจะคิดเพิ่มอีก 20-30% จากต้นทุนที่คำนวณไว้ ลองใช้ 25% ดู | $715 | ครอบคลุมถึงการขาย การบริหาร การเช่า และความสามารถในการลงทุนซ้ำในเทคโนโลยีใหม่ |
| ราคาเสนอสุดท้าย | ~ $ 3,573 | นี่คือต้นทุนรวมที่สมจริงสำหรับชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติที่ซับซ้อนชิ้นเดียว |
แล้วเมื่อใดการพิมพ์โลหะ 3 มิติจึงไม่แพง?
พอเห็นตัวเลขแบบนี้แล้ว คุณอาจจะพร้อมวิ่งหนีเอาตัวรอดได้เลย แต่ราคามันจะ “แพง” ก็ต่อเมื่อคุณคิดผิดเท่านั้น
การพิมพ์โลหะ 3 มิตินั้นไม่แพงเมื่อเป็น เพียง วิธีการทำชิ้นส่วน
- เรขาคณิตที่เป็นไปไม่ได้: คุณสร้างท่อร่วมไฮดรอลิกที่มีช่องภายในโค้งเรียบนั้นโดยใช้สว่านได้ไหม ไม่ได้ คุณต้องกลึงเป็นหลายชิ้น เจาะเป็นเส้นตรง อุดรูที่ไม่จำเป็นด้วยสกรูหัวกลม (ซึ่งอาจมีจุดรั่ว) แล้วจึงขันสลักเข้าด้วยกัน ชิ้นส่วนโมโนลิธิกที่พิมพ์แบบ 3 มิติมีน้ำหนักเบากว่า ไหลลื่นกว่า และเชื่อถือได้มากกว่า
- การรวมชิ้นส่วน: หัวฉีดเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ไอพ่น ซึ่งได้รับการออกแบบใหม่โดย GE เดิมทีเป็นชุดประกอบที่มีชิ้นส่วน 20 ชิ้น บัดกรี และส่วนประกอบที่เชื่อม พวกเขาออกแบบใหม่ให้เป็นชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติชิ้นเดียว น้ำหนักเบากว่า 25% และทนทานกว่า 5 เท่า ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติชิ้นเดียวมีราคาแพงกว่าชิ้นส่วนเก่า 20 ชิ้นหรือไม่? ใช่ แต่มันมีราคาแพงกว่าผลรวมของชิ้นส่วนทั้ง 20 ชิ้นหรือไม่ บวก ชั่วโมงแรงงานที่มีทักษะในการ รวบรวม แล้วตรวจสอบดูไหม? ไม่หรอก มันช่วยประหยัดต้นทุนได้มหาศาล
- น้ำหนักเบาเป็นพิเศษ: เมื่อคุณส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจร น้ำหนักทุกกรัมมีราคาหลายพันดอลลาร์ หากคุณสามารถใช้ซอฟต์แวร์ปรับแต่งโครงสร้างเพื่อออกแบบโครงยึดที่ซับซ้อน ดูเป็นธรรมชาติ มีความแข็งแรงเทียบเท่าบล็อกตัน แต่ใช้วัสดุน้อยกว่าถึง 60% ต้นทุนการพิมพ์ที่สูงก็สมเหตุสมผลเมื่อเปรียบเทียบกับการประหยัดจากการส่งดาวเทียม
การพิมพ์โลหะ 3 มิติไม่ใช่วิธีที่ประหยัดกว่าในการผลิตชิ้นส่วนที่คุณผลิตในปัจจุบัน แต่เป็นวิธีที่คุ้มค่ากว่าในการผลิตชิ้นส่วนที่เป็นไปไม่ได้ในอนาคต
มันจะกลายเป็น "ราคาถูก" เมื่อมันปลดล็อคระดับประสิทธิภาพ ประสิทธิผล หรือความน่าเชื่อถือที่วิธีการผลิตแบบอื่นไม่สามารถทำได้ในทางกายภาพ
ความคิดสุดท้าย: การเปลี่ยนวิธีคิดของคุณ
ประเด็นสำคัญคือ ต้นทุนของการพิมพ์โลหะ 3 มิติไม่ได้ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของชิ้นส่วนเลย ต้นทุนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเวลาที่ใช้ แรงงาน และอิสระทางเรขาคณิตที่เหนือชั้นที่เครื่องจักรมอบให้
