Comment les coûts unitaires de la fabrication d'impression et de l'usinage traditionnel se comparent-ils?

1. Composition des coûts: passer de "l'amortissement des coûts fixes" à "sur - Investissement de demande"
L'usinage traditionnel a «des coûts fixes élevés et des coûts marginaux faibles» et ses principaux coûts proviennent de la création de moisissures, de l'amortissement des équipements et de la fabrication de masse. Par exemple, fabriquer un seul ensemble de moules pour le processus de moulage par injection pour les pièces intérieurs de la voiture peut coûter jusqu'à 120 000 yuans. Lors de la fabrication de 2000 pièces, le coût d'un seul moule peut atteindre 60 yuans. Cependant, avec l'impression 3D, le nylon 12 peut être moulé directement sans avoir besoin de moules. Le coût du matériau et de l'équipement utilisés ne se déprécie que de 24 yuans chaque pièce, ce qui représente des économies de 72% sur les dépenses de moisissure. La principale raison de cette différence est que l'usinage traditionnel supprime les matériaux à travers le processus de "réduction des matériaux", qui nécessite d'abord de mettre les moules en place pour assurer la production standardisée . 3 D L'impression, en revanche, utilise le processus "additif" pour empiler les matériaux par calque, transformant les modèles numériques en objets physiques sans besoin de moules et transformant les coûts fixes en coûts variables.
En ce qui concerne l'amortissement de l'équipement, les machines CNC traditionnelles (telles que cinq - axes de liaison CNC) coûtent généralement plus de 500 000 yuans, et leurs dépenses d'amortissement sont réparties dans le temps; Les imprimantes industrielles - de grade 3D (ces équipements SLS et MJF) coûtent environ 500 000 yuans, mais leurs coûts d'amortissement ne dépendent pas du nombre de pièces qu'ils fabriquent. Cela les rend meilleurs pour la petite échelle -, des situations de fabrication de variétés multi -. Par exemple, l'usinage traditionnel des cinq - d'une certaine buse de carburant du moteur d'aéronef nécessite de couper 92% du matériau d'un blanc d'alliage de titane entier, ce qui coûte 3200 yuans par pièce. Lorsqu'ils sont passés à l'impression 3D, le coût du matériau a fortement chuté à 800 yuans, une baisse de 75%.
2. L'effet d'échelle: passer de la "dilution par lots" à "zéro inventaire" en percant le point critique
L'usinage traditionnel est moins cher en raison des économies d'échelle. Lorsque le montant de la commande est supérieur à 5000 pièces, le coût des moules est réparti sur plus de pièces, ce qui réduit le coût par pièce. Mais lorsque la quantité de commande est inférieure à 1000 pièces, le coût par pièce peut être supérieur à l'impression 3D. Prendre la production de 100 pièces en plastique à titre d'exemple: le moulage par injection traditionnel nécessite un coût de moisissure de 50000 à 200000 yuans, avec un coût total de 51000 à 21000 yuans; Le coût unique de l'impression 3D (nylon SLS) est de 50 yuans, et le coût total n'est que de 5000 yuans, soit seulement 1/10 du coût du moulage par injection. Cet écart est particulièrement important dans les zones avec de petits lots et une grande valeur -, y compris les soins de santé et l'aérospatiale. Par exemple, un laboratoire dentaire a utilisé des prothèses imprimées en 3D pour modifier l'ancienne façon de stocker 5000 spécifications pendant 7 jours en une approche de production de demande - avec "la livraison de numérisation le jour suivant". Cela a réduit leur capital d'inventaire de 8 millions de yuans à 1,2 million de yuans.
La fonction «zéro inventaire» de l'impression 3D le rend beaucoup moins cher. Dans la fabrication traditionnelle, les entreprises doivent faire beaucoup de choses à l'avance pour faire face aux changements de demande. C'est ce qu'on appelle les «ventes axées sur les stocks». L'arriéré des stocks peut prendre de 20% à 40% du fonds de roulement. Avec la fonction «Inventaire numérique» de l'impression 3D, les fichiers de conception peuvent être stockés dans le cloud et les commandes peuvent être imprimées et expédiées immédiatement à leur arrivée. Cela signifie qu'il n'y a aucun coût associé à la maintenance des stocks. En mettant des machines d'impression 3D dans le centre régional, une entreprise automobile a réduit le temps nécessaire pour fournir des pièces de rechange de deux semaines à 48 heures. Cela a conduit à des avantages indirects de plus de 10 millions de yuans en raison de moins de temps d'arrêt.
