ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาแม่พิมพ์การพิมพ์โลหะ 3D คืออะไร?

ประการหนึ่ง ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์: การลงทุนเต็มรูปแบบตั้งแต่ฮาร์ดแวร์ไปจนถึงซอฟต์แวร์
1. การสึกหรอและตึงของชิ้นส่วนสำคัญและการเสื่อมราคาของอุปกรณ์
อุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ เช่น อุปกรณ์เทคโนโลยี SLM และ EBM มีราคาแพงมาก โมเดลที่ดีที่สุดอาจมีราคาหลายล้านหยวน และค่าเสื่อมราคาเป็นส่วนสำคัญของค่าบำรุงรักษา ตัวอย่างเช่น Platinum BLT-S800 มีเลเซอร์ 8 ตัว กระจกที่มีความแม่นยำสูง- ห้องสุญญากาศ และชิ้นส่วนที่สำคัญอื่นๆ เลเซอร์ (ซึ่งใช้งานได้ประมาณ 20,000 ชั่วโมง) และกระจก (ซึ่งใช้งานได้ประมาณ 50,000 ชั่วโมง) เป็นส่วนสำคัญสองส่วนที่ต้องเปลี่ยนเป็นประจำหลังการใช้งาน{12}}ในระยะยาว กรณีศึกษาของผู้ผลิตชิ้นส่วนการบินแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนชิ้นส่วนหลักมีค่าใช้จ่าย 40% ของค่าบำรุงรักษารายปีของอุปกรณ์หนึ่งเครื่อง และการเปลี่ยนเลเซอร์มีค่าใช้จ่ายมากกว่า 60% ของต้นทุนโดยรวมของชิ้นส่วนทั้งหมด

2. การจัดการและการบำรุงรักษาอย่างชาญฉลาดที่หยุดปัญหาก่อนที่จะเกิดขึ้น
บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องตั้งค่าระบบการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน เพื่อลดความสูญเสียจากความล้มเหลวกะทันหันที่ทำให้เกิดการหยุดทำงาน ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ IoT อาจจับตาดูอุณหภูมิของอุปกรณ์ การสั่นสะเทือน พลังงาน และปัจจัยอื่น ๆ แบบเรียลไทม์ และอัลกอริธึม AI สามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อคาดเดาเมื่อปัญหาอาจเกิดขึ้นเมื่อใด บริษัทแห่งหนึ่งที่ผลิตแม่พิมพ์สำหรับรถยนต์สามารถลดจำนวนครั้งที่อุปกรณ์พังลง 35% และค่าบำรุงรักษาลดลง 20% หลังจากใช้เทคนิคนี้ นอกจากนี้ การเติบโตของระบบการแบ่งปันอุปกรณ์ เช่น เครือข่าย On Demand Manufacturing ของระบบ 3D ดังกล่าว ทำให้การแบ่งปันค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์แต่ละชิ้นทำได้ง่ายขึ้นโดยการนำบุคลากรบำรุงรักษามารวมกัน

3. การอัปเดตซอฟต์แวร์และการรักษาข้อมูลให้ปลอดภัย
การพิมพ์โลหะ 3D ต้องใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบ (เช่น SolidWorks หรือ Magics) และซอฟต์แวร์การแบ่งส่วน (เช่น Autodesk Netfabb) ราคาของสิทธิ์การใช้งานและการอัปเกรดโปรแกรมเหล่านี้ควรรวมอยู่ในงบประมาณการบำรุงรักษา กรณีศึกษาของบริษัทที่ผลิตการปลูกถ่ายทางการแพทย์แสดงให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายในการอัปเกรดซอฟต์แวร์คิดเป็นประมาณ 15% ของค่าบำรุงรักษารายปีทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หลังจากการอัพเกรด การปรับปรุงกระบวนการพิมพ์จะช่วยเพิ่มการใช้วัสดุได้ 10% ซึ่งสามารถช่วยครอบคลุมต้นทุนบางส่วนได้ ในขณะเดียวกัน การใช้จ่ายเงินเพื่อการปกป้องข้อมูล (เช่น การส่งข้อมูลที่เข้ารหัสและการสำรองข้อมูลบนคลาวด์) ก็เป็นต้นทุนโดยนัยที่ไม่สามารถมองข้ามได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ต้องการการรักษาความปลอดภัยอย่างมาก เช่น การบินและอวกาศ