อย่าถามว่า "ฉันสามารถพิมพ์บล็อกง่ายๆ นี้ได้ในราคาถูกกว่าการกลึงไหม" คำตอบคือไม่เสมอ
ให้ถามว่า:
- “ฉันสามารถรวมส่วนประกอบทั้ง 5 อย่างนี้เข้าเป็นชิ้นส่วนพิมพ์ชิ้นเดียวที่เชื่อถือได้มากกว่าได้หรือไม่”
- ฉันสามารถเพิ่มช่องภายในให้กับสิ่งนี้ได้ไหม แม่พิมพ์แทรก สำหรับการระบายความร้อนแบบคอนฟอร์มัล ช่วยลดเวลาการทำงานลงอย่างมากใช่หรือไม่
- “ฉันสามารถออกแบบตัวยึดนี้ใหม่ให้มีน้ำหนักเบาลง 50% โดยไม่เสียสละความแข็งแกร่งได้หรือไม่”
เมื่อคุณเริ่มถามคำถามเหล่านี้ ค่าใช้จ่ายสูงของการพิมพ์โลหะ 3 มิติก็ดูเหมือนจะไม่ใช่ค่าใช้จ่ายอีกต่อไป และเริ่มดูเหมือนการลงทุนเชิงกลยุทธ์เพื่อประสิทธิภาพที่หาไม่ได้จากที่อื่น และในโลกของวิศวกรรมที่มีความเสี่ยงสูง ความสามารถเช่นนี้มีค่าอย่างประเมินค่าไม่ได้
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
คำถามที่ 1: โลหะที่พิมพ์แบบ 3 มิติมีความแข็งแรงเท่ากับโลหะ "จริง" หรือไม่?
A1: ใช่แน่นอน เมื่อผลิตด้วยเครื่องจักร DMLS หรือ SLM ระดับมืออาชีพที่มีกระบวนการที่ผ่านการตรวจสอบ ชิ้นส่วนที่ได้จะมีคุณสมบัติเชิงกล (เช่น ความต้านทานแรงดึง และความแข็ง) ที่เทียบเท่าหรือบางครั้งอาจดีกว่าชิ้นส่วนที่กลึงจากบล็อกหรือแบบหล่อแข็ง มีความหนาแน่นสูง (>99.5%) และถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องใช้ความแม่นยำสูงที่สุด รวมถึงเครื่องยนต์เจ็ทและอุปกรณ์ทางการแพทย์
Q2: ฉันสามารถขอใบเสนอราคาตามต้นทุนต่อกิโลกรัมได้หรือไม่?
A2: ไม่ และคุณควรระมัดระวังบริการใดๆ ที่มีบริการนี้ อย่างที่คุณเห็น ผงวัสดุมีราคาเพียงเศษเสี้ยวเดียวของต้นทุนรวม การเสนอราคาโดยพิจารณาจากน้ำหนักนั้นไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยหลักๆ เลย ได้แก่ เวลาพิมพ์ของเครื่องจักร ความซับซ้อนของชิ้นส่วน (ซึ่งกำหนดการสนับสนุนและแรงงาน) และข้อกำหนดหลังการประมวลผล โครงสร้างตาข่ายที่เบาและซับซ้อนอาจมีราคาแพงกว่าบล็อกธรรมดาที่มีน้ำหนักมาก
ไตรมาสที่ 3: โลหะชนิดใดที่พิมพ์ 3 มิติได้ราคาถูกที่สุด?
A3: โดยทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น 316L หรือ 17-4PH) คุ้มค่าที่สุด ผงหมึกชนิดนี้มีราคาถูกที่สุด และเป็นวัสดุที่พิมพ์ได้ค่อนข้างง่าย เข้าใจง่าย ลดความเสี่ยงที่จะเกิดการเสียหาย และลดอัตราค่าจ้างต่อชั่วโมงของเครื่องลงเล็กน้อย เมื่อเทียบกับวัสดุที่พิมพ์ยากหรือทำปฏิกิริยาได้ดีกว่า เช่น ไทเทเนียมหรือทองแดง
ไตรมาสที่ 4: การพิมพ์โลหะ 3 มิติจะมีราคาถูกลงในอนาคตหรือไม่?
