Formlabs梁柱：SLS批量3D打印生產零件，成本可大幅下降
時間：2023-08-10 11:48 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2023年8月8日，Formlabs開展了一場線上直播，主題為“如何構建 SLS 3D 打印的成本模型？”，由Formlabs 亞太區應用工程總監梁柱主講。
本文我們來回顧一下本場直播的主要內容，據梁柱介紹，Formlabs公司主要設計和制造用于原型制造和生產的專業3D打印硬件、軟件和材料。目前的產品線包括立體光固化（SLA）和選擇性激光燒結（SLS），將工業級的技術做到桌面級的設備中。
這兩大產品線可以滿足用戶從創意到原型制造再到生產的需要，具體的應用覆蓋了趣味模型、基礎原型、牙科模型與適應癥應用、可澆注模型、模具、夾具和固定裝置、醫學模型、外殼、功能性原型、生產部件等。
本次直播的主題是關于選擇性激光燒結（SLS）技術，其原理是利用高功率激光將尼龍粉末精確熔合成輕質、堅固的零件。優勢在于使用被廣泛認可的尼龍及其復合材料，其機械性能可媲美使用注塑成型等傳統制造方法生產的部件。另外，使用SLS技術打印無需支撐結構，用戶可以輕松打印懸垂機構、精細的幾何形狀、互鎖部件、內部通道和其他復雜的設計。SLS技術還能夠實現高效生產，可以對多個部件進行緊密排列，充分利用打印空間。
梁柱表示，SLS 3D打印的成本主要來源于四大方面，分別是材料、硬件、人工以及場地電費等間接成本。
在計算成本模型之前，需要先明確自己的需求，比如零件的類型，需要生產的數量，交貨周期，性能要求，單件成本等。需求越詳細，成本模型就越有效。
在確定使用SLS 3D打印工藝之后，可以在Formlabs的切片軟件中將零件排滿整個打印倉，確定其打印參數。以Fuse 1為例，滿倉打印一次可以排包294個零件，打印時間為20小時53分鐘。一共需要打印2707層，打印出的零件重量為920g，整缸粉末的重量為4.78kg。
以尼龍12粉末來確定其材料成本，Formlabs 尼龍12粉末每公斤的價格為99美元，按照下方的公式可以計算得到所使用的材料成本為142美元，對應單個零件的材料成本為0.48美元。這里面涉及到了粉末刷新率這個概念，Formlabs SLS設備每次打印零件所使用的粉末，可以由70%的舊粉和30%的新粉混合而成，如果排包密度≥30%，則沒有材料浪費，如果排包密度≤30%，則會有一定比例的材料始終無法消耗掉。
那么，硬件攤銷成本該如何計算呢？Fuse 1 設備以及配套的后處理設備全套成本在40萬人民幣以內，如果按照每天打印16小時，每周5天的生產時間表，使用每臺Fuse 1每月打印9批，使用每臺Fuse 1+30W每月打印18批，以此來分攤硬件成本。
然后就是計算人工成本，人工操作時間取決于打印機、后處理、材料和幾何形狀，制造商可以根據實際情況進行估算。
間接成本則包括場地租金、耗電等成本。
將上述的所有成本考慮在內，才能綜合測算出生產每個零件的成本。對于不同批量的零件生產，各項成本的分攤占比也會存在較大的差距。梁柱分別計算了在生產1000件、10萬件和1000萬件上述零件的情況下，均攤到每個零件的成本及成本構成。
如果要生產1000件上述的零件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構如下圖，單件的成本在10-20美元之間。
如果要生產10萬件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構如下圖，材料的成本占比大幅上升，單件成本大幅下降，控制到了1美元以內。
如果要生產1000萬件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構，單件成本進一步降低，但整體趨于穩定。以前一直有一種說法，用3D打印技術生產1件和1萬件，單件成本不變，看來這種說法在實際的生產中并不正確，它并沒有綜合考慮各項成本。
