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Mecanizado CNC versus impresión 3D es un enigma de elección para los miembros del equipo de desarrollo, lo que resulta en costosos errores de decisión. El flujo de dirección tradicional está vinculado a la falta de datos, lo que provoca que los proyectos excedan su presupuesto y retrasen los plazos. El próximo informe expondrá cómo se superará el listón de la experiencia para tomar decisiones bien informadas.
La solución a este dilema es utilizar el análisis de datos para identificar los verdaderos generadores de costos. La relevancia de nuestro enfoque a la hora de identificar el coste total de propiedad y no el costo por unidad al establecer guías de decisión para la elección entre Máquinas CNC e impresión 3D Por lo tanto, puede verse como una contribución positiva para lograr ahorros de costos.
Mecanizado CNC VS Impresión 3D: Guía de referencia rápida
| Aspecto | Mecanizado CNC | Impresión 3D (Fabricación Aditiva) |
| Principio fundamental | Sustractiva: Corta material de un bloque sólido. | Aditivo: construye piezas agregando material capa por capa. |
| Volumen ideal | Producción de volumen alto a medio; más adecuado para la producción por lotes. | Producción de bajo volumen ; prototipo; piezas personalizadas. |
| Gama de materiales | Metal, plástico/resina/polímeros/compuestos . Propiedades de los materiales excelentes. | Cada vez más: los consultores trabajan principalmente con plásticos, resinas y metales. Las propiedades del material pueden ser anisotrópicas. |
| Complejidad geométrica | Bueno, pero limitado por el acceso a las herramientas. Características internas desafiantes. | Excelente. Desbloquea formas complejas y orgánicas (celosías, canales internos). |
| Configuración y plazo de entrega | Configuración y programación más largas. Tiempo de ciclo por pieza más rápido en volumen. | Configuración mínima. El plazo de entrega es independiente del recuento de piezas; ideal para una respuesta rápida. |
| Impulsores de costos | Alto costo del equipo. Desperdicio de material en la resta. La configuración está orientada a la mano de obra. | Atado al volumen de material y al tiempo de impresión. Menos desperdicio. Mayor coste de material por pieza. |
| Precisión y acabado | Excelente: Alta precisión, excelente acabado superficial. | Bueno: la precisión dimensional depende de la tecnología . Puede requerir procesamiento de posproducción para un buen acabado. |
| Fortaleza clave | Capacidades mejoradas de precisión, resistencia y escalabilidad para diseños probados. | Amplias capacidades de libertad de diseño para iterar a través de diseños o geometrías personalizadas. |
| Cuando elegir | Piezas de producción final, aplicaciones de alto rendimiento , tolerancias estrictas, lotes de mayor tamaño. | Prototipos, diseños complejos/ligeros, piezas personalizadas/de bajo volumen, ensambles integrados. |
El costoso dilema de la decisión de selección de procesos se ha resuelto yendo más allá del costo unitario del proceso explorando el costo total de propiedad. Por lo tanto, el marco facilita el cálculo de compensaciones tanto para el proceso CNC como para el proceso de impresión 3D y, por lo tanto, ayudará a maximizar la reducción del costo total de propiedad por una suma del 25-40% en los costos de desarrollo.
¿Por qué confiar en esta guía? Experiencia práctica de los expertos en fabricación de LS
Hay muchos artículos disponibles en Internet sobre la teoría relacionada con el mecanizado CNC y la impresión 3D. Lo que hace que valga la pena leer el artículo es que está escrito a partir de la experiencia de un profesional llamado LS Manufacturing. Han pasado más de 15 largos años que LS Manufacturing está librando la batalla asociada al proceso de mecanizado que afecta el costo de una pieza.
Nuestro taller opera bajo Norma ISO 9001 sistemas de gestión de calidad inflexibles y la Grupo Internacional de Calidad Aeroespacial (IAQG) . Es en el proceso de trabajo real donde se adquirió laboriosamente nuestra verdadera experiencia. Somos muy conscientes de las discrepancias entre los dos, pero es debido a esta conciencia que nos coloca en una posición para decidir si se trata de una pieza de avión procesada con la calidad superficial ideal en máquinas CNC o la autenticidad de Prototipos impresos en 3D .
