מדריך – כמה עולה מדפסת תלת ממד? (חלק 2 מתוך 2)
סינטור לייזר סלקטיבי (SLS) מדפסות תלת מימד משתמשות בלייזר רב עוצמה להתכת חלקיקי אבקה פולימרית. האבקה הלא מותכת תומכת בחלק המיוצר בזמן ההדפסה ומבטלת את הצורך במבני תמך ספציפיים, דבר ההופך את שיטת ה-SLS לאידיאלית לבניית חלקים בעלי גיאומטריה מורכבת, כולל פרטים פנימיים, פעולות בצד התחתי, קירות דקים, ופרטי תשליל. חלקים המיוצרים בשיטת SLS הנם […]
סינטור לייזר סלקטיבי (SLS)
מדפסות תלת מימד משתמשות בלייזר רב עוצמה להתכת חלקיקי אבקה פולימרית. האבקה הלא מותכת תומכת בחלק המיוצר בזמן ההדפסה ומבטלת את הצורך במבני תמך ספציפיים, דבר ההופך את שיטת ה-SLS לאידיאלית לבניית חלקים בעלי גיאומטריה מורכבת, כולל פרטים פנימיים, פעולות בצד התחתי, קירות דקים, ופרטי תשליל.
חלקים המיוצרים בשיטת SLS הנם בעלי מאיינים מכניים מצוינים ובעלי חוזק הדומה לזה של חלקים המיוצרים בשיטת ההזרקה. כתוצאה מכך, שיטת SLS הנה השיטה הנפוצה ביותר של הדפסה בתלת מימד עם פלסטיק לצרכים תעשייתיים.
בדומה לשיטת ה-SLA, הדפסה בשיטת SLS הייתה זמינה רק עם שימוש במערכות מורכבות של הדפסה בתלת מימד ובעלות מידות גדולות, במחיר המתחיל מ-$40,000 לערך. המדפסת Fuse 1 SLS של Formlabs, מאפשרת עתה לרכוש מערכת SLS תעשייתית במחיר התחלתי של $30,000, ובמחיר של $45,000 עבור מתקן שלם הכולל מערכת לביצוע עבודות שלאחר ההדפסה ולהשבת אבקה. כמו כן, בדומה למדפסות SLA, מדפסות SLS מסופקות מורכבות ומכוילות מראש. הן אמינות והן פותחו לייצור רצוף כל יום כל היום, ומלוות בהדרכה יסודית ובשירות לקוחות מהיר.
מחיר חומרי ניילון להדפסה בשיטת SLS הוא כ-$120 לק"ג. השיטה אינה דורשת מבני תמך, ואפשר לעשות שימוש חוזר באבקה שלא הותכה, תכונה המפחיתה עלויות חומר.
שיטת SLS הנה תהליך הדפסה בתלת מימד הדורש את כמות העבודה הפחותה ביותר במערך הייצור, כיוון שהחלקים הנם באיכות גבוהה בנקודת היציאה מהמדפסת ונדרשת פעולת ניקוי פשוטה להסרת עודף אבקה.
הדפסת מתכת בתלת מימד
בנוסף לפלסטיק, קיימים תהליכים רבים של הדפסה בתלת מימד עבור הדפסת מתכת בתלת מימד.
FDM מתכת (ADAM)
מדפסות מתכת בשיטת FDM פועלות באופן דומה למדפסות FDM רגילות אך הן משתמשות בפילמנט הכולל חלקיקי מתכת המוחזקים יחד באמצעות חומרים מקשרים פולימריים. החלקים המוגמרים "הירוקים" נשטפים בחומר ייעודי, ולאחר מכן מחוממים בתנור סינטור לקבלת תוצר מתכתי סופי. מחירים של מערכות אלו הם נמוכים ביחס לטכנולוגיות הדפסת מתכת אחרות.
התכת לייזר סלקטיבית (Selective Laser Melting – SLM)
וסינטור מתכת באמצעות לייזר (Direct Metal Laser Sintering – DMLS)
מדפסות SLM ו- DMLSפועלות באופן דומה למדפסות SLS אך הן מתיכות חלקיקי אבקת מתכת יחד, שכבה אחר שכבה, באמצעות שימוש בלייזר רב עוצמה. מדפסות SLM ו-DMLS יכולות לייצר פריטי מתכת חזקים, מדויקים ומורכבים, אידיאליים לשימוש בתעשיית התעופה והחלל, תעשיית הרכב.
יחד עם הירידה במחירי מדפסות תלת מימד, ומחירים הנעים בין $100,000 למיליון דולר, מערכות אלו אינן בהישג ידן של רוב החברות.
