¿Cómo se comparan los costos unitarios de la fabricación de la impresión y el mecanizado tradicional?

1. Composición de costos: pasar de "amortización de costo fijo" a "en - Inversión de demanda"
El mecanizado tradicional tiene "altos costos fijos y bajos costos marginales", y sus costos principales provienen de la creación de moho, la depreciación del equipo y la fabricación de masas. Por ejemplo, hacer un solo conjunto de moldes para el proceso de moldeo por inyección para piezas interiores del automóvil podría costar hasta 120,000 yuanes. Al hacer 2000 piezas, el costo de un solo molde puede ser tan alto como 60 yuanes. Sin embargo, con la impresión 3D, el nylon 12 se puede moldear directamente sin la necesidad de moldes. El costo del material y el equipo utilizado solo se deprecia por 24 yuan cada pieza, que es un ahorro del 72% en los gastos de moho. La razón principal de esta diferencia es que el mecanizado tradicional elimina los materiales a través del proceso de "reducción de materiales", lo que requiere poner en su lugar los mohos primero para garantizar la producción de producción estandarizada . 3 d la impresión, por otro lado, utiliza el proceso "aditivo" para apilar materiales la capa por capa, convirtiendo modelos digitales en objetos físicos sin la necesidad de moldes y cambiar los costos fijos en costos variables.
Cuando se trata de la depreciación del equipo, las máquinas herramientas tradicionales de CNC (tales cinco -} enlace del eje CNC) generalmente cuestan más de 500,000 yuanes, y sus gastos de depreciación se extienden con el tiempo; Industrial - Las impresoras 3D de grado (dicho equipo SLS y MJF) cuestan alrededor de 500,000 yuanes, pero sus costos de depreciación no dependen de cuántas piezas hacen. Esto los hace mejores para una pequeña escala -, multi - situaciones de fabricación de variedades. Por ejemplo, el mecanizado tradicional de cinco -} de una cierta boquilla de combustible del motor de aviones requiere cortar el 92% del material de un blanco de aleación de titanio entero, que cuesta 3200 yuanes por pieza. Cuando cambiaron a la impresión 3D, el costo del material cayó bruscamente a 800 yuanes, una caída del 75%.
2. El efecto de escala: pasar de "dilución por lotes" a "inventario cero" rompiendo el punto crítico
El mecanizado tradicional es más barato debido a las economías de escala. Cuando el monto del pedido es de más de 5000 piezas, el costo de los moldes se extiende sobre más piezas, lo que reduce el costo por pieza. Pero cuando la cantidad de pedido es inferior a 1000 piezas, el costo por pieza puede ser más alto que la impresión 3D. Tomar la producción de 100 piezas de plástico como ejemplo: el moldeo de inyección tradicional requiere un costo de moho de 50000 a 200000 yuanes, con un costo total de 51000 a 21000 yuanes; El costo de una sola pieza de la impresión 3D (SLS Nylon) es de 50 yuanes, y el costo total es de solo 5000 yuanes, que es solo 1/10 del costo de moldeo por inyección. Esta brecha es especialmente importante en áreas con lotes pequeños y alto valor - agregado, incluidos la atención médica y el aeroespacial. Por ejemplo, un laboratorio dental empleó dentaduras postizas impresas en 3D para cambiar la antigua forma de almacenar 5000 especificaciones durante 7 días en un enfoque de producción de demanda -} con "La entrega del mismo día al día siguiente". Esto redujo su capital de inventario de 8 millones de yuanes a 1.2 millones de yuanes.
La característica de "inventario cero" de la impresión 3D lo hace mucho más barato. En la fabricación tradicional, las corporaciones tienen que hacer muchas cosas con anticipación para lidiar con los cambios en la demanda. Esto se llama "ventas impulsadas por el inventario". La acumulación de inventario puede ocupar el 20% al 40% del capital de trabajo. Con la función de "Inventario digital" de 3D Printing, los archivos de diseño se pueden almacenar en la nube y los pedidos se pueden imprimir y enviar de inmediato cuando lleguen. Esto significa que no hay costos asociados con la celebración del inventario. Al colocar máquinas de impresión 3D en el centro regional, una compañía de automóviles ha reducido el tiempo que lleva proporcionar repuestos de dos semanas a 48 horas. Esto ha llevado a beneficios indirectos de más de 10 millones de yuanes debido a menos tiempo de inactividad.
