Formlabs梁柱：SLS批量3D打印生產(chǎn)零件，成本可大幅下降
時(shí)間：2023-08-10 11:48 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2023年8月8日，F(xiàn)ormlabs開展了一場(chǎng)線上直播，主題為“如何構(gòu)建 SLS 3D 打印的成本模型？”，由Formlabs 亞太區(qū)應(yīng)用工程總監(jiān)梁柱主講。
本文我們來(lái)回顧一下本場(chǎng)直播的主要內(nèi)容，據(jù)梁柱介紹，F(xiàn)ormlabs公司主要設(shè)計(jì)和制造用于原型制造和生產(chǎn)的專業(yè)3D打印硬件、軟件和材料。目前的產(chǎn)品線包括立體光固化（SLA）和選擇性激光燒結(jié)（SLS），將工業(yè)級(jí)的技術(shù)做到桌面級(jí)的設(shè)備中。
這兩大產(chǎn)品線可以滿足用戶從創(chuàng)意到原型制造再到生產(chǎn)的需要，具體的應(yīng)用覆蓋了趣味模型、基礎(chǔ)原型、牙科模型與適應(yīng)癥應(yīng)用、可澆注模型、模具、夾具和固定裝置、醫(yī)學(xué)模型、外殼、功能性原型、生產(chǎn)部件等。
本次直播的主題是關(guān)于選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，其原理是利用高功率激光將尼龍粉末精確熔合成輕質(zhì)、堅(jiān)固的零件。優(yōu)勢(shì)在于使用被廣泛認(rèn)可的尼龍及其復(fù)合材料，其機(jī)械性能可媲美使用注塑成型等傳統(tǒng)制造方法生產(chǎn)的部件。另外，使用SLS技術(shù)打印無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，用戶可以輕松打印懸垂機(jī)構(gòu)、精細(xì)的幾何形狀、互鎖部件、內(nèi)部通道和其他復(fù)雜的設(shè)計(jì)。SLS技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)高效生產(chǎn)，可以對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行緊密排列，充分利用打印空間。
梁柱表示，SLS 3D打印的成本主要來(lái)源于四大方面，分別是材料、硬件、人工以及場(chǎng)地電費(fèi)等間接成本。
在計(jì)算成本模型之前，需要先明確自己的需求，比如零件的類型，需要生產(chǎn)的數(shù)量，交貨周期，性能要求，單件成本等。需求越詳細(xì)，成本模型就越有效。
在確定使用SLS 3D打印工藝之后，可以在Formlabs的切片軟件中將零件排滿整個(gè)打印倉(cāng)，確定其打印參數(shù)。以Fuse 1為例，滿倉(cāng)打印一次可以排包294個(gè)零件，打印時(shí)間為20小時(shí)53分鐘。一共需要打印2707層，打印出的零件重量為920g，整缸粉末的重量為4.78kg。
以尼龍12粉末來(lái)確定其材料成本，F(xiàn)ormlabs 尼龍12粉末每公斤的價(jià)格為99美元，按照下方的公式可以計(jì)算得到所使用的材料成本為142美元，對(duì)應(yīng)單個(gè)零件的材料成本為0.48美元。這里面涉及到了粉末刷新率這個(gè)概念，F(xiàn)ormlabs SLS設(shè)備每次打印零件所使用的粉末，可以由70%的舊粉和30%的新粉混合而成，如果排包密度≥30%，則沒(méi)有材料浪費(fèi)，如果排包密度≤30%，則會(huì)有一定比例的材料始終無(wú)法消耗掉。
那么，硬件攤銷成本該如何計(jì)算呢？Fuse 1 設(shè)備以及配套的后處理設(shè)備全套成本在40萬(wàn)人民幣以內(nèi)，如果按照每天打印16小時(shí)，每周5天的生產(chǎn)時(shí)間表，使用每臺(tái)Fuse 1每月打印9批，使用每臺(tái)Fuse 1+30W每月打印18批，以此來(lái)分?jǐn)傆布杀尽?/span>
然后就是計(jì)算人工成本，人工操作時(shí)間取決于打印機(jī)、后處理、材料和幾何形狀，制造商可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行估算。
間接成本則包括場(chǎng)地租金、耗電等成本。
將上述的所有成本考慮在內(nèi)，才能綜合測(cè)算出生產(chǎn)每個(gè)零件的成本。對(duì)于不同批量的零件生產(chǎn)，各項(xiàng)成本的分?jǐn)傉急纫矔?huì)存在較大的差距。梁柱分別計(jì)算了在生產(chǎn)1000件、10萬(wàn)件和1000萬(wàn)件上述零件的情況下，均攤到每個(gè)零件的成本及成本構(gòu)成。
如果要生產(chǎn)1000件上述的零件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)如下圖，單件的成本在10-20美元之間。
如果要生產(chǎn)10萬(wàn)件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)如下圖，材料的成本占比大幅上升，單件成本大幅下降，控制到了1美元以內(nèi)。
如果要生產(chǎn)1000萬(wàn)件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)，單件成本進(jìn)一步降低，但整體趨于穩(wěn)定。以前一直有一種說(shuō)法，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)1件和1萬(wàn)件，單件成本不變，看來(lái)這種說(shuō)法在實(shí)際的生產(chǎn)中并不正確，它并沒(méi)有綜合考慮各項(xiàng)成本。
