6 manieren om productiekosten te verlagen met 3D-printen

Ontwikkelingen in 3D-printen hebben aangetoond dat de technologie steeds sneller wordt, processen meer geautomatiseerd en productievolumes toenemen. 3D-printen is nu geëvolueerd tot een punt waarop het bedrijven een aanzienlijke productiewaarde biedt. Een aspect van deze waarde is het vermogen om de productiekosten op alle productiegebieden aanzienlijk te verlagen, van ontwerp tot productontwikkeling en productie. Nu 3D-printen zijn waarde laat zien in alle productiefasen, delen we de 6 manieren waarop de technologie bedrijven kan helpen hun productiekosten te verlagen.

1. Productontwikkeling  

Productontwikkeling of, beter gezegd, rapid prototyping blijft een van de belangrijkste use-cases voor 3D-printen, en terecht. Het gebruik van 3D-printen voor prototyping kan bedrijven helpen de kosten voor het ontwikkelen van nieuwe producten aanzienlijk te verlagen. Aangezien 3D-printen gebaseerd is op digitale CAD-gegevens, vereist het maken van iteraties van een prototype slechts een wijziging in het ontwerp. Dit betekent dat bedrijven veel sneller en tegen veel lagere kosten meerdere iteraties van een product kunnen maken dan conventionele productiemethoden. Snellere ontwerpiteraties betekenen op hun beurt een versnelde productontwikkelingsfase, omdat productfouten kunnen worden gecorrigeerd en verbeteringen kunnen worden aangebracht in een vroeg stadium van de ontwerpfase, waardoor de kans op kostbare fouten wordt geminimaliseerd.

Een andere manier waarop 3D-printen de kosten kan verlagen geassocieerd met productontwikkeling is het minimaliseren van de hoeveelheid arbeid die nodig is om modellen, gereedschappen en prototypeonderdelen te produceren. Dit geldt met name voor metaalprototyping, dat vaak erg arbeidsintensief en kostbaar kan zijn. Bedrijven zoals Desktop Metal en Markforged bieden echter kosteneffectieve 3D-printoplossingen voor functionele metaalprototyping.

2. Lagere materiaalkosten  

Het verlagen van de grondstofkosten is een andere reden om 3D-printen als een levensvatbaar productiealternatief te beschouwen. Omdat grondstof bij 3D-printen laag voor laag wordt toegevoegd en alleen waar nodig, vermindert het printproces de materiaalverspilling drastisch. In tegenstelling tot subtractieve productiemethoden, die doorgaans meer materiaalafval produceren, is 3D-printen hulpbronnenefficiënt, vooral wanneer hoogwaardige materialen worden gebruikt.

Met 3D-printen kunt u ook de hoeveelheid materiaal verminderen die nodig is om een ​​onderdeel te produceren, met metalen lichtgewicht is hier een goed voorbeeld van. Metal lichtgewichting verwijst naar de praktijk van het lichter maken van metalen onderdelen met behulp van 3D-printtechnologieën. In sectoren als de lucht- en ruimtevaart en de autosport, waar zelfs één kilogram bespaard kan worden, kan dit leiden tot aanzienlijke kostenbesparingen. 3D-printen is een van de weinige manieren waarop lichtgewicht metalen onderdelen kosteneffectief kunnen worden geproduceerd.

Bij subtractieve fabricage wordt het duurder door materiaal uit een onderdeel te verwijderen om het gewicht te verminderen. Snijden, boren en verspanen vergen extra werk en brengen dus extra kosten met zich mee. Met 3D-printen brengt de complexiteit van het produceren van lichtgewicht constructies geen extra kosten met zich mee. In feite is het precies het tegenovergestelde:hoe lichter het onderdeel, hoe goedkoper en sneller het productieproces.

3. Nieuwe ontwerpmogelijkheden

3D-printen stelt productontwerpers en ingenieurs in staat om te experimenteren met complexe ontwerpen en geometrieën die met geen enkele andere productiemethode haalbaar zijn. Voor vooruitstrevende bedrijven is dit nog een andere manier om kosten te besparen met behoud van productinnovatie.

