サンド 3D プリンティングは「工具不要で納期が短い」とよく要約されますが、これらの利点は特定の注文内でのみ意味を持ちます。印刷では、あらゆる形状に専用のパターンや砂中子成形型を使用する必要はありませんが、機械時間、データの準備、砂と結合剤、脱粉、硬化、品質検証のコストがかかります。複雑で少量の作業に対する先行投資を大幅に削減できます。安定したリピート需要がある単純な部品の場合、償却された従来の工具の方がまだ安価である可能性があります。
したがって、鋳物工場は、単純に 1 立方メートルのプリントサンドの価格を求めるのではなく、注文の受付から鋳造が承認されるまでの総コストと経過時間を比較する必要があります。
2 つのルートでコストが発生する場合
従来のルートには、通常、パターン、砂中子成形型、治具、試作、修正が含まれます。ツールが完成すると、成形を迅速かつ経済的に繰り返し生産できるようになります。ツールは依然として時間と資本を消費するため、識別、保管、保守を行って、最終的には廃棄する必要があります。
デジタル ルートにより、フロントエンド作業の多くが鋳造エンジニアリング、モデル分割、溶融金属ランナー システム、ライザー、ベント、スライス、ネスティングに移されます。その後、プリンターは占有されたビルド ボリュームのみを生成します。ハードツールの開発は減少しますが、脱粉末、硬化、コーティング、金型の組み立て、鋳造検査は残ります。
| コストエリア | 従来のツーリング | サンド3Dプリント |
|---|---|---|
| 事前の作業 | 鋳造模型、中子型、治具、試験 | データの準備、プロセスの検証、最初の印刷 |
| 設計変更 | 工具の修正または交換が必要な場合があります | デジタルファイルを修正して再検証する |
| 部品ごとの材質 | 鋳物砂、バインダー、工具の減価償却費 | 印刷砂、バインダー、機械の占有率 |
| 労働 | 型紙作成、中子作成、組立、メンテナンス | ファイルの準備、脱粉、硬化および検査 |
| 隠れたコスト | 保管、損傷、工具の検索に費やした時間 | 未使用のビルド ボリューム、メンテナンス、および失敗した再印刷 |
| 品質コスト | アセンブリのばらつきと工具の摩耗 | パラメータのドリフト、取り扱いによるダメージ、材料の変動 |
実用的な中間点については、従来の金型とプリント 中子を使用したハイブリッド成形に関するガイドで説明されています。
なぜリードタイムが短縮できるのか
従来のプロジェクトでは、工具の設計、外注加工、組み立て、試用を待つ場合がありました。デジタルプロセスが承認されると、印刷されたルートが直接生産に移行し、設計の変更や緊急の需要に迅速に対応できます。異なる中子設計でも 1 つのビルド ボックスを共有できるため、多品種少量作業の柔軟性が向上します。
「プリントには数時間かかります」は、「キャストが数時間で出荷される」という意味ではありません。データ修復、プロセスレビュー、スケジュール設定、粉末除去、硬化、輸送、注入、検査はすべて、顧客とのリードタイムコミットメントに属します。
価値を生み出す可能性が最も高いプロジェクト
進化し続けるデザイン
デジタル変更は一般に、ハードツールの改訂を繰り返すよりも柔軟性が高くなります。ファウンドリの検証をより早く開始できるため、チームは既存のツールへの投資を保護するためだけに改善を延期する可能性が低くなります。
複雑な中子と大規模な中子アセンブリ
中子の統合により、工具、位置決めポイント、および手動組み立てを削減できます。組み合わせた設計でも、適切な砂除去経路、通気性、取り扱い強度、注入安定性を提供する必要があります。
ワンオフの少量部品およびスペア部品
少量の注文では、金型コストを多数の鋳物に分散することはできません。レガシーパーツには使用可能なパターンがない可能性があります。図面、アーカイブされたモデル、またはリバースエンジニアリングされたデータを使用して、金型をデジタル的に復元できる場合がありますが、再構築作業と部品のサイズは依然として経済性に影響します。
応答時間が重要な注文
ラインダウンのスペア、展示会のプロトタイプ、重要な開発マイルストーンは、製造単位コストよりも時間に敏感な場合があります。ダウンタイム、遅延、検証ウィンドウの欠落もビジネス ケースに含める必要があります。
