Экономика 3D-печати

3D-печать входит в сферу производства, как с точки зрения удержания работы, помогающей в операциях обработки, так и с точки зрения нестандартных деталей конечного использования. Хотя ценность принтера поначалу может показаться не очевидной, выполнение расчетов расскажет о другом. В этом посте вы познакомитесь с экономикой 3D-печати с помощью расчетов затрат и окупаемости инвестиций. Рентабельность инвестиций (ROI) - это инструмент оценки, используемый для расчета прибыли, полученной вами от инвестиций, в процентах. Это также может относиться к производственным технологиям, чтобы помочь определить, сколько вы можете сэкономить, используя что-то вроде 3D-принтера, чтобы оправдать его стоимость. Хотя цена на 3D-принтер может показаться завышенной, это деньги, которые вы экономите, устраняя «рутинные» затраты на производство продукта, такие как затраты на обслуживание, прототипирование и инструменты, которые могут оправдать вложенные в принтер. Ниже мы описываем шаги, которые вы можете предпринять для расчета рентабельности инвестиций для вашего принтера.

Определение рентабельности инвестиций:

1. Расчет стоимости вашей печатной детали

Первый шаг к определению рентабельности инвестиций вашего 3D-принтера - это расчет стоимости материалов на деталь. Программное обеспечение Markforged Eiger предоставляет оценку материалов, чтобы упростить этот процесс. В этом примере я буду использовать тормозной рычаг, одну из частей нашего образца. Как показано, я использую 13,16 кубических сантиметров оникса и 17,30 кубических сантиметров углеродного волокна.

Стоимость и объем на катушку каждого материала можно найти на нашей странице материалов, и с этой информацией мы можем найти цену за кубический сантиметр. Для Onyx катушки в настоящее время стоят 190 долларов за 800 куб. См, или 0,24 доллара за куб.см, а катушки из углеродного волокна в настоящее время стоят 150 долларов за 50 куб. С помощью следующего уравнения я могу определить материальные затраты на свою деталь:

(стоимость см3 пластика * объем пластика) + (стоимость см3 волокна * объем волокна) =Общая стоимость (0,24 доллара США / куб. см * 13,16 куб. см) + (3 доллара США / куб. см * 17,30 куб. см) =3,16 доллара США + 51,90 доллара США =55,06 доллара США

Таким образом, общая стоимость этого тормозного рычага составляет 55,06 долларов. Тем из вас, кто знаком с настольной 3D-печатью, это может показаться слишком дорогим. Однако, как показывают расчеты, большая часть этих расходов приходится на сплошное углеродное волокно, которое делает этот тормозной рычаг таким же прочным, как металл. Однако не все детали должны быть заполнены углеродным волокном только для достижения такой прочности. Как мы объясняли в предыдущих сообщениях, эффективная маршрутизация волокна может сократить расходы и время печати. ​​

Кроме того, одной из ценностей принтера Markforged является его универсальность. Используя разные волокна, вы можете добиться разных свойств материала. Например, стекловолокно, один из наших других вариантов непрерывного волокна, может иметь примерно такую ​​же прочность, как углеродное волокно, но в итоге оказывается тяжелее и менее жесткой. Если меня не интересует вес, а только прочность, то стекловолокно является более экономичным вариантом по цене 1,50 доллара за куб. При том же файле и маршрутизации волокна, оптимизированной для стекловолокна, цифры немного меняются. Вот что я получаю:

(0,24 доллара США / куб. см * 14,07 куб. см) + (1,50 доллара США / куб. см * 13,61 куб. см) =3,38 доллара США + 20,42 доллара США =23,80 доллара США

Со стекловолокном я могу достичь примерно такой же прочности и сэкономить 31,27 доллара. Вот почему так важно определить, какие свойства вы хотите получить в своей части. Каждый материал имеет свои уникальные свойства, и понимание того, как использовать волокна в своих интересах для изготовления самых прочных деталей, поможет вам сократить расходы. Детали не обязательно должны быть упакованы углеродным волокном, чтобы обеспечить необходимую прочность вашего продукта. Хотя прочность зависит от геометрии, вы можете использовать геометрию и условия нагрузки вашей детали, чтобы оптимизировать прокладку волокон по всей вашей детали. Например, если вам нужно противостоять изгибу только в одной плоскости, используйте сэндвич-панель вместо заполнения каждого слоя волокном, как описано здесь. Эти методы позволяют дополнительно снизить затраты на получение надежных, красивых и точных деталей.

2. Определение затрат на альтернативное производство

Итак, теперь, когда я определил, что окончательная стоимость моей детали составляет 55,06 доллара, пришло время сравнить эту стоимость со стоимостью других методов производства. Эта деталь обычно фрезерована на станке с ЧПУ, поэтому я отправил ее в стороннюю производственную службу, чтобы получить оценку стоимости. Для количества менее 100 стоимость единицы составляет 195,95 долларов США. Для количества, превышающего 100, стоимость единицы составляет 117,11 долларов США, а при больших количествах она уменьшается. Эти затраты могут варьироваться в зависимости от услуги обработки или метода, который вы используете. Например, если бы эта деталь была отлитой, первоначальная стоимость изготовления формы была бы чрезвычайно высокой, но стоимость детали после изготовления формы была бы минимальной.