Todas las sugerencias a continuación fueron conocimientos adquiridos con esfuerzo. Hemos aprendido cuáles son los parámetros de la impresión 3D, cuyos valores dan la mayor resistencia a las piezas de uso final; y cómo modificar el método CNC para procesar eficazmente aleaciones de alta temperatura. A continuación se muestra un resumen de todo nuestro conocimiento relacionado con más de 50.000 piezas personalizadas y le ayuda a evitar errores costosos al decidir si utilizar Mecanizado CNC o impresión 3D .
Figura 1: Comparación y evaluación de costos de diferentes métodos de producción por LS Manufacturing
¿Cuáles son las diferencias en la estructura de costos entre la impresión CNC y 3D?
Por lo tanto, la elección correcta del proceso no puede realizarse sin una cierta deconstrucción de los generadores de costos. De este modo, la deconstrucción del proceso de costes de mecanizado CNC , así como de los costes de impresión 3D, se puede lograr mediante el uso del documento. El documento facilita un proceso de análisis de costos de fabricación imparcial.
| Componente de costo | Mecanizado CNC | Impresión 3D |
| Conductor principal | El peso de la materia prima en bruto es el factor de mayor peso, lo que se traduce en un 40-60% del coste total. | La materia prima especializada es el costo principal y representa entre el 50% y el 70% . La materia prima especializada es el costo principal y representa entre el 50% y el 70% . |
| Conductor secundario | El tiempo de la máquina y la mano de obra son un componente importante del costo que contribuye entre el 25% y el 35% . |
Amortizador de equipos y sistemas La ización son costos del 20%-30%. |
| Factor variable clave | El desgaste de herramientas y los consumibles contribuyen entre un 10 y un 15 % al gasto total. | La mano de obra posterior al procesamiento para la eliminación del soporte y el acabado de la superficie añade costos variables. |
| Tamaño de lote económico | Se vuelve favorable para piezas genéricas de aluminio para pedidos superiores a 500 piezas. | Sigue siendo favorable para la creación de prototipos y piezas complejas, así como para pedidos inferiores a 500 piezas . |
| Diferencial de costos por volumen | Cuando se trata de más de 1000 piezas , puede proporcionar aproximadamente el 35 % de una geometría calificada con un costo menor por pieza. | El coste de la pieza será más o menos el mismo, lo que significa que en este caso no habrá economía de escala. |
En referencia a Costo de mecanizado CNC , lo ideal es que haya producción en volumen. Sin embargo, el costo de la impresión 3D sería óptimo para volúmenes de complejidad bajos. Para realizar un análisis de costos de fabricación procesable, primero calcule los costos para su tamaño de lote específico. En caso de que su volumen supere las 500 unidades, debe realizar un análisis de TCO competitivo y, en este caso, CNC sería lo más óptimo.
¿Cómo seleccionar científicamente el proceso de fabricación óptimo según el tamaño del lote?
Para tomar una decisión bien informada sobre qué proceso de producción resultará más eficaz en la situación empresarial actual, es necesario utilizar estrategias basadas en datos y no reglas generales. Los datos proporcionados para tomar una decisión sistemática sobre la elección de producción de alto volumen son los siguientes:
Establecimiento del marco de evaluación multifactorial
Examinaremos la simplificación de la elección observando tres variables simultáneamente, que son el tamaño del lote, la complejidad de la pieza y el tiempo de entrega requerido. Tomemos, por ejemplo, el mismo escenario de volumen, en el que el soporte simple y el soporte del motor basados en la topología tendrán diferentes puntos económicos en comparación. Una matriz proporcionará valores ponderados de las variables, eliminando así opiniones y utilizando en su lugar un análisis de costos de fabricación .
Cuantificación del umbral de tamaño de lote primario
Para el desarrollo de la primera regla general se han utilizado más de 125 proyectos. El punto de cruce de las expectativas de costos de servicio de impresión 3D y el servicio de mecanizado CNC para componentes geométricos simples se estima en valores entre 80 y 100 piezas . Esto se debe a que el alto costo inicial de programación y configuración del CNC se amortiza rápidamente, mientras que los costos de los aditivos siguen siendo en gran medida lineales con el recuento de piezas, lo que lo convierte en la opción de producción de alto volumen menos eficiente.
Ajuste por complejidad: el punto crítico secundario
En esta etapa cobran relevancia las partes geométricamente complejas que contienen conductos internos y redes biológicas. En tales casos, aunque la competitividad de costos histórica basada en la producción CNC disminuiría porque los problemas asociados con el mecanizado aumentan el tiempo de procesamiento, tales efectos se vuelven menos influyentes debido a la libertad geométrica que brinda la impresión 3D , obstruyendo así costosas mecanizado CNC multieje y transición al servicio de mecanizado CNC en casos de estudio, lo que lleva a valores de cruce entre 200 y 300 unidades .
