L'impression des processus de coulée alternatifs peut-il réduire les coûts de moisissure?

1. Le problème de coût avec les moules de coulée traditionnels: les dépenses fixes aggravent le "piège à échelle".
La structure des coûts des techniques de coulée classiques a une grande fonction "dominante à coût fixe", et l'économie de ces processus dépend beaucoup de la propagation des coûts grâce à la production de grande échelle -. Par exemple, le coût de développement d'un ensemble de moules de carrosserie de cylindre de moteur automobile atteint 2,3 millions de yuans, soit 41% du coût total du projet. Le projet de coulée de vilebrequin de navires devait avoir quatre réparations de moisissures en raison de défauts de conception dans le canal de flux, ce qui a coûté 600 000 yuans supplémentaires et une livraison retardée de 42 jours. Trois problèmes principaux rendent les moules si chers:
Coûts des matériaux et de la transformation: pour les gros et complexes moules, vous avez besoin d'acier spécial très robuste, peut gérer des températures élevées et ne se casse pas facilement. Un seul ensemble de moules métalliques peut coûter entre 150 000 et 800 000 yuans. Pour des moules structurels plus compliqués, le coût peut augmenter encore plus car ils doivent être fabriqués en blocs.
Les coûts d'itération et de maintenance: la modification d'un moule nécessite l'ensemble du processus de «débogage de l'assemblage du traitement de conception», qui prend généralement de 3 à 5 itérations. Les charges de réparation de moisissures représentent 12% du coût total d'un projet de coulée de colonne de support hydraulique en raison de défauts de conception.
Les coûts de stockage et d'inventaire: la fabrication et les noyaux de moulage à la main sont nécessaires pour les moules de sable traditionnels, ce qui coûte 28% du coût total de la main-d'œuvre. L'usine a une zone de stockage de moisissure d'environ 500 mètres carrés, et il en coûte 120000 yuans par an pour le maintenir.
Dans les situations où il y a une petite échelle -, de nombreux types de production différents, ce concept "économies d'échelle" ne fonctionne pas du tout. Par exemple, lorsqu'une entreprise de machines minières fabrique un boîtier de concasseur personnalisé, le coût d'un seul moule utilisant des méthodes traditionnels peut être partagé jusqu'à 23000 yuans . 3 D La technologie d'impression, en revanche, entraîne la fabrication directement à partir de fichiers numériques. Cela réduit les coûts de moisissure à zéro et augmente les bénéfices sur des pièces simples de 27% par rapport à la production de lots traditionnels.
2. La théorie derrière les coûts inférieurs de l'impression 3D: passer des "moules physiques" à la "fabrication numérique"
La technologie d'impression 3D se débarrasse de la nécessité de moules physiques en empilant des couches les unes sur les autres. Cela réduit également les coûts de trois manières:
Réduire les coûts pour les moules: vous pouvez imprimer directement des moules de sable ou de résine sans avoir à traiter les moules métalliques. Par exemple, faire une colonne de support hydraulique avec des méthodes traditionnelles coûte 580 000 yuans pour fabriquer trois ensembles de moules métalliques. Avec l'impression 3D, les seuls coûts concernent l'amortissement des matériaux et des équipements, soit 92% inférieur au coût des moules traditionnels.
Le taux d'utilisation des matériaux a beaucoup augmenté: pendant le processus de moulage, la fabrication de moules de sable traditionnelle perd 15% à 20% du sable, ce qui est beaucoup de déchets de matériaux. Mais avec le tranchage numérique, l'impression 3D contrôle le chemin de sédimentation des particules de sable et le taux d'utilisation des matériaux est passé à plus de 98%. L'évaluation mondiale réelle - d'un projet de lame de turbine à gaz démontre que les moules de sable imprimés en 3D économisent 3,2 tonnes de sable perlé par rapport aux méthodes plus anciennes, et le coût des matériaux pour un composant baisse de 41%.