השוואת מחירי מדפסת תלת מימד לפי תהליך
תהליכי ההדפסה בתלת מימד בפלסטיק ומתכת הנם בעלי תכונות ייחודיות ההופכות אותם למתאימים לשימושים שונים, כמפורט להלן:
עלות לחלק: חישוב עלויות הדפסה בתלת מימד
חישוב עלות לחלק מצריך התחשבות בעלויות בעלוּת על הציוד, עלויות מתכלים, ועלויות עבודה. יש להבין את הגורמים המשפיעים על כל סוג עלות ואת השאלות שיש להעלות על מנת להעריך שיטות ייצור חלופיות ולמצוא עלויות חבויות.
בעלות על ציוד
עלות בעלות על הציוד מורכבת מעלויות קבועות, כגון מחיר מדפסת תלת מימד, חוזי שירות, התקנה ותחזוקה. הוצאות אלו חלות אם המדפסת תלת מימד עומדת ללא שימוש או שהיא מייצרת עשרות חלקים בשבוע.
נחלק את עלויות הבעלות על הציוד לאורך כל חיי המכונה לפי חלקי הציוד השונים, נחבר את התוצאות, ונחלק את התוצאה הסופית במספר החלקים הצפוי לייצור באמצעות המכונה. ככלל, ככל שהפריון והשימוש במדפסת התלת מימד גבוהים יותר, כך עלות הבעלות על הציוד לחֶלֶק, נמוכה יותר.
מדפסות תלת מימד שולחניות התקדמו מאד בשנים האחרונות בהפחתת עלויות הבעלות על הציוד. עם מחיר קטן פי 10 עד פי 100 מהמדפסות תלת מימד התעשייתיות הרגילות והיכולת לייצר אלפי חלקים לאורך חיי המכונה, עלות הבעלות על הציוד עשויה להיות זניחה.
- האם יש הוצאות התקנה, הדרכה, או הוצאות ראשוניות אחרות מעבר לעלות המכונה?
- האם קיים חוזה תחזוקה (מחייב)? מה הוא כולל?
- בנוסף למכונה, איזה אביזרים וכלים נדרשים לייצור החלקים?
- מהן דרישות התחזוקה של המכונה לאורך משך הפעילות? מהי עלות התחזוקה השנתית הצפויה? כיצד היא משתנה אם רמת הייצור עולה?
- חומרים וחומרים מתכלים
חומרי הדפסה בתלת מימד וחומרים מתכלים אחרים הדרושים לייצור חלקים, מהווים עלויות משתנות. עלויות אלו תלויות מאד במספר החלקים המיוצרים.
קראו את המאמר
מגוון חומרי הדפסה הנדסיים, אינסוף פתרונות להדפסת מוצרים.
כל מה שמהנדסים צריכים לדעת !
מדוד את עלות החומרים על ידי חישוב כמות חומר ההדפסה בתלת מימד הנדרשת לייצור חלק בודד וכפוֹל אותה בעלות החומר. הוסף עלות פסולת שאריות וחומרים מתכלים אחרים נדרשים. עם הירידה בעלויות הבעלות על הציוד עם הייצור, עלות חומר להדפסה בתלת מימד יורדת במהירות.
ברר היטב מאילו חומרים אתה נדרש לייצור החלקים, כיוון שעלות חומרים מתכלים עבור הדפסה בתלת מימד משתנה. שים לב גם שמדפסות תלת מימד פועלות רק עם חומרי יצרן מסוים בלבד, כך שהאופציות לחומרים מספק אחר מוגבלות.
- מהי עלות כל סוג חומר להדפסה בתלת מימד?
- מהי כמות החומר הנדרשת לייצור חלק, כולל פסולת שאריות?
- מהו אורך חיי המדף של החומר?
- האם יש חומרים מתכלים אחרים הנדרשים לייצור החלקים?
- האם המכונה יכולה לעבוד עם חומרים של ספקים צד-שלישי?
עבודה
יחד עם היכולת של הדפסה בתלת מימד להחליף ייצור מסורתי הכרוך בעבודות מורכבות ולהביא לחיסכון משמעותי בזמן, התהליך הזה יכול להיות עתיר עבודה עדיין, תלוי בטכנולוגיית ההדפסה בתלת מימד.
מדפסות תלת מימד שולחניות מותאמות בדרך כלל לשימוש נוח. מדפסות תלת מימד עשה-זאת-בעצמך ומדפסות לחובבים, דורשות, בדרך כלל, טיפול רב יותר בקביעת הגדרות המכשיר, אך תחזוקה סדירה או החלפת חומר במכשירים תעשייתיים מסורתיים עשויות להציב מטלות הדורשות זמן ושיש לבצע אותן בידי מפעיל מיומן.