従来のツールが依然として優れた選択肢である場合
長年にわたって大量生産される単純な形状の場合、成熟した工具と高速繰り返し成形により、明らかなコスト上の利点が維持される可能性があります。安定した中子製造設備と熟練したオペレーターを備えた鋳造工場は、新しいテクノロジーを使用するためだけに実績のあるルートを置き換えるべきではありません。
多くの場合、ハイブリッド生産はより賢明です。従来の外部金型を維持し、複雑な中子または頻繁に変更される中子のみを印刷します。これにより、既存の生産能力を保護しながら、工具や組み立ての作業をほとんど省く積層造形に集中できます。
後で確認できる ROI モデルを構築する
- 印刷に最も有利な部品だけでなく、前年の代表的な注文を 5 ～ 10 件選択します。
- 注文ごとに実際の工具、中子製造、再加工、リードタイム、およびスクラップのデータを収集します。
- 同じ品質基準に照らして、印刷、仕上げ、出荷、鋳造検証のコストを見積もります。
- 最初の鋳造、小規模バッチ、年間需要、および予想される設計変更について個別のシナリオを計算します。
自動車、重機、国際的なサンドプリンティングプログラムでは、大幅なコスト削減が報告されています。このような数値を参照点として扱い、独自の注文構成、稼働率、品質データに基づいて投資モデルを構築します。 6 段階の実装ロードマップは、次のステップを示しています。
報告されたプロジェクトの結果
業界の例では、いくつかの収益形態が示されています。報告によると、DMG MORIは、航空宇宙用タービンブレード金型の場合、複雑な内部キャビティ用の18個の部品からなるアセンブリを、1,600℃を超える動作条件に対応することを目的とした単一の成形部品に置き換えたという。米国鋳造協会の試算では、金型コストが 1 トンあたり 3,800 米ドルから 620 米ドルに削減されると述べています。東風汽車は、トランスミッション ハウジングの工具材料の使用量が 74% 削減されたと報告しました。
砂型印刷と欠陥検出を組み合わせた日本の鋳造工場は、年間検査で約 2,300 万人民元を節約したと報告しました。 Voxeljet はまた、Tesla Cybertruck の設計変更要求から 7 時間以内に砂型を再作成し、翌朝に鋳物をマシニング センターに送ったと報告しました。例は、統合、材料節約、自動検査、緊急のエンジニアリング変更に関連しています。見返りは砂単体の価格よりも大きい。
SJ-1200 サンド 3D プリント システム は、デジタル金型製造計画の一部を構成できます。機械の購入またはプリント ファースト トライアルを評価するには、代表的な金型データ、毎月の需要、現在のコスト構造を提出してください。 サンド プリンターの長期的な運用事例を確認することもできます。
よくある質問
3D プリントした砂型は従来の工具よりも常に安価ですか?
いいえ、印刷により前払いの工具は削減されますが、ジョブごとに機械、材料、仕上げのコストが追加されます。量が少なく、複雑で、頻繁に変更される作業では、メリットが得られる可能性が高くなります。単純な大量作業では、ツールを償却した後、長期的な比較が必要です。
従来のツールはどれくらいの量でより経済的になりますか?
普遍的な損益分岐点の数量はありません。それは、ツールの価格、成形率、砂の量、ネスティング効率、労力、および予想される修正によって異なります。実際の部品に合わせて計算してください。
サンド 3D プリンティングはどのようにリードタイムを短縮しますか?
3D データから直接モールドまたは中子を製造し、パターンと中子型の設計、加工、試行時間を短縮します。プロセスの見直し、洗浄、硬化、注入、検査がまだ残っています。
ROI の計算で最も多く見落とされるコストはどれですか?
一般的な省略には、データの修復、メンテナンス、未使用のビルド ボリューム、粉末除去作業、損傷の取り扱い、コーティング、硬化と検証、さらに従来のツールの保管とメンテナンスが含まれます。
サンド 3D プリントは緊急のスペアパーツに適していますか?
信頼できる図面や復元可能な 3D データが存在する場合、数量は限られており、時間の価値は高くなります。注文が緊急であるという理由だけで、材料、寸法、鋳造工場の検証を省略することはできません。