Al utilizar este enfoque, el primer proceso implica asignar niveles de complejidad en su componente mientras lo diseña en función del lote objetivo. Las unidades de asignación para aplicar este enfoque en los diseños menos complejos incluyen unidades de 80 a 100, mientras que las unidades de la escala 200 a 300 son para diseños complejos.
¿Cómo se puede comparar cuantitativamente la rentabilidad de diferentes materiales en los dos procesos?
El costo del material es un factor importante a la hora de decidir la selección del proceso de fabricación ; Las cifras brutas son muy engañosas cuando se sacan de contexto. En este trabajo se cuantifica la comparación económica en números del costo de impresión 3D de polvos especializados versus el costo de mecanizado CNC de materiales a granel y proporciona la información necesaria para desarrollar una comparación realista.
| Factor | Mecanizado CNC | Impresión 3D |
| Costo de Materia Prima | Las barras y placas de material a granel cuestan menos: por ejemplo, ~$8/kg para 316L . | El polvo y la resina de materia prima especializada son mucho más costosos: por ejemplo, ~$120/kg por 316L . |
| Utilización efectiva | Tradicionalmente, la utilización del material es del 40 al 60% , con grandes cantidades de material desperdiciadas mediante procesos sustractivos. | Prácticamente un 100% de utilización del material alimentado, así como un desperdicio mínimo de la estructura de soporte. |
| Palanca de optimización clave | El anidamiento estratégico y la programación CAM altamente optimizada podrían aumentar el nivel de utilización hasta un 85% , y el proceso de costo de mecanizado CNC podría disminuir en un orden de magnitud. | La optimización de costos se centra principalmente en maximizar la utilización del volumen de la cámara de construcción y reducir la cantidad de estructuras de soporte. |
| Umbral de lote económico | Al analizar el caso de un artículo elaborado con material 316L, el mecanizado CNC óptimo Es más económica que la impresión 3D cuando el volumen de producción es superior a 150 unidades . | Mantiene la ventaja para volúmenes muy bajos ( <50 ) y geometrías altamente complejas donde el desperdicio de CNC es prohibitivo. |
| Costo total im pacto | Después de la optimización, el costo de mecanizado CNC para lotes >150 unidades puede ser hasta un 42% menor que la alternativa aditiva. | No hay mucha diferencia con respecto al coste por pieza y, para formas simples, la escalabilidad no es posible. |
Mientras se busca la selección óptima del proceso de fabricación , se debe definir el valor del costo efectivo del material por pieza, que, para CNC, sería ( Costo en blanco/tasa de utilización ) en contraste con ( Peso del polvo * Costo del polvo ) para impresión 3D . Los volúmenes superiores a 150 unidades deben centrarse en el uso de CNC para producir las piezas, junto con el anidamiento avanzado para maximizar la tasa de utilización.
Figura 2: Evaluación de costos de piezas de precisión producidas mediante mecanizado CNC por LS Manufacturing
¿Cómo afecta la complejidad de las piezas a la economía de la selección de procesos?
Las razones del giro son la complejidad de las piezas, y su efecto revierte el colapso típico que se observa en los modelos de costos para el mecanizado CNC frente a la impresión 3D . La incorporación de canales interiores, celosías o formas orgánicas a las piezas geométricas lleva a que los típicos análisis realizados por porción o volumen coincidan correctamente con una selección de proceso de fabricación subóptimo. Así es como se puede aplicar un valor económico de complejidad para denotar
Definición y cuantificación de la complejidad en los modelos de costos
- Cómo lo cuantificamos: en lugar de utilizar una métrica subjetiva, medimos la complejidad de una operación CNC en función del acceso al equipo, el procesamiento secundario y la fijación especial de un máquina cnc .
- Aplicación práctica: En el caso del molde enfriado conformal, el impacto fue que el mecanizado CNC tuvo que realizarse en 5 configuraciones, mientras que la impresión 3D requirió una configuración, validando así la suposición de que habría una reducción del 60 % en el costo y el tiempo se reduciría de 3 semanas a 5 días .
Aprovechamiento de los principios del diseño para la fabricación aditiva (DfAM)
- Cómo integramos DfAM: la optimización de la topología no se