3Dプリントで製造コストを削減する6つの方法

3D印刷の開発により、テクノロジーがより高速になり、プロセスがより自動化され、生産量が増加していることが示されています。 3D印刷は現在、企業に大きな生産価値を提供するところまで進化しています。この価値の1つの側面は、設計から製品開発および製造に至るまで、製造のすべての領域で製造コストを大幅に削減できることです。 3D印刷は製造のすべての段階でその価値を示しており、このテクノロジーが企業の製造コストの削減に役立つ6つの方法を共有します。

1。製品開発

製品開発、より正確にはラピッドプロトタイピングは、3D印刷の主な使用例のひとつであり、正当な理由があります。プロトタイピングに3D印刷を使用すると、企業は新製品の開発コストを大幅に削減できます。 3D印刷はデジタルCADデータに基づいているため、プロトタイプを繰り返し作成するには、設計を変更するだけで済みます。これは、企業が従来の製造方法よりもはるかに高速かつ低コストで製品の複数の反復を行うことができることを意味します。設計の反復が速いということは、製品の欠陥を修正し、設計段階の早い段階で改善を行うことができるため、製品開発フェーズが加速することを意味します。コストのかかるミスの可能性を最小限に抑えます。

3Dプリントでコストを削減できる別の方法製品開発に関連するのは、モデル、工具、およびプロトタイプ部品の製造に必要な労力を最小限に抑えることです。これは、金属のプロトタイピングに特に当てはまります。金属のプロトタイピングは、多くの場合、非常に労働集約的でコストがかかる可能性があります。ただし、Desktop MetalやMarkforgedなどの企業は、機能的な金属のプロトタイピングのための費用効果の高い3D印刷ソリューションを提供しています。

2。材料費の削減

原材料費の削減は、3Dプリントを実行可能な生産の代替手段として検討するもう1つの理由です。 3D印刷の原材料は、必要な場合にのみレイヤーごとに追加されるため、印刷プロセスによって材料の無駄が大幅に削減されます。通常、より多くの材料廃棄物を生成するサブトラクティブ製造方法とは異なり、3D印刷は、特に高価値の材料が使用される場合、リソース効率が高くなります。

3D印刷では、部品の製造に必要な材料の量を減らすこともできます。金属の軽量化はその好例です。金属の軽量化とは、3D印刷技術を使用して金属部品を軽量化する方法を指します。航空宇宙やモータースポーツのように、1 kgの節約でも大幅なコスト削減につながる業界では、3D印刷は、軽量の金属部品をコスト効率よく製造できる数少ない方法の1つです。

サブトラクティブマニュファクチャリングでは、軽量化のために部品から材料を取り除くと、より高価になります。切断、穴あけ、機械加工には追加の作業が必要であり、したがって追加のコストがかかります。 3D印刷では、軽量構造の作成に伴う複雑さには追加のコストはかかりません。実際、それはまったく逆です。部品が軽いほど、製造プロセスが安くて速くなります。

3。新しいデザインの機会

3D印刷により、製品の設計者やエンジニアは、他の製造方法では得られない複雑な設計や形状を試すことができます。先進的な企業にとって、これは製品の革新を維持しながらコスト削減を達成するためのさらに別の方法です。

この一例は、部品の統合の分野です。この分野では、積層造形の設計により、実際のコスト削減を実現できます。従来の製造では、複数のコンポーネントを製造し、その後組み立てて最終部品を作成する必要がありますが、3D印​​刷は異なるアプローチを提供します。このテクノロジーを使用すると、複数の個別のコンポーネントで作成されたパーツを1つの統合されたパーツとして印刷できます。このように部品統合技術を使用することで、製造業者は、組み立て作業に関連する人件費、在庫コストの削減（追加のコンポーネントを調達および保管する必要がないため）、および保守コストの削減など、大幅なコスト削減を実現できます。部品の性能が向上します。

これまで、3D印刷を使用して部品点数を削減した最大の成功事例の1つは、GEによるものです。同社は3D印刷を使用して、新しいGeneral Electric Catalystターボプロップエンジンのコンポーネント数を845からわずか11に減らしました。GEによると、この設計への新しいアプローチにより、全体的なコストが削減されるだけでなく、燃料消費量も削減されます。 20％で、エンジン全体の重量を減らします。エンジン内の部品を統合することにより、設計、認定、検査、製造が必要な部品が少なくなります。

4。少量生産

生産量が高額な生産工具への投資を正当化しない場合が多くあります。このため、射出成形などの従来の製造技術は、通常、少量生産には適していません。しかし、3D印刷が生産技術に進化するにつれて、これにより、製品を小ロットで製造するためのより費用効果の高い方法の新しい機会が開かれました。工具とセットアップのコストがゼロであるため、3D印刷は、部品を少量で配送するための理想的なソリューションになります。

少量生産は3D印刷の魅力的なユースケースですが、いくつかの企業は、テクノロジーをさらに生産性の向上に向けて推進する方法を模索しています。たとえば、英国の積層造形のスペシャリストであるBetatypeは、最近、3Dプリントされた自動車部品で話題になりました。同社は、2台の金属3Dプリンターを最適化して、わずか34時間で1回のビルドで384個の金属部品を提供することができました。比較すると、最適化されていない3Dプリンターを使用してこの量の部品を作成するのに400時間かかりました。部品あたりのコストも40ドルから4ドル未満に削減されました。同社は、「この最適化されたプロセスを実行する7台のマシンをインストールすると、年間100万個の部品に近づく可能性があります。これは、より機能的で費用対効果の高い部品です。」

5。工具費の削減

治具や固定具などの3D印刷生産補助装置により、製造コストを大幅に削減できます。治具や固定具は外部のサプライヤーに外注されることが多く、そこでCNC機械加工されるか、手動で溶接および組み立てられます。ただし、社内の3D印刷ジグと固定具は、はるかに高速で安価な代替手段であることがわかります。

Volkswagen Autoeuropaは、Ultimaker 3Dプリンターを使用して、数年前からカスタムツールを印刷してきました。このテクノロジーにより、同社は人間工学とパフォーマンスを向上させるように設計された軽量のジグとフィクスチャを作成できます。最も印象的なのは、社内の3D印刷により、Volkswagen Autoeuropaは、ツールを外部から調達する場合と比較して、90％以上のコスト削減を達成できることです。

6。スペアパーツの3Dプリント

多くの業界では、需要が少なく需要の少ないスペアパーツの在庫を維持しており、これは費用のかかる支出になる可能性があります。 3D印刷では、このようなスペアパーツの在庫をまったく保持する必要はありません。この技術を活用することで、メーカーはスペアパーツをオンデマンドで製造し、保管するパーツの数を減らし、それによって在庫コストを削減できます。

分散型製造の出現により、OEMおよびスペアパーツサプライヤは、顧客の近くでスペアパーツを3DプリントするためのローカライズされたAM設備を確立するための措置も講じています。これにより、配送がより迅速かつ簡単になり、ロジスティクスコストが削減され、サプライチェーンの複雑さが軽減されます。