3. Flexibilidad de diseño: Cambiar el valor del "compromiso del proceso" a "integración funcional"
Los límites de proceso dificultan que el mecanizado tradicional sea flexible en diseño. Por ejemplo, hacer estructuras complicadas requiere una combinación de diferentes procesos, dichas fundición, mecanizado y tratamiento térmico. Cada fase puede cometer errores, lo que puede hacer que las tasas de rendimiento cambien. Una cierta compañía aeroespacial hace cuchillas de turbina utilizando un método tradicional que tiene 18 pasos y una tasa de rendimiento de solo el 78%. 3 D impresión, por otro lado, solo necesita tres pasos y tiene una tasa de producción del 96%. También reduce los costos de calidad en un 40%. Además, la característica de "reducción de materiales" de mecanizado tradicional significa que menos del 30% de los materiales utilizados son realmente útiles, y el resto es desechos. Por otro lado, la impresión 3D utiliza más del 90% de los recursos, lo que reduce aún más los precios.
La integración funcional es cuando la impresión 3D realmente muestra su libertad de diseño. Por ejemplo, un determinado soporte satelital debe soldarse a partir de 12 partes utilizando métodos tradicionales, que desperdicia el 45% del material; La impresión 3D integrada, por otro lado, combina todas las piezas en una y usa el 98% del material, lo que también reduce los costos de mano de obra en un 60% porque reduce el número de procesos de soldadura. La capacidad de personalizar la impresión 3D se ha convertido en un beneficio clave en la industria médica. Usando la impresión 3D, una cierta placa de guía ortopédica pudo combinar perfectamente con los huesos del paciente. Esto redujo el ciclo de iteración del producto de 3 meses a 3 días, evitó la posibilidad de chatarra de moho de fallas de diseño y redujo los gastos indirectos en más del 80%.
4. Optimización de la cadena de suministro: un cambio en la eficiencia de la "producción centralizada" a la "fabricación distribuida"
La producción centralizada es muy importante para la cadena de suministro del mecanizado tradicional. Las empresas necesitan construir fábricas en países bajos de costos - y precios unitarios más bajos haciendo muchos productos a la vez. Pero una larga cadena de suministro significa tiempos de entrega más largos y mayores gastos logísticos. Por ejemplo, el modelo de producción tradicional de un proveedor de piezas automotrices globales tarda de 6 a 8 semanas en trasladar los bienes de las fábricas en el sudeste asiático a los mercados de Europa y los Estados Unidos. La tasa de facturación de inventario es solo 4 veces al año. Con la fabricación distribuida impresa en 3D (impresión local, entrega local), el tiempo de entrega se reduce a 48 horas, la tasa de facturación de inventario sube a 24 veces al año y la eficiencia del capital de trabajo aumenta 6 veces.
La optimización de la cadena de suministro para la impresión 3D es más evidente en su capacidad para responder rápidamente a emergencias. Una instalación de impresión en 3D alemana localizó la producción de polvo de aleación de titanio en 2023 para satisfacer rápidamente las necesidades de los clientes aeroespaciales para componentes esenciales durante las averías de la cadena de suministro. Esto evitó el retraso de 2 a 3 semanas que el mecanizado tradicional habría causado al requerir el envío en alta mar. Además, el aspecto "en -} Producción de demanda" de la impresión 3D significa que las empresas no tienen que adivinar cuánto necesitarán por adelantado. Esto resuelve completamente el problema de la capacidad de producción inactiva o la cartera de inventario que ocurre cuando la demanda cambia en la fabricación tradicional.
5. Condiciones de límite de comparación de costos: razones importantes para elegir tecnología
La impresión 3D proporciona muchos beneficios cuando se trata de costo unitario, pero no se puede usar en todas las situaciones debido a cosas como las cualidades de los materiales y la eficiencia del proceso de producción. Por ejemplo, en el sector de la impresión de metales, el costo de almacenamiento de vacío del polvo de aleación de titanio (más de 5000 yuanes por kilogramo de polvo por año) podría hacer que el precio unitario del material aumente; Incluso aunque el costo inicial de los espacios en blanco de aleación de titanio fabricados con mecanizado tradicional es costoso, se puede reducir haciendo muchos de ellos a la vez. Además, la impresión 3D es relativamente lenta. Por ejemplo, la tecnología FDM tarda varias horas en crear piezas de tamaño mediano -, mientras que el mecanizado CNC simplemente toma unos minutos. Pero las tecnologías industriales de impresión 3D - de grado 3D como SLS y MJF han ayudado a cerrar la brecha de eficiencia al fabricar muchas piezas al mismo tiempo.
En términos de uso industrial, la impresión 3D es más costo - efectiva para lotes pequeños (menos de 1000 piezas), alta complejidad y alto valor agregado. El mecanizado tradicional sigue siendo competitivo para lotes grandes (más de 5000 piezas), situaciones estandarizadas y de baja complejidad. En el futuro, se prevé que los avances en la tecnología de almacenamiento de vacío de polvo metálico, la tecnología de impresión de la cabeza láser multi - y los algoritmos sofisticados de optimización de costos reduzcan aún más el costo unitario de la impresión 3D y aumentaran sus límites de aplicación.