ROI của các nhà sản xuất khuôn mẫu sử dụng in 3D kim loại là bao nhiêu?

1. Tối ưu hóa cơ cấu chi phí: chuyển từ “giảm lãng phí nguyên liệu” sang “sản xuất bồi đắp chính xác”
Các phương pháp trừ bao gồm phay, phóng điện và cắt dây được sử dụng trong chế tạo khuôn truyền thống. Tỷ lệ sử dụng vật liệu thường dưới 70%. Ngoài ra, chất thải phát sinh trong quá trình xử lý cần phải được quản lý riêng, điều này càng làm tăng giá. Ví dụ, chế tạo khuôn ép ô tô theo cách cũ cần khoảng 120 kg phôi thép khuôn, nhưng thành phẩm chỉ nặng 80 kg và lãng phí 33% vật liệu. Sử dụng phương pháp sản xuất bồi đắp "xếp chồng từng lớp", in 3D kim loại có thể sử dụng hơn 90% vật liệu. Ví dụ, thiết bị iSLM420 của Zhongrui Technology chỉ cần 85 kg nguyên liệu bột để làm khuôn cho cánh động cơ máy bay. Bột bổ sung có thể được tái sử dụng, giúp giảm 40% chi phí của vật liệu khuôn đơn.

Ngoài ra, in 3D kim loại loại bỏ rất nhiều bước phức tạp cần thiết trong các phương pháp truyền thống, như xử lý nhiệt, gia công chính xác và lắp ráp. Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều chi phí về thiết bị và nhân lực. So sánh một nhà sản xuất phụ tùng ô tô nào đó cho thấy phương pháp truyền thống cần 5 máy công cụ CNC, 2 máy phóng điện và 10 người vận hành. Ngược lại, in 3D kim loại chỉ cần 1 thiết bị và 3 nhân viên kỹ thuật để tạo ra số lượng chi tiết như nhau. Điều này giúp giảm 65% khấu hao thiết bị và chi phí lao động.

2. Bước nhảy vọt về hiệu quả sản xuất: từ “chu kỳ hàng tuần” sang “giao hàng hàng ngày”
Một vấn đề lớn khác với các kỹ thuật cũ là phải mất nhiều thời gian để tạo khuôn. Ví dụ: tạo khuôn-đúc khuôn phức tạp theo cách-cổ điển cần 12 giai đoạn, chẳng hạn như thiết kế, cắt, EDM, lắp ráp và gỡ lỗi. Toàn bộ quá trình mất 6 đến 8 tuần. Ngoài ra, những thay đổi về thiết kế có nghĩa là khuôn phải được mở lại, điều này làm tăng thêm thời gian giao hàng. In 3D kim loại có thể biến các mô hình kỹ thuật số thành khuôn rắn mà không cần bất kỳ thủ tục nào nữa. Điều này rút ngắn thời gian phát triển xuống còn 3-5 ngày. Một nghiên cứu điển hình về một công ty sản xuất thiết bị cấy ghép y tế chỉ ra rằng khi họ bắt đầu sử dụng in 3D kim loại, thời gian để tạo ra các khuôn xương độc đáo đã tăng từ 4 tuần lên 72 giờ và thời gian để thực hiện các đơn hàng khẩn cấp đã tăng 80%.

Lộ trình quy trình đã được thực hiện đơn giản hơn nhiều, điều này giúp tăng hiệu quả. Trong nghề thủ công truyền thống, khoang khuôn phải được chia thành nhiều phần để xử lý và lắp ráp. Điều này có thể dẫn đến sai số về độ chính xác do các khoảng trống nối. Mặt khác, in 3D kim loại hỗ trợ đúc tích hợp, cho phép bạn in các khuôn phức tạp với các kênh nước làm mát phù hợp và cấu trúc lưới nhẹ cùng một lúc. Điều này làm giảm các bước lắp ráp và sai sót. Ví dụ, Boeing chế tạo khuôn cho vòi phun nhiên liệu máy bay bằng in 3D kim loại. Điều này cắt giảm các bước lắp ráp từ 20 xuống còn 1 và giảm 35% chi phí cho mỗi bộ phận.