העבודות שלאחר הייצור שונות בהתאם לסוג המדפסת בתלת מימד, אך ברוב המקרים, הן כוללות ניקוי חלקים והסרת מבני תמך או עודף חומר. קיימים פתרונות להפיכת חלק ממטלות אלו לאוטומטיות, לדוגמה, הכלי לשטיפת חלקים ולהקשייה , מתוצרת Formlabs (Formlabs Form Wash and Form Cure) מפשט את עבודות השטיפה וההקשייה במדפסות תלת מימד בשיטת SLA, ומכשיר ה Fuse Sift – מערכת טעינה והשבת אבקה עבור מדפסת Fuse 1 הפועלת בטכנולוגיית הדפסה SLS.
לקבלת חלקים באיכות גבוהה, תהליכים מתקדמים יותר, כגון SLA ו-SLS, אינם כרוכים בשלבים ארוכים, אך חלקים המיוצרים בשיטת FDM דורשים עבודה ארוכה יותר לאחר הייצור, לשיפור האיכות ולהסרת קווי שכבות ההדפסה.
שאלות שכדאי לשאול:
- מהו מערך העבודה הכולל לייצור חלקים? מהם השלבים ספציפיים הנדרשים לקביעת הדפסה, להחלפת חומר, ולביצוע גימור החלקים?
- כמה זמן נדרש לבצע גימור חלק?
- האם קיימים כלים או אביזרים להפיכת חלק ממטלות אלה לאוטומטיות?
מיקור חוץ של ייצור כנגד הדפסה בתוך הארגון
מיקור חוץ של ייצור לספקי הדפסה בתלת מימד או למעבדות מומלץ כאשר יש צורך בהדפסה בתלת מימד לעתים רחוקות בלבד, ועבור חלקים גדולים או כאלה הדורשים חומר מיוחד. ספקי הדפסה בתלת מימד משתמשים, בדרך כלל, במספר שיטות להדפסה בתלת מימד, כגון SLA, ,FDM ,SLS ומדפסות מתכת. הם יכולים גם לייעץ בנושאי חומר ולתת שירותים בעלי ערך מוסף, כגון תכנון או גימור מתקדם.
החסרונות העיקריים במיקור חוץ הנם עלות וזמן אספקה. אחד היתרונות הגדולים בהדפסה בתלת מימד הוא המהירות שלה בהשוואה לשיטות ייצור מסורתיות, יתרון המצטמצם במידה רבה כאשר חלק המודפס במיקור חוץ דורש ימים או אף שבועות לייצורו ולמועד האספקה. עם גידול מהיר בביקוש ובייצור, מיקור חוץ הופך במהירות גם ליקר.
מדפסות תלת מימד שולחניות מסייעות רבות כאשר יש צורך בייצור חלקים במהירות. תלוי במספר החלקים ובנפח ההדפסה, השקעה במדפסת תלת מימד מקצועית עשויה לשלם את עצמה תוך מספר מועט של חודשים.
באמצעות מדפסות שולחניות ומדפסות מעבדתיות, אתה יכול לרכוש מדפסת המתאימה בדיוק לצרכי העסק שלך, ולהעלות את הייצור לפי הגידול בביקוש מבלי להשקיע הרבה במדפסת תלת מימד גדולה. על ידי שימוש במספר מדפסות תלת מימד, אתה יכול גם להשיג את הגמישות הדרושה להדפסת חלקים עם חומרים שונים במקביל.
שיקולים מעבר לעלויות ישירות
קל יחסית לחשב עלויות השקעה, חומר ועבודה, אך מה בדבר עלויות עקיפות וגורמים מסובכים לכימות אך המשפיעים עדיין על העסק? הבה נבחן חלק משיקולי המפתח הללו בבואנו להשוות הדפסה באמצעות מדפסות שולחניות להדפסה במיקור חוץ או לשיטות ייצור אחרות.
חיסכון בזמן: מה היה קורה אם היית יכול להביא מוצרים לשוק מהר יותר? או להפחית ימים או שבועות מזמן האספקה עבור המוצרים שלך? הדפסה בתלת מימד מפשטת ייצור מסורתי של אב טיפוס ושלבי ייצור, דבר המסייע בחיסכון בזמן ובעמידה בתחרות.
תוצאות טובות יותר: הדפסה בתלת מימד מאפשרת לייצר יותר מאותו הדבר, להתגבר על תקלות מהר יותר, ולהשיג מוצר סופי טוב יותר. גילוי ותיקון מוקדם של פגם בתכנון מסייע גם במניעת שינוי יקר בתכנון ושינוי בכלים לייצור.
קשר עם בעלי עניין: אב טיפוס וחלקים באיכות גבוהה מאפשרים קשר טוב יותר עם לקוחות, ספקים, ובעלי עניין אחרים, מניעת אי-בהירות וטעויות יקרות.
הגנת קניין רוחני: האם אתה עובד עם מידע רגיש? ייצור חלקים בתוך הארגון פירושו כי לא תצטרך להעביר קניין רוחני לצדדים שלישיים ובכך לצמצם את הסיכון לדליפה או גניבת קניין רוחני.