Сравнивая два процесса, сразу становится ясно, что 3D-печать - менее затратный вариант. Разница в цене (стоимость обработки на станке с ЧПУ - стоимость печати одной детали) составляет 140,89 долларов. Однако это еще не все. У 3D-принтера есть начальные накладные расходы, а служба обработки с ЧПУ работает только по частям. Именно здесь застревают многие инженеры и дизайнеры, оправдывая стоимость 3D-принтера. Начальная цена нашего Enterprise Kit составляет 13 499 долларов, в то время как обработка детали с ЧПУ стоит всего несколько сотен долларов каждый раз.

3. Поиск точки безубыточности

140,89 долларов, которые вы могли бы сэкономить с каждым прототипом, инструментом или продуктом, который вы отправляете во внешний механический цех, накапливаются, и вы можете предположить, сколько деталей потребуется, чтобы «окупиться», что означает подсчет количества деталей, которые потребуются для компенсирует стоимость машины. Предполагая, что вы распечатываете только эту часть, Enterprise Kit окупится за 96 частей:

13 499 долл. США / 140,89 долл. США ≈ 96

4. Возврат инвестиций:ценность 3D-печати

96 частей могут показаться не стоящими того, но этот простой расчет содержит множество абстракций - здесь мы говорим только об одной довольно простой части. 3D-печать исключает накладные расходы на производство каждой детали при каждом изменении конструкции. Тот же тормозной рычаг, который использовался ранее, имеет стоимость инструмента в размере 2865 долларов для прототипа литьевой формы. Если в этот дизайн вносятся какие-либо изменения, эти затраты должны включаться в каждое изменение дизайна. Стоимость 3D-принтера нужно заплатить только один раз, в то время как затраты на инструменты и прототипы требуются для каждого дизайна. Эти накладные расходы в сочетании со сроками изготовления задерживают цикл разработки продукта, поэтому вложения окупаются, как могут подтвердить некоторые из наших клиентов:

«Мы можем взять деталь, которая стоила бы 400 долларов, с двумя с половиной неделями обработки у одного из наших местных поставщиков, мы распечатали ее на выходных, и производственному цеху она понравится так же, если нет. немного лучше… и они используют его по сей день », - говорит Джо Уолтерс, инженер по дизайну новых продуктов в Arow Global. «Я предполагаю, что мы увидели полную отдачу от печати 5 частей каждой из 3 различных компонентов прототипа, полученных литьем под давлением, особенно благодаря тому, что нам не пришлось вкладывать средства в мягкую оснастку, традиционно используемую для создания деталей, полученных литьем под давлением».

5. Расчет рентабельности инвестиций

Ваш ROI может быть рассчитан на основе информации о накладных расходах на инструменты при других методах производства и стоимости продукции, которую может производить ваш принтер. Это функция от количества отпечатков, которые вы фактически производите - если вы покупаете принтер только для печати одной части, он не окупит вложенных средств. Но чем больше деталей вы напечатаете, с каждым новым дизайном, каждой итерацией, ваш 3D-принтер Markforged может подтолкнуть разработку продукта к более эффективному времени и рентабельности.

Допустим, вы разрабатываете деталь для литья под давлением. В этом примере я использую цитату о тормозном рычаге. При накладных расходах в 2865 долларов и стоимости отдельной детали в 3,46 доллара каждая итерация дизайна детали фактически обходится в 2869,46 долларов на создание прототипа без профессионального 3D-принтера. Зная это, ваша рентабельность инвестиций может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

Рентабельность инвестиций =100% * (прибыль от инвестиций - стоимость инвестиций) / стоимость инвестиций

Прибыль от инвестиций в данном случае - это то, сколько денег вы сэкономили, используя аддитивное производство по сравнению с литьем под давлением. Если я работаю над тремя разными продуктами, я хочу точно настроить их для производства, и я знаю, что каждый продукт будет проходить три итерации, то есть девять частей, каждая со своей собственной уникальной пресс-формой или процессом обработки. В качестве абстракции я воспользуюсь приведенным выше предложением пресс-формы для литья под давлением, чтобы рассчитать прибыль от инвестиций. Стоимость инвестиций - это стоимость 3D-принтера, в данном случае Mark Two Enterprise.

Прибыль от инвестиций =(9 * 2 869,46 доллара США) - (9 * 55,09 доллара США) =25 329,33 доллара США

Теперь я могу рассчитать рентабельность инвестиций:

Рентабельность инвестиций =100% * (25 329,33 долларов США - 13 499 долларов США) / 13 499 долларов США =87,6%

Это число представляет собой чистую «сумму», которую вы получаете от покупки принтера. Из 9 прототипов продукта Mark Two Enterprise не только окупился и окупился, но и вернул еще 87,6% стоимости. Вот где действительно проявляется сила аддитивного производства - не только для прототипирования, но и для создания некоторых деталей, которые вызывают эти накладные расходы на производство. Красота 3D-принтера Markforged заключается в том, что он может производить из высокопрочных материалов:инструменты, приспособления и даже формы для литья под давлением могут значительно сократить накладные расходы на производство. Его скорость и качество улучшают цикл разработки продукта, позволяя нашим клиентам изготавливать презентабельные высокопроизводительные детали менее чем за день. Предложение адаптируемости независимо от того, какая деталь, позволяет производить детали с прочностью и качеством, необходимыми для достижения успеха, со скоростью и стоимостью, не имеющей себе равных в отрасли.

У вас еще нет 3D-принтера Markforged? Попробуйте наше программное обеспечение, чтобы рассчитать рентабельность инвестиций.