隨著3D打印效率的不斷提升，原材料成本的下降，越來(lái)越多的批量零件開始選擇用3D打印工藝生產(chǎn)。以上就是本次直播中關(guān)于如何構(gòu)建 SLS 3D 打印的成本模型的內(nèi)容，更詳細(xì)的介紹請(qǐng)觀看直播回放視頻。
本文我們來(lái)回顧一下本場(chǎng)直播的主要內(nèi)容，據(jù)梁柱介紹，F(xiàn)ormlabs公司主要設(shè)計(jì)和制造用于原型制造和生產(chǎn)的專業(yè)3D打印硬件、軟件和材料。目前的產(chǎn)品線包括立體光固化（SLA）和選擇性激光燒結(jié)（SLS），將工業(yè)級(jí)的技術(shù)做到桌面級(jí)的設(shè)備中。
這兩大產(chǎn)品線可以滿足用戶從創(chuàng)意到原型制造再到生產(chǎn)的需要，具體的應(yīng)用覆蓋了趣味模型、基礎(chǔ)原型、牙科模型與適應(yīng)癥應(yīng)用、可澆注模型、模具、夾具和固定裝置、醫(yī)學(xué)模型、外殼、功能性原型、生產(chǎn)部件等。
本次直播的主題是關(guān)于選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)，其原理是利用高功率激光將尼龍粉末精確熔合成輕質(zhì)、堅(jiān)固的零件。優(yōu)勢(shì)在于使用被廣泛認(rèn)可的尼龍及其復(fù)合材料，其機(jī)械性能可媲美使用注塑成型等傳統(tǒng)制造方法生產(chǎn)的部件。另外，使用SLS技術(shù)打印無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，用戶可以輕松打印懸垂機(jī)構(gòu)、精細(xì)的幾何形狀、互鎖部件、內(nèi)部通道和其他復(fù)雜的設(shè)計(jì)。SLS技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)高效生產(chǎn)，可以對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行緊密排列，充分利用打印空間。
梁柱表示，SLS 3D打印的成本主要來(lái)源于四大方面，分別是材料、硬件、人工以及場(chǎng)地電費(fèi)等間接成本。
在計(jì)算成本模型之前，需要先明確自己的需求，比如零件的類型，需要生產(chǎn)的數(shù)量，交貨周期，性能要求，單件成本等。需求越詳細(xì)，成本模型就越有效。
在確定使用SLS 3D打印工藝之后，可以在Formlabs的切片軟件中將零件排滿整個(gè)打印倉(cāng)，確定其打印參數(shù)。以Fuse 1為例，滿倉(cāng)打印一次可以排包294個(gè)零件，打印時(shí)間為20小時(shí)53分鐘。一共需要打印2707層，打印出的零件重量為920g，整缸粉末的重量為4.78kg。
以尼龍12粉末來(lái)確定其材料成本，F(xiàn)ormlabs 尼龍12粉末每公斤的價(jià)格為99美元，按照下方的公式可以計(jì)算得到所使用的材料成本為142美元，對(duì)應(yīng)單個(gè)零件的材料成本為0.48美元。這里面涉及到了粉末刷新率這個(gè)概念，F(xiàn)ormlabs SLS設(shè)備每次打印零件所使用的粉末，可以由70%的舊粉和30%的新粉混合而成，如果排包密度≥30%，則沒(méi)有材料浪費(fèi)，如果排包密度≤30%，則會(huì)有一定比例的材料始終無(wú)法消耗掉。
那么，硬件攤銷成本該如何計(jì)算呢？Fuse 1 設(shè)備以及配套的后處理設(shè)備全套成本在40萬(wàn)人民幣以內(nèi)，如果按照每天打印16小時(shí)，每周5天的生產(chǎn)時(shí)間表，使用每臺(tái)Fuse 1每月打印9批，使用每臺(tái)Fuse 1+30W每月打印18批，以此來(lái)分?jǐn)傆布杀尽?/span>
然后就是計(jì)算人工成本，人工操作時(shí)間取決于打印機(jī)、后處理、材料和幾何形狀，制造商可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行估算。
間接成本則包括場(chǎng)地租金、耗電等成本。
將上述的所有成本考慮在內(nèi)，才能綜合測(cè)算出生產(chǎn)每個(gè)零件的成本。對(duì)于不同批量的零件生產(chǎn)，各項(xiàng)成本的分?jǐn)傉急纫矔?huì)存在較大的差距。梁柱分別計(jì)算了在生產(chǎn)1000件、10萬(wàn)件和1000萬(wàn)件上述零件的情況下，均攤到每個(gè)零件的成本及成本構(gòu)成。
如果要生產(chǎn)1000件上述的零件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)如下圖，單件的成本在10-20美元之間。
如果要生產(chǎn)10萬(wàn)件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)如下圖，材料的成本占比大幅上升，單件成本大幅下降，控制到了1美元以內(nèi)。
如果要生產(chǎn)1000萬(wàn)件，F(xiàn)use 1和Fuse 1+30W的成本結(jié)構(gòu)，單件成本進(jìn)一步降低，但整體趨于穩(wěn)定。以前一直有一種說(shuō)法，用3D打印技術(shù)生產(chǎn)1件和1萬(wàn)件，單件成本不變，看來(lái)這種說(shuō)法在實(shí)際的生產(chǎn)中并不正確，它并沒(méi)有綜合考慮各項(xiàng)成本。
隨著3D打印效率的不斷提升，原材料成本的下降，越來(lái)越多的批量零件開始選擇用3D打印工藝生產(chǎn)。以上就是本次直播中關(guān)于如何構(gòu)建 SLS 3D 打印的成本模型的內(nèi)容，更詳細(xì)的介紹請(qǐng)觀看直播回放視頻。
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