A4: ใช่ แต่จะค่อยๆ ดีขึ้น ราคาเครื่องจักรจะลดลง ความเร็วในการพิมพ์จะเพิ่มขึ้นด้วยเลเซอร์ที่มีกำลังแรงมากขึ้น และเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การพ่นสารยึดเกาะ (Binder Jetting) จะช่วยลดต้นทุนสำหรับการผลิตปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม หลักการฟิสิกส์พื้นฐานของการหลอมโลหะในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและควบคุมได้ ประกอบกับแรงงานหลังการประมวลผลจำนวนมากที่ต้องใช้ หมายความว่ากระบวนการผลิตนี้น่าจะยังคงคุณภาพสูงเมื่อเทียบกับวิธีการดั้งเดิมสำหรับชิ้นส่วนธรรมดา ความคุ้มค่าของกระบวนการผลิตจะยังคงอยู่ที่ความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนที่มีมูลค่าสูงและซับซ้อน
การอ่านเพิ่มเติมและทรัพยากร
- 3D Hubs (ปัจจุบันคือ Protolabs): ฐานความรู้การพิมพ์โลหะ 3 มิติ แหล่งข้อมูลที่ยอดเยี่ยมและได้รับการดูแลอย่างดีซึ่งอธิบายเทคโนโลยีการพิมพ์โลหะที่แตกต่างกันอย่างละเอียด protolabs.com/resources/blog/introduction-to-metal-3d-printing/
- EOS GmbH: กระบวนการ DMLS ตรงไปที่แหล่งที่มา EOS เป็นผู้บุกเบิกด้านการเผาผนึกโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง เว็บไซต์ของพวกเขามีข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีและวัสดุ eos.info/en/เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ/dmls
- การผลิตแบบเติม นิตยสาร (AM) : สิ่งพิมพ์ชั้นนำของอุตสาหกรรมที่ครอบคลุมถึงความก้าวหน้าล่าสุด แอปพลิเคชัน และกรณีทางธุรกิจสำหรับการพิมพ์โลหะ 3 มิติ สื่อสิ่งพิมพ์
- การวิเคราะห์ SmartTech: สำหรับผู้ที่สนใจด้านธุรกิจและการตลาด SmarTech นำเสนอรายงานและการวิเคราะห์อุตสาหกรรมเกี่ยวกับต้นทุนและแนวโน้มการเติบโตในอุตสาหกรรมโลหะ ผลิตสารเติมแต่ง ตลาด smartechanalysis.com
ข้อจำกัดความรับผิดชอบ
ข้อมูลในหน้านี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น RM ไม่รับรองหรือรับประกันใดๆ ไม่ว่าโดยชัดแจ้งหรือโดยนัย เกี่ยวกับความถูกต้องหรือความครบถ้วนของข้อมูลนี้ สำหรับบริการของบุคคลที่สามใดๆ ที่ได้รับผ่าน RM เครือข่ายเป็นความรับผิดชอบของผู้ซื้อในการระบุและยืนยันพารามิเตอร์ประสิทธิภาพ ความคลาดเคลื่อน วัสดุและฝีมือในระหว่างกระบวนการเสนอราคา หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะo ติดต่อเรา.
RM: พันธมิตรด้านการผลิตที่แม่นยำของคุณ
RM เป็นผู้นำในอุตสาหกรรม โซลูชันการผลิตที่กำหนดเองด้วยประสบการณ์อันยาวนานกว่า 20 ปี เราได้กลายเป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้ของลูกค้ากว่า 5,000 รายทั่วโลก เรามีความเชี่ยวชาญในบริการด้านการผลิตที่ครอบคลุม ซึ่งรวมถึงเครื่องจักรกลซีเอ็นซีความแม่นยำสูง การผลิตแผ่นโลหะการพิมพ์ 3 มิติ การฉีดขึ้นรูป และการปั๊มโลหะ เพื่อมอบประสบการณ์ครบวงจรที่แท้จริงให้กับคุณ
สิ่งอำนวยความสะดวกระดับโลกของเรามีอุปกรณ์ที่ทันสมัยกว่า 100 ชิ้น การตัดเฉือนแบบ 5 แกน ศูนย์และดำเนินงานโดยปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 9001:2015 อย่างเคร่งครัด ระบบบริหารคุณภาพเรามุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันที่ผสมผสานความเร็ว ประสิทธิภาพ และคุณภาพที่เป็นเลิศให้แก่ลูกค้าในกว่า 150 ประเทศ จาก สร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ไปจนถึงการผลิตในปริมาณมาก เราสัญญาว่าจะส่งมอบสินค้าได้ภายใน 24 ชั่วโมง ช่วยให้คุณได้เปรียบทางการแข่งขันในตลาดการเลือก RM หมายถึงการเลือกพันธมิตรด้านการผลิตที่มีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และเป็นมืออาชีพ
สำรวจความสามารถของเราในวันนี้โดยเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเรา: www.rapmaf.com