Raccourcissez le cycle de production: il faut 12 étapes pour faire une coulée de sable traditionnelle, et il faut 4 à 8 semaines pour terminer l'ensemble du processus . 3} D La technologie d'impression modifie la façon dont les choses sont faites en utilisant des fichiers de conception pour contrôler directement l'impression. Vous pouvez fabriquer un moule de sable en moins de 24 heures, et avec l'impression parallèle des composants multi -, vous pouvez fabriquer 5 à 10 tonnes de produits chaque jour. L'étude de cas d'un projet d'essieu en transit ferroviaire révèle qu'il n'a pris que 9 jours de la conception finale à la livraison du premier lot de 20 marchandises finies. Ceci est 82% plus rapide que les méthodes traditionnelles et réduit les coûts de 63%.
3. Le "scénario d'application d'or" de l'impression 3D en termes d'économie
Même si l'impression 3D a un avantage perturbateur en ce qui concerne le coût de la moisissure, son économie est toujours limitée par trois principales conditions aux limites:
Taille du lot: lors de la création de pièces structurelles simples, les avantages des méthodes classiques à l'échelle sont de plus en plus claires. Par exemple, la coulée de sable traditionnelle peut rapidement fabriquer des plaques plates et des tubes droits en grande quantité en utilisant des moules standard, ce qui rend le coût de chaque pièce très bas. D'un autre côté, l'impression 3D n'a pas besoin de moules, mais il faut plus de temps pour imprimer chaque pièce, et le coût du matériau est plus élevé que celui des matériaux de sable traditionnels. Plus la taille du lot est grande, plus il y a l'impact de l'accumulation de coûts. Pour les pièces moulées rugueuses qui n'ont pas besoin de haute précision ou de qualité de surface, les méthodes de moulage traditionnelles sont moins chères . 3 D Les moules de sable imprimés sont plus précis, mais ils ont besoin de sable et de liants spéciaux pour s'assurer que l'impression est bonne. Le coût du matériau est plus que celui des matériaux de sable ordinaires. Lorsque vous incluez les coûts de l'amortissement de l'équipement, de la consommation d'énergie et d'autres facteurs, le coût total est encore plus élevé.
Adaptabilité des matériaux: En ce qui concerne le casting des matériaux uniques comme les alliages de température élevés - et la céramique, la technologie d'impression 3D doit toujours trouver un moyen d'équilibrer les propriétés des matériaux avec leurs coûts. Par exemple, les matériaux de moule de sable en céramique qui peuvent résister à des températures jusqu'à 1600 degrés ont été fabriqués, mais ils coûtent plus de trois fois plus que les matériaux de sable ordinaires, ce qui les rend difficiles à utiliser dans les grandes industries.
4. Pratique industrielle: de la «sensibilité aux coûts» à la «création de valeur»
L'industrie manufacturière passe de «sensible aux coûts» à la «création de valeur» grâce à la technologie d'impression 3D:
La production personnalisée de petits lots brise la blocage: une entreprise éolienne utilise l'impression 3D pour fabriquer des bases de tour personnalisées avec "une machine, un type" et facture 15% de plus pour le produit. Dans le domaine médical, les prothèses personnalisées, les orthèses et d'autres produits personnalisés peuvent être conçus et livrés en 72 heures, avec une erreur de correspondance inférieure à 0,1 mm et une économie de coûts de 60% par rapport aux méthodes traditionnelles.
L'innovation en R&D accélère l'itération: les entreprises qui font que les moteurs d'avion utilisent des moules de sable imprimés en 3D pour fabriquer rapidement des prototypes de chambres de combustion. Cela augmente le nombre d'itérations de conception d'une moyenne de 3 à 12 par an. Le cycle de développement des nouveaux boîtiers de moteurs de véhicules énergétiques a été réduit de 6 mois à 6 semaines, profitant de l'opportunité du marché.
Changement de la fabrication verte: la technologie des moisissures de sable d'impression 3D réduit l'impact environnemental, réduit la production de sable de déchets de 85% et peut recycler et régénérer 100% du matériau. Il utilise également 40% moins d'énergie que les méthodes précédentes et réduit les émissions de carbone individuelles de 52%.