2 ต้นทุนการจัดการวัสดุ: ทำให้กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การซื้อไปจนถึงการรีไซเคิลมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
1. ราคาและความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทานผงโลหะ
วัสดุหลักที่ใช้ทำแม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติคือผงโลหะ ราคาของมันได้รับผลกระทบอย่างมากจากสิ่งต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงในตลาดวัตถุดิบ วิธีการผลิต และเกณฑ์ความบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น ผงโลหะผสมไทเทเนียมอาจมีราคาสูงกว่าวัสดุพลาสติกทั่วไปหลายสิบเท่า นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงการกระจายขนาดอนุภาคและความสามารถในการไหลจากซัพพลายเออร์ที่แตกต่างกันอาจทำให้คุณภาพการพิมพ์แตกต่างกัน กรณีศึกษาของโครงการแม่พิมพ์ใบพัดเครื่องยนต์เครื่องบินบางโครงการเผยให้เห็นว่าการลงนามในสัญญาระยะยาว-กับซัพพลายเออร์ การล็อคราคาผง และการเพิ่มประสิทธิภาพชุดการจัดซื้อจะลดต้นทุนวัสดุลง 18%

2. อัตราการใช้ผงและเทคโนโลยีในการรีไซเคิล
ก่อนที่จะนำไปรีไซเคิล ผงที่ไม่ละลายซึ่งใช้ในการพิมพ์โลหะ 3D จะต้องผ่านการคัดกรอง ทำให้แห้ง และบำบัดด้วยวิธีอื่น แต่การรีไซเคิลสิ่งต่าง ๆ มากกว่าหนึ่งครั้งจะทำให้อนุภาคใหญ่ขึ้นและเพิ่มออกซิเจนมากขึ้น ซึ่งอาจทำลายคุณภาพของการพิมพ์ได้ ผู้ผลิตแม่พิมพ์ตัวเชื่อมต่อยานยนต์บางรายใช้ระบบการจัดการผงแบบวงปิด-ซึ่งจะคอยติดตามสถานะของผงในแบบเรียลไทม์และเปลี่ยนอัตราการรีไซเคิลโดยอัตโนมัติ ซึ่งจะทำให้อัตราการใช้ผงเพิ่มขึ้นจาก 75% เป็น 92% และลดต้นทุนวัสดุสำหรับแม่พิมพ์เดี่ยวลง 25% นอกจากนี้ วิธีใหม่ๆ ในการผลิตผง เช่น การทำให้เป็นละอองด้วยแก๊ส สามารถสร้างผงที่มีทรงกลมมากขึ้น ซึ่งลดการกระเด็นระหว่างการพิมพ์ และทำให้ดียิ่งขึ้นไปอีก

3. ต้นทุนการใช้ก๊าซเสริมและพลังงาน
เพื่อป้องกันไม่ให้โลหะเกิดสนิม การพิมพ์ 3 มิติจะต้องทำในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน ต้นทุนของก๊าซอาร์กอนคิดเป็น 5% ถึง 15% ของต้นทุนการพิมพ์ทั้งหมด และปริมาณที่คุณใช้ขึ้นอยู่กับกระบวนการพิมพ์และอุปกรณ์ปิดผนึกได้ดีเพียงใด ด้วยการเปลี่ยนการตั้งค่าการพิมพ์ เช่น การทำให้ชั้นบางลงและความเร็วในการสแกนเร็วขึ้น โครงการแม่พิมพ์โลหะผสมอลูมิเนียมบางโครงการจะลดการใช้ก๊าซอาร์กอนลง 30% ในเวลาเดียวกัน การใช้อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน- เช่น เครื่องพิมพ์ EBM ที่มีระบบการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าต้นทุนการใช้พลังงานของแม่พิมพ์เดี่ยวลดลง 40% เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ทั่วไป

3 ต้นทุนของการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ: การจัดการแบบ Lean จากการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ไปจนถึงการควบคุมคุณภาพ
1. ค้นหาพารามิเตอร์กระบวนการและค่าใช้จ่ายที่ดีที่สุดสำหรับการทดลองใช้
คุณภาพและต้นทุนของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะได้รับผลกระทบโดยตรงจากสิ่งต่างๆ เช่น กำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน และความหนาของชั้น ในช่วงเริ่มต้นของโครงการสร้างแม่พิมพ์สำหรับจานกังหันเครื่องบิน อัตราความล้มเหลวในการพิมพ์สูงถึง 30% เนื่องจากพารามิเตอร์ไม่ได้ถูกกำหนดอย่างถูกต้อง การลองผิดลองถูกของแม่พิมพ์แต่ละครั้งมีค่าใช้จ่ายมากกว่า 50,000 หยวน บริษัทได้ลดค่าใช้จ่ายในการลองผิดลองถูกลงเหลือน้อยกว่า 5% โดยใช้โซลูชันการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ AI เช่น ระบบการผลิตรูปที่ 4 ของโซลูชัน 3 มิติ ในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพการพิมพ์ก็เพิ่มขึ้น 20%