3. Flexibilité de conception: modification de la valeur du "compromis de processus" en "intégration fonctionnelle"
Les limites de processus rendent difficile la conception de l'usinage traditionnel. Par exemple, la fabrication de structures compliquées nécessite un mélange de processus différents, tels que la coulée, l'usinage et le traitement thermique. Chaque phase peut faire des erreurs, ce qui peut provoquer un changement de taux de rendement. Une certaine société aérospatiale fabrique des lames de turbine en utilisant une méthode traditionnelle qui a 18 étapes et un taux de rendement de seulement 78% . 3 d l'impression, en revanche, n'a besoin que de trois étapes et a un taux de production de 96%. Il réduit également les coûts de qualité de 40%. De plus, la fonction de «réduction des matériaux» de l'usinage traditionnel signifie que moins de 30% des matériaux utilisés sont réellement utiles et le reste est des déchets. D'un autre côté, l'impression 3D utilise plus de 90% des ressources, ce qui réduit encore plus les prix.
L'intégration fonctionnelle, c'est lorsque l'impression 3D montre vraiment sa liberté de conception. Par exemple, un certain support satellite doit être soudé à partir de 12 parties en utilisant des méthodes traditionnelles, qui gaspillent 45% du matériau; L'impression 3D intégrée, en revanche, combine toutes les pièces en une seule et utilise 98% du matériau, ce qui réduit également les coûts de main-d'œuvre de 60% car il réduit le nombre de processus de soudage. La capacité de personnaliser l'impression 3D est devenue un avantage clé dans l'industrie médicale. En utilisant l'impression 3D, une certaine plaque de guidage orthopédique a pu correspondre parfaitement aux os du patient. Cela a réduit le cycle d'itération du produit de 3 mois à 3 jours, évité la possibilité de dérapage de moisissure des défauts de conception et réduit les dépenses indirectes de plus de 80%.
4. Optimisation de la chaîne d'approvisionnement: un changement d'efficacité de la "production centralisée" à "fabrication distribuée"
La production centralisée est très importante pour la chaîne d'approvisionnement de l'usinage traditionnel. Les entreprises doivent construire des usines à faible - les pays coûte des prix unitaires en fabriquant beaucoup de marchandises à la fois. Mais une longue chaîne d'approvisionnement signifie des délais de livraison plus longs et des dépenses logistiques plus élevées. Par exemple, le modèle de production traditionnel d'un fournisseur de pièces automobiles mondial prend 6 à 8 semaines pour déplacer des marchandises des usines d'Asie du Sud-Est aux marchés en Europe et aux États-Unis. Le taux de rotation des stocks n'est que 4 fois par an. Avec la fabrication distribuée imprimée en 3D (impression locale, livraison locale), le délai de livraison est réduit à 48 heures, le taux de rotation des stocks atteint 24 fois par an et l'efficacité du fonds de roulement augmente de 6 fois.
L'optimisation de la chaîne d'approvisionnement pour l'impression 3D est plus évidente dans sa capacité à répondre rapidement aux urgences. Une installation d'impression 3D allemande a localisé la production de poudre d'alliage de titane en 2023 pour satisfaire rapidement les besoins des clients aérospatiaux pour les composants essentiels pendant les pannes de la chaîne d'approvisionnement. Cela a évité le retard de 2 à 3 semaines que l'usinage traditionnel aurait causé par la nécessité d'un expédition offshore. De plus, l'aspect "ON - de la production" de l'impression 3D signifie que les entreprises n'ont pas à deviner combien ils auront besoin à l'avance. Cela résout entièrement le problème de la capacité de production inactive ou du backlog d'inventaire qui se produit lorsque la demande change dans la fabrication traditionnelle.
5. Comparaison des coûts Conditions aux limites: raisons importantes du choix de la technologie
L'impression 3D offre de nombreux avantages en matière de coût unitaire, mais il ne peut pas être utilisé dans toutes les situations en raison de choses comme les qualités des matériaux et l'efficacité du processus de production. Par exemple, dans le secteur de l'impression métallique, le coût de stockage de vide de la poudre d'alliage de titane (plus de 5000 yuans par kilogramme de poudre par an) pourrait faire augmenter le prix unitaire du matériau; Même si le coût initial des blancs en alliage de titane fabriqué à l'aide d'usinage traditionnel est coûteux, il peut être abaissé en en faisant beaucoup à la fois. De plus, l'impression 3D est relativement lente. Par exemple, la technologie FDM prend plusieurs heures pour créer des pièces de taille moyenne -, tandis que l'usinage CNC prend simplement quelques minutes. Mais les technologies d'impression industrielles - de grade 3D comme SLS et MJF ont contribué à combler l'écart d'efficacité en fabriquant de nombreuses pièces en même temps.
En termes d'utilisation industrielle, l'impression 3D est la plupart des coûts - efficaces pour les petits lots (moins de 1000 pièces), une complexité élevée et une valeur ajoutée élevée. L'usinage traditionnel est toujours compétitif pour les gros lots (plus de 5000 pièces), standardisés et à faible complexité. À l'avenir, les progrès de la technologie de stockage de vide en poudre en métal, de la technologie d'impression de tête laser multi - et des algorithmes d'optimisation des coûts sophistiqués devraient réduire davantage le coût unitaire de l'impression 3D et augmenter ses limites d'application.