SLSバッチ3Dプリント生産部品、コストを大幅に削減可能、Formlabsセミナー

2023年8月8日、Formlabsは、アジア太平洋地域のアプリケーションエンジニアリングディレクターであるLiang Zhu氏をホストとして、「SLS 3Dプリントのコストモデルを構築するには？」をテーマにしたオンラインライブ放送を開催しました。

この記事では、このライブ放送の主な内容を振り返ってみましょう。Liang Zhu氏によると、Formlabsは主にプロトタイピングと生産のためのプロフェッショナルな3Dプリントハードウェア、ソフトウェア、材料の設計と製造を行っています。現在の製品ラインには、ステレオリソグラフィー (SLA) と選択的レーザー焼結 (SLS) が含まれており、産業グレードのテクノロジーをデスクトップレベルの機器に導入しています。

これら 2 つの製品ラインは、創造性から試作、生産まで、ユーザーのニーズを満たすことができます。具体的な用途としては、娯楽モデル、基本プロトタイプ、歯科モデルおよび指示アプリケーション、鋳造モデル、金型、治具、医療モデル、ハウジング、機能プロトタイプ、生産部品などが挙げられます。

このライブ放送のテーマは、高出力レーザーを使用してナイロン粉末を正確に融合し、軽量で強度の高い部品を製造する選択的レーザー焼結 (SLS) 技術です。利点は、広く認知されているナイロンとその複合材料を使用していることであり、その機械的特性は、射出成形などの従来の製造方法で製造された部品に匹敵します。さらに、SLS 印刷技術ではサポート構造が不要で、ユーザーはオーバーハング機構、微細な形状、連結部品、内部チャネル、その他の複雑なデザインを簡単に印刷できます。 SLS テクノロジーは、複数の部品を密接に配置して印刷スペースを最大限に活用できるため、効率的な生産も可能になります。

Liang Zhu氏は、SLS 3Dプリントのコストは主に材料、ハードウェア、労働力、現場の電気代などの間接費の4つの側面から発生すると述べた。

コストモデルを計算する前に、部品の種類、生産数量、納期、パフォーマンス要件、単価などのニーズを明確にする必要があります。要件が詳細になるほど、コストモデルは効果的になります。

SLS 3D 印刷プロセスを使用することを決定したら、Formlabs のスライスソフトウェアを使用して、印刷チャンバー全体に部品を配置し、印刷パラメータを決定できます。 Fuse 1 を例にとると、フルビン印刷では一度に 294 個の部品をパッケージ化でき、印刷時間は 20 時間 53 分です。合計 2707 層を印刷する必要があり、印刷された部品の重量は 920g、粉末のシリンダー全体の重量は 4.78kg です。

ナイロン 12 パウダーを使用して材料コストを算定すると、Formlabs のナイロン 12 パウダーのコストは 1 キログラムあたり 99 ドルです。以下の式によると、使用される材料コストは 142 ドルと計算され、これは部品 1 個あたり 0.48 ドルの材料コストに相当します。これには、粉末リフレッシュレートの概念が関係します。Formlabs SLS デバイスが部品を印刷するたびに使用する粉末は、70% の古い粉末と 30% の新しい粉末の混合物になります。充填密度が ≥ 30% の場合、材料の無駄はありません。充填密度が ≤ 30% の場合、一定の割合の材料が消費されることはありません。

では、ハードウェアの償却コストはどのように計算するのでしょうか? Fuse 1 設備とそれをサポートする後処理設備のフルセットコストは 40 万元未満です。生産スケジュールが 1 日 16 時間、週 5 日の場合、各 Fuse 1 は 1 か月あたり 9 バッチを印刷し、各 Fuse 1+30W は 1 か月あたり 18 バッチを印刷して、ハードウェアコストを償却します。

次に人件費です。労働時間はプリンター、後処理、材料、形状によって異なり、メーカーは実際の状況に基づいて見積りを行うことができます。

間接コストには、敷地のレンタル、電気消費、その他のコストが含まれます。

上記のすべてのコストを考慮に入れることによってのみ、各部品の製造コストを総合的に見積もることができます。異なるバッチでの部品の生産では、それぞれのコスト配分の割合に大きな違いが生じます。 Liang Zhu は、上記の部品を 1,000 個、100,000 個、1,000 万個生産した場合の各部品のコストとコスト構造を計算しました。

上記部品を1,000個生産する場合、ヒューズ1とヒューズ1+30Wのコスト構造は下図のようになり、1個あたりのコストは10～20ドルになります。

10万個生産する場合、Fuse 1とFuse 1+30Wのコスト構造は下図のようになります。材料費の割合が大幅に増加し、1個あたりのコストが大幅に下がり、1ドル未満に抑えられています。

1,000 万個生産する場合、Fuse 1 と Fuse 1+30W のコスト構造は、1 個あたりのコストがさらに低下しますが、全体的には安定する傾向があります。 3D プリント技術を使用して 1 個を製造する場合も 1 万個を製造する場合もコストは同じである、という言い伝えが過去にありました。この言い方は、すべてのコストを考慮していないため、実際の製造では正しくないようです。

3D プリントの効率が継続的に向上し、原材料コストが削減されるにつれて、3D プリント技術を使用して生産されるバッチ部品がますます増え始めています。上記は、SLS 3D プリントのコストモデルの構築方法に関する今回のライブ放送の内容です。より詳しい紹介については、ライブ放送のリプレイビデオをご覧ください。

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