Een voorbeeld hiervan op het werk is op het gebied van onderdeelconsolidatie, waar ontwerpen voor additive manufacturing echte kostenbesparingen kan opleveren. Terwijl bij traditionele productie meerdere componenten moeten worden geproduceerd en vervolgens worden geassembleerd om het uiteindelijke onderdeel te maken, biedt 3D-printen een andere benadering. Met behulp van de technologie kan een onderdeel dat is gemaakt van verschillende afzonderlijke componenten als één geïntegreerd onderdeel worden afgedrukt. Door op deze manier onderdelen te consolideren, kunnen fabrikanten aanzienlijke kostenbesparingen realiseren, waaronder arbeidskosten in verband met assemblagewerk, lagere voorraadkosten (omdat er minder of zelfs geen extra componenten hoeven te worden aangeschaft en opgeslagen) en lagere onderhoudskosten, aangezien de prestatie van het onderdeel is verbeterd.

Tot op heden is GE een van de grootste succesverhalen over het gebruik van 3D-printen om het aantal onderdelen te verminderen. Het bedrijf heeft 3D-printen gebruikt om het aantal componenten in zijn nieuwe General Electric Catalyst-turbopropmotor te verminderen van 845 tot slechts 11. Volgens GE verlaagt de nieuwe benadering van het ontwerp niet alleen de totale kosten, maar vermindert het ook het brandstofverbruik door 20% en verlaagt het totale motorgewicht. Door onderdelen in de motor te consolideren, hoeven er minder onderdelen te worden ontworpen, gecertificeerd, geïnspecteerd en geproduceerd.

4. Kleinschalige productie

Er zijn veel gevallen waarin productievolumes investeringen in zeer dure productietools niet rechtvaardigen. Om deze reden zijn conventionele fabricagetechnieken, zoals spuitgieten, typisch ongeschikt voor productie in kleine volumes. Naarmate 3D-printen echter evolueert naar een technologie voor productie, heeft dit nieuwe kansen gecreëerd voor een meer kosteneffectieve manier om producten in kleine batches te maken. Zonder gereedschaps- en instelkosten wordt 3D-printen een ideale oplossing om onderdelen in kleine hoeveelheden te leveren.

Hoewel productie in kleine oplagen een aantrekkelijk gebruiksscenario is voor 3D-printen, zijn verschillende bedrijven op zoek naar manieren om de technologie naar een nog hogere productiviteit te duwen. Zo haalde Betatype, een Britse specialist in additive manufacturing, onlangs de krantenkoppen met zijn 3D-geprinte auto-onderdelen. Het bedrijf was in staat om twee metalen 3D-printers te optimaliseren om in slechts 34 uur 384 metalen onderdelen in een enkele build te leveren. Ter vergelijking:het kostte 400 uur om dit aantal onderdelen te maken met een niet-geoptimaliseerde 3D-printer. De kosten per onderdeel zijn ook verlaagd van $ 40 naar minder dan $ 4. Het bedrijf beweert dat 'met een installatie van 7 machines waarop dit geoptimaliseerde proces wordt uitgevoerd, de volumes de 1 miljoen onderdelen per jaar kunnen benaderen - onderdelen die functioneler en kosteneffectiever zijn.'

5. Lagere gereedschapskosten

De fabricagekosten kunnen aanzienlijk worden verlaagd door productiehulpmiddelen voor 3D-printen, zoals mallen en armaturen. Malen en opspanningen worden vaak uitbesteed aan externe leveranciers, waar ze CNC-gefreesd of handmatig gelast en geassembleerd worden. In-house 3D-printmallen en -armaturen kunnen echter een veel sneller en goedkoper alternatief blijken te zijn.

Volkswagen Autoeuropa print al enkele jaren custom tools met behulp van Ultimaker 3D-printers. De technologie stelt het bedrijf in staat om lichtgewicht mallen en armaturen te maken, ontworpen voor een betere ergonomie en verbeterde prestaties. Het meest indrukwekkende is dat in-house 3D-printen Volkswagen Autoeuropa helpt om meer dan 90% aan kostenbesparingen te realiseren in vergelijking met het extern inkopen van de tools.

6. 3D-print reserveonderdelen

Veel industrieën houden een voorraad reserveonderdelen aan waar weinig en weinig vraag naar is, en dit kan een dure uitgave zijn. Met 3D-printen is het helemaal niet nodig om voorraden aan te houden voor dergelijke reserveonderdelen. Door gebruik te maken van de technologie kunnen fabrikanten reserveonderdelen op aanvraag produceren, waardoor het aantal opgeslagen onderdelen wordt verminderd en de voorraadkosten worden verlaagd.

Met de komst van gedistribueerde productie nemen OEM's en leveranciers van reserveonderdelen ook stappen om gelokaliseerde AM-faciliteiten op te zetten voor het 3D-printen van reserveonderdelen dichter bij klanten. Dit leidt tot snellere en eenvoudigere levering, verlaagt de logistieke kosten en vermindert de complexiteit van de supply chain.