स्मॉल-बैच मेटल 3D प्रिंटिंग उत्पादन में प्रमुख लागत कारक क्या हैं?
विनिर्माण और इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, छोटे बैच की मेटल 3D प्रिंटिंग की लागत संरचना पारंपरिक जन-उत्पादन से काफी अलग होती है। स्थिर और सेटअप लागतों का परिवर्ती सामग्री लागत पर हावी होना इसकी अर्थव्यवस्था को परिभाषित करता है। छोटे बैचों के लिए, निम्नलिखित कारक आमतौर पर कुल उत्पादन व्यय के अधिकांश हिस्से के लिए जिम्मेदार होते हैं।
छोटे बैच मेटल AM में प्राथमिक लागत चालक
1. मशीन और बिल्ड ऑपरेशन लागत
मशीन टाइम (सबसे प्रमुख लागत): CNC मशीनिंग के विपरीत, जहाँ लागत कट्टर पथ और जटिलता से जुड़ी होती है, DMLS की लागत मुख्य रूप से बिल्ड ऊँचाई (Z-अक्ष) और बिल्ड समय का फलन होती है। 100 घंटे चलने वाली मशीन पूँजी और संचालन लागत का एक बड़ा प्रतिनिधित्व करती है, जिसे प्लेटफ़ॉर्म पर सभी भागों के बीच विभाजित किया जाता है। इसमें मशीन मूल्यह्रास, आर्गन वातावरण को बनाए रखना, और ऊर्जा खपत शामिल हैं।
बिल्ड तैयारी: इसमें फ़ाइल तैयारी, सपोर्ट स्ट्रक्चर जनरेशन, और बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म लेआउट ऑप्टिमाइज़ेशन के लिए स्थिर, नॉन-रिकरिंग इंजीनियरिंग (NRE) लागत शामिल होती है। छोटे बैच के लिए, यह अग्रिम इंजीनियरिंग लागत कम संख्या के भागों पर वितरित होती है, जिससे यह प्रति भाग लागत का एक महत्वपूर्ण चालक बन जाती है।
2. पोस्ट-प्रोसेसिंग श्रम और उपकरण
सपोर्ट हटाना और प्रारंभिक फिनिशिंग: यह अत्यंत मैन्युअल और समय-साध्य प्रक्रिया है। भागों को बिल्ड प्लेट से Wire EDM के माध्यम से हटाना और सपोर्ट स्ट्रक्चर को सावधानीपूर्वक काटना कुशल श्रम की मांग करता है। लागत सीधे तौर पर भागों की संख्या और उनके सपोर्ट स्ट्रक्चर की जटिलता के अनुपात में होती है।
हीट ट्रीटमेंट: लगभग सभी मेटल AM भागों को तनाव-राहत हीट ट्रीटमेंट की आवश्यकता होती है। एयरोस्पेस या चिकित्सा जैसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) उपकरण चक्र और लॉजिस्टिक हैंडलिंग दोनों के कारण महँगा लेकिन अनिवार्य चरण है।
द्वितीयक CNC मशीनिंग: कार्यात्मक सहनशीलताएँ और मेटिंग सतहें प्राप्त करने के लिए लगभग हमेशा CNC मशीनिंग की आवश्यकता होती है। छोटे बैच के लिए फिक्स्चरिंग, प्रोग्रामिंग, और कड़े, as-printed धातु की मशीनिंग की लागत अंतिम कीमत में एक बड़ा योगदानकर्ता है। इसमें CNC मिलिंग और टर्निंग जैसी प्रक्रियाएँ शामिल हैं।
3. सामग्री लागत
पाउडर लागत: मेटल AM पाउडर, विशेष रूप से Inconel 718 या टाइटेनियम जैसी विशेष सुपरएलॉय, कड़े कण आकार, आकार और फ्लोएबिलिटी आवश्यकताओं के कारण व्रॉट स्टॉक की तुलना में काफी अधिक महँगी होती हैं।
मटेरियल उपयोग: जबकि AM को कम-वेस्ट प्रक्रिया के रूप में प्रचारित किया जाता है, बिल्ड प्लेट पर मौजूद “सपोर्ट स्ट्रक्चर” और कोई भी “सैक्रिफिशियल” भाग वास्तव में 100% वेस्ट होते हैं। जटिल, अधिक सपोर्टेड बिल्ड्स के लिए वास्तविक मटेरियल उपयोग कारक (अंतिम भाग के वजन का कुल उपयोग किए गए पाउडर से अनुपात) आश्चर्यजनक रूप से कम हो सकता है।