隨著3D打印效率的不斷提升，原材料成本的下降，越來越多的批量零件開始選擇用3D打印工藝生產。以上就是本次直播中關于如何構建 SLS 3D 打印的成本模型的內容，更詳細的介紹請觀看直播回放視頻。
本文我們來回顧一下本場直播的主要內容，據梁柱介紹，Formlabs公司主要設計和制造用于原型制造和生產的專業3D打印硬件、軟件和材料。目前的產品線包括立體光固化（SLA）和選擇性激光燒結（SLS），將工業級的技術做到桌面級的設備中。
這兩大產品線可以滿足用戶從創意到原型制造再到生產的需要，具體的應用覆蓋了趣味模型、基礎原型、牙科模型與適應癥應用、可澆注模型、模具、夾具和固定裝置、醫學模型、外殼、功能性原型、生產部件等。
本次直播的主題是關于選擇性激光燒結（SLS）技術，其原理是利用高功率激光將尼龍粉末精確熔合成輕質、堅固的零件。優勢在于使用被廣泛認可的尼龍及其復合材料，其機械性能可媲美使用注塑成型等傳統制造方法生產的部件。另外，使用SLS技術打印無需支撐結構，用戶可以輕松打印懸垂機構、精細的幾何形狀、互鎖部件、內部通道和其他復雜的設計。SLS技術還能夠實現高效生產，可以對多個部件進行緊密排列，充分利用打印空間。
梁柱表示，SLS 3D打印的成本主要來源于四大方面，分別是材料、硬件、人工以及場地電費等間接成本。
在計算成本模型之前，需要先明確自己的需求，比如零件的類型，需要生產的數量，交貨周期，性能要求，單件成本等。需求越詳細，成本模型就越有效。
在確定使用SLS 3D打印工藝之后，可以在Formlabs的切片軟件中將零件排滿整個打印倉，確定其打印參數。以Fuse 1為例，滿倉打印一次可以排包294個零件，打印時間為20小時53分鐘。一共需要打印2707層，打印出的零件重量為920g，整缸粉末的重量為4.78kg。
以尼龍12粉末來確定其材料成本，Formlabs 尼龍12粉末每公斤的價格為99美元，按照下方的公式可以計算得到所使用的材料成本為142美元，對應單個零件的材料成本為0.48美元。這里面涉及到了粉末刷新率這個概念，Formlabs SLS設備每次打印零件所使用的粉末，可以由70%的舊粉和30%的新粉混合而成，如果排包密度≥30%，則沒有材料浪費，如果排包密度≤30%，則會有一定比例的材料始終無法消耗掉。
那么，硬件攤銷成本該如何計算呢？Fuse 1 設備以及配套的后處理設備全套成本在40萬人民幣以內，如果按照每天打印16小時，每周5天的生產時間表，使用每臺Fuse 1每月打印9批，使用每臺Fuse 1+30W每月打印18批，以此來分攤硬件成本。
然后就是計算人工成本，人工操作時間取決于打印機、后處理、材料和幾何形狀，制造商可以根據實際情況進行估算。
間接成本則包括場地租金、耗電等成本。
將上述的所有成本考慮在內，才能綜合測算出生產每個零件的成本。對于不同批量的零件生產，各項成本的分攤占比也會存在較大的差距。梁柱分別計算了在生產1000件、10萬件和1000萬件上述零件的情況下，均攤到每個零件的成本及成本構成。
如果要生產1000件上述的零件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構如下圖，單件的成本在10-20美元之間。
如果要生產10萬件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構如下圖，材料的成本占比大幅上升，單件成本大幅下降，控制到了1美元以內。
如果要生產1000萬件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本結構，單件成本進一步降低，但整體趨于穩定。以前一直有一種說法，用3D打印技術生產1件和1萬件，單件成本不變，看來這種說法在實際的生產中并不正確，它并沒有綜合考慮各項成本。
隨著3D打印效率的不斷提升，原材料成本的下降，越來越多的批量零件開始選擇用3D打印工藝生產。以上就是本次直播中關于如何構建 SLS 3D 打印的成本模型的內容，更詳細的介紹請觀看直播回放視頻。
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