Základy 3D tisku No. 2: Ekonomika provozu 3D tiskáren

V předchozím článku jsme se zaměřili na technické aspekty 3D tisku a jeho možnosti. Dnes si přiblížíme, z čeho vychází ekonomika provozu průmyslových 3D tiskáren.

Méně materiálu, méně nákladů

Obecně platí, že čím více materiálu díl spotřebuje, tím jsou náklady na výrobu jakoukoliv technologií vyšší, 3D tiskárny nevyjímaje. 3D tiskárny navíc fungují aditivně. Přidávají vrstvu po vrstvě a pomineme-li fakt, že některé vytvářejí drobné odstranitelné podpory, je výroba z valné části bezodpadová. Menší spotřeba materiálu také znamená úspory ve spotřebě energie při výrobě a nižší náklady na dopravu materiálu. To však pro převahu ekonomických výhod 3D tisku zdaleka nestačí.

Díly, které nevystříknete a neobrobíte

Aby 3D tisk mohl vyhrát nad tradičními výrobními technologiemi, je třeba ukázat, kde mají 3D tiskárny už nyní nákladově navrch. Jde zejména o optimalizované a tvarově složité díly s voštinovou strukturou. Jsou to také komplexní komponenty vytištěné v jednom kuse. Nevyžadují dodatečnou montáž. Firma ušetří nejen drahou a nedostatkovou pracovní sílu, ale také výrazně sníží hmotnost dílů, zlepší mechanickou odolnost a celkově zrychlí výrobu finálních produktů. Také dochází k obrovské úspoře v logistice, kdy jednotlivé závody ve skupině nebo dodavatelé, kteří vlastní stejnou aditivní technologii, si posílají jen výrobní data a mohou okamžitě začít vyrábět.

Jaké parametry zohlednit při výpočtu nákladů spojených se sériovou aditivní výrobou?

U stolních 3D tiskáren, u nichž je vstupní investice do HW nízká, je počítání poměrně jednoduché. Jedná se hlavně o spotřebovaný materiál v centimetrech krychlových a dobu tisku. Co se týče nákladů spojených s výrobou na průmyslových 3D tiskárnách, je výpočet komplexnější a vstupuje do něj více proměnných. Musíme zohlednit pořizovací cenu zařízení a příslušenství včetně softwaru pro efektivní přípravu a řízení výroby. Pokud se jedná o zařízení, které musí zvládat nejen rychlé prototypování, ale také sériovou výrobu i v režimu 24/7, počítáme náklady na spolehlivou servisní podporu.  

Logicky také zahrneme dobu 3D tisku, spotřebu materiálu a geometrii dílu. U práškových technologií navíc do výpočtu vstupuje tzv. packing density –⁠ procentuální vyplnění tiskového prostoru vytištěnými díly. Jinými slovy, když je hodnota packing density 10 procent znamená to, že se jedna desetina stavebního materiálu promění ve vytištěné díly. Zbývající materiál se kompletně (u technologie MJF) nebo z určité části (u technologie SLS) opět využije pro další výrobu. Pokud vyžaduje vytištěný díl ještě povrchovou úpravu v podobě barvení, lakování nebo vaporizace, i to se projeví na celkových nákladech na výrobu konkrétního dílu.

Veškeré výše uvedené procesy, které vstupují do kalkulace, lze však výrazně automatizovat a tedy dále snížit výrobní náklady konkrétních dílů či finálních produktů oproti konvenčním výrobním metodám.

Možnosti využití průmyslového 3D tisku ve firmách

V praxi jsme schopni klientům poradit, které výrobní postupy doplnit nebo nahradit 3D tiskem. Po obdržení jejich 3D modelu můžeme poskytnout kompletní analýzu nákladů na výrobu na 3D tiskárně. Na základě těchto propočtů si mohou udělat vlastní kalkulaci a rozhodnout se, zda se více vyplatí 3D tiskárnu vlastnit či pronajmout. Lze také využít zakázkový 3D tisk pro ověření aditivní výroby s tím, že za několik let dospěje firma k závěru, že průmyslová 3D tiskárna je pro ně již plně využitelná. Stále však může nastat situace, že investice do průmyslového 3D tisku nebude pro některé projekty návratná a tradiční výrobní technologie jsou stále výhodnější.

Kromě samotné instalace tiskárny pomáháme také s financováním pořízení a provozu zařízení. Náš cíl je poskytovat cenné informace o dostupných finančních nástrojích a v některých případech i směrovat k dotačním firmám, které mají zkušenosti s financováním inovativních technologií.