4. क्वालिटी एश्योरेंस और प्रमाणन
प्रोसेस क्वालिफिकेशन: विनियमित उद्योगों के लिए किसी विशिष्ट भाग, सामग्री और बिल्ड पैरामीटर सेट को क्वालिफाई करना एक महत्वपूर्ण NRE लागत प्रस्तुत करता है।
प्रति-भाग निरीक्षण: छोटे बैचों में अक्सर 100% निरीक्षण की आवश्यकता होती है। इसमें CMMs के साथ आयामी परीक्षण और डाई पेनिट्रेंट निरीक्षण जैसे NDT शामिल हैं, जो दोनों कुशल तकनीशियन और समय की मांग करते हैं।
डॉक्यूमेंटेशन: 10 भागों के बैच के लिए पूर्ण मटेरियल ट्रैसेबिलिटी और प्रमाणन प्रदान करना लगभग 100 भागों के बैच जितना ही प्रशासनिक और परीक्षण लागत लेता है, जिससे यह छोटी मात्रा के लिए प्रति-भाग लागत का प्रमुख कारक बन जाता है।
लागत डोमेन्स का सार
लागत डोमेन | छोटे बैचों में यह क्यों हावी होता है | शमन रणनीति |
|---|---|---|
मशीन और बिल्ड टाइम | स्थिर बिल्ड तैयारी और मशीन ऑपरेटिंग लागत बहुत कम भागों पर अमॉर्टाइज़ होती है। | एक ही बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म पर कई अलग-अलग भागों को नेस्ट करें ताकि स्थिर लागत साझा की जा सके। |
पोस्ट-प्रोसेसिंग श्रम | सपोर्ट हटाना और फिनिशिंग मैन्युअल प्रक्रियाएँ हैं जिनमें स्केल की अर्थव्यवस्थाएँ कम होती हैं। | AM के लिए डिज़ाइन (DfAM) करें ताकि सपोर्ट स्ट्रक्चर को न्यूनतम किया जा सके और पोस्ट-प्रोसेसिंग को सरल बनाया जा सके। |
द्वितीयक CNC मशीनिंग | फिक्स्चरिंग/प्रोग्रामिंग के लिए उच्च NRE, साथ ही as-printed सतहों की कठिन मशीनिंग। | डिज़ाइन करते समय महत्वपूर्ण मशीन किए गए फीचर्स को न्यूनतम रखें; केवल जटिल ज्यामिति के लिए AM का उपयोग करें। |
क्वालिटी एश्योरेंस | प्रमाणीकरण और निरीक्षण NRE बहुत कम संख्या के भागों पर वितरित होती है। | निर्माता के साथ मिलकर तर्कसंगत, जोखिम-आधारित निरीक्षण योजना परिभाषित करें। |
लागत अनुकूलन के लिए इंजीनियरिंग मार्गदर्शन
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए डिज़ाइन (DfAM): यह अकेला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। भाग अभिविन्यास को इस तरह अनुकूलित करना कि सपोर्ट और Z-हाइट न्यूनतम हो, और स्वयं-समर्थित कोण डिज़ाइन करना, प्रिंट समय और पोस्ट-प्रोसेसिंग श्रम दोनों को काफी कम कर सकता है।
बैच नेस्टिंग का लाभ उठाएँ: मशीन ऑपरेशन और बिल्ड तैयारी की उच्च स्थिर लागत को साझा करने के लिए कई अलग-अलग प्रोजेक्ट या भागों को एक ही बिल्ड जॉब में संयोजित करें।
सहनशीलता और सतह फिनिश को तर्कसंगत बनाएं: केवल वहीं कड़ी सहनशीलताएँ और उच्च गुणवत्ता वाली सतह फिनिश निर्दिष्ट करें जहाँ यह कार्यात्मक रूप से बिल्कुल आवश्यक हो। हर वह सतह जिस पर द्वितीयक प्रेसिजन मशीनिंग की आवश्यकता होती है, महत्वपूर्ण लागत जोड़ती है।
पूरे वर्कफ़्लो पर विचार करें: सबसे सस्ती प्रिंटेड पार्ट भी बेकार है यदि उस पर सैकड़ों डॉलर की मशीनिंग और निरीक्षण की आवश्यकता हो। वास्तविक तुलना के लिए उन सभी पोस्ट-प्रोसेसिंग चरणों को शामिल करने वाली वन-स्टॉप सेवा की कुल लागत का मूल्यांकन करें।