2. ค่าใช้จ่ายในการ-หลังการประมวลผลและอัปเกรดระบบอัตโนมัติ
แม่พิมพ์การพิมพ์ 3 มิติโลหะมักจำเป็นต้องได้รับการบำบัดหลังจากการผลิต ซึ่งอาจรวมถึงการอบชุบด้วยความร้อน การตัดเฉือนด้วยความแม่นยำ CNC และการขัดเงา ขั้นตอนเหล่านี้สามารถเพิ่ม 15% ถึง 30% ของต้นทุนทั้งหมดของแม่พิมพ์ บริษัทแห่งหนึ่งที่ผลิตแม่พิมพ์ฉีดสำหรับรถยนต์ได้ลดเวลาที่ใช้ในการเสร็จสิ้นแม่พิมพ์จาก 72 ชั่วโมงเหลือ 24 ชั่วโมง และลดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานลง 60% โดยการเพิ่มสายการผลิต-หลังการประมวลผลแบบอัตโนมัติ เช่น เครื่องมือเครื่อง CNC แบบแกน-ห้าแกน และระบบขัดเงาด้วยหุ่นยนต์ การใช้-เทคโนโลยีการตรวจสอบในสถานที่ เช่น กล้องอินฟราเรดและเซ็นเซอร์ละลายน้ำยังสามารถค้นหาข้อผิดพลาดในการพิมพ์ได้ทันที ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการแก้ไข-หลังการประมวลผลใหม่

3. ต้นทุนการทดสอบและการควบคุมคุณภาพ
ในการตรวจสอบคุณภาพของแม่พิมพ์การพิมพ์โลหะ 3 มิติ คุณต้องมีเครื่องมือที่แม่นยำมาก เช่น การสแกน CT และเครื่องมือวัดพิกัด เครื่องมือเหล่านี้คิดเป็น 10% ถึง 20% ของค่าบำรุงรักษาทั้งหมด ระบบการจัดการคุณภาพดิจิทัล (เช่น ซอฟต์แวร์ QMS) ได้รับการจัดตั้งขึ้นสำหรับโครงการแม่พิมพ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์โดยเฉพาะ ระบบนี้จะรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลการตรวจจับโดยอัตโนมัติ ซึ่งจะทำให้กระบวนการเร็วขึ้น 50% การควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) ยังได้ลดอัตราของเสียจาก 2% เหลือ 0.5% อีกด้วย

4 ต้นทุนการควบคุมสิ่งแวดล้อม: การลงทุนในการปฏิบัติตามกฎระเบียบ ตั้งแต่การรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้คงที่ไปจนถึงการกำจัดขยะ
1. ข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมการผลิตและการลงทุนในสิ่งอำนวยความสะดวก
การพิมพ์โลหะ 3 มิติจำเป็นต้องมีเงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงมากสำหรับอุณหภูมิ ความชื้น และความสะอาด นอกจากนี้ยังต้องการสิ่งต่างๆ เช่น โรงปฏิบัติงานที่มีอุณหภูมิและความชื้นสม่ำเสมอ รวมถึงอุปกรณ์ฟอกอากาศ บริษัทรถยนต์สั่งทำระดับไฮเอนด์-ได้ทำกรณีศึกษาและพบว่าต้นทุนการควบคุมสิ่งแวดล้อมของเวิร์กช็อปการพิมพ์ 3 มิติคือ 12% ของค่าบำรุงรักษารายปีทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การปรับเค้าโครงของเวิร์กช็อปให้เหมาะสม (เช่น โดยใช้หน่วยฟอกอากาศในท้องถิ่น) และระบบควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ การใช้พลังงานลดลง 25%

2. กำจัดขยะและปฏิบัติตามกฎสิ่งแวดล้อม
เพื่อให้เป็นไปตามกฎด้านสิ่งแวดล้อม เศษจากการพิมพ์ 3 มิติที่เป็นโลหะ เช่น ผงที่ไม่ละลายและโครงสร้างรองรับ จะต้องได้รับการคัดแยกและรีไซเคิล ผู้ผลิตแม่พิมพ์เครื่องบินรายหนึ่งได้กำหนดกลไกในการรีไซเคิลและนำผงโลหะ 95% และส่วนประกอบสนับสนุน 80% กลับมาใช้ซ้ำ นอกจากนี้ยังทำงานร่วมกับบริษัทผู้เชี่ยวชาญด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อมเพื่อกำจัดของเสียอันตราย ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติตามกฎระเบียบลง 30% ในแต่ละปี