3. Nâng cao chất lượng sản phẩm: chuyển từ “sửa chữa thụ động” sang “tối ưu hóa chủ động”
Chất lượng của khuôn có ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng sản phẩm cuối cùng được tạo ra và tốc độ tạo ra sản phẩm đó. Thiết kế tiêu chuẩn của hệ thống làm mát khuôn rất đơn giản, dễ dẫn đến sự phân bổ nhiệt độ không đồng đều. Điều này có thể gây ra các vấn đề như cong vênh, co ngót của sản phẩm. In 3D kim loại có thể tạo ra một kênh làm mát phù hợp bên trong khuôn phù hợp hoàn hảo với hình dạng của khoang khuôn. Điều này cho phép chất lỏng làm mát tác động trực tiếp đến điểm nóng, giúp cải thiện đáng kể độ đồng đều nhiệt độ. Một nghiên cứu điển hình về khuôn ép phun ô tô cho thấy rằng việc sử dụng thiết kế làm mát phù hợp đã giúp giảm chênh lệch nhiệt độ bề mặt từ 15 độ xuống 3 độ, giảm 30% thời gian chu kỳ phun và tăng hiệu suất sản phẩm từ 85% lên 98%.

Ngoài ra, in 3D kim loại có lợi thế về mật độ (thường lên tới 99,5% hoặc hơn) giúp khuôn có khả năng chống mài mòn và mỏi cao hơn nhiều so với khuôn đúc truyền thống. Một nhà sản xuất khuôn đúc-cụ thể đã thực hiện một thử nghiệm để so sánh hai loại khuôn. Họ phát hiện ra rằng khuôn truyền thống bị nứt sau 20.000 lần sử dụng, trong khi khuôn in 3D kim loại vẫn nguyên vẹn sau 50.000 lần sử dụng, nghĩa là chúng có tuổi thọ lâu hơn 150%. Về lâu dài, chi phí khuôn cho mỗi lần đúc khuôn sẽ thấp hơn, mặc dù chi phí sản xuất ban đầu cao hơn một chút.

4. Mở rộng kịch bản ứng dụng: từ "khuôn mẫu đơn" sang "trao quyền cho toàn bộ chuỗi ngành"
In 3D kim loại có giá trị không chỉ trong quy trình-làm khuôn mà còn trong việc tối ưu hóa toàn bộ chuỗi "sản xuất thiết kế sau{2}}bán hàng", mang lại nhiều tiền hơn cho doanh nghiệp. Trong ngành công nghiệp ô tô, in 3D kim loại có thể nhanh chóng tạo ra các bộ phận nhẹ như giá đỡ bộ pin làm bằng hợp kim nhôm và bánh xe kim loại gia cố bằng sợi carbon, đó là những gì mà xe năng lượng mới cần phải nhẹ hơn. Trong ngành hàng không vũ trụ, nó hỗ trợ đúc tích hợp các vật liệu đặc biệt như hợp kim titan và hợp kim nhiệt độ-cao, đây là một bước tiến lớn so với các phương pháp truyền thống để chế tạo các cấu trúc phức tạp. Xương kim loại tùy chỉnh, cấy ghép nha khoa và các mặt hàng-có giá trị-cao khác đã trở thành lĩnh vực tăng trưởng chính trong lĩnh vực y tế.

Ví dụ: một-nhà sản xuất ô tô tùy chỉnh cao cấp sử dụng tính năng in 3D kim loại để tạo ra các chi tiết bên trong ô tô. Điều này cho phép họ tạo ra các thiết kế riêng mà không cần phải làm khuôn và lợi nhuận trên mỗi sản phẩm cao hơn 50% so với phương pháp truyền thống; In 3D kim loại có thể nhanh chóng tạo ra các bản sao của các bộ phận bị hỏng như má phanh và bộ tản nhiệt trên thị trường hậu mãi. Điều này làm giảm thời gian và chi phí sửa chữa. Một nghiên cứu trường hợp kinh doanh quân sự minh họa rằng việc sử dụng in 3D kim loại để sửa chữa các bộ phận của hệ thống thủy lực tàu đã cắt giảm chu kỳ bảo trì từ hai tuần xuống còn ba ngày, đảm bảo rằng các con tàu vẫn có thể chiến đấu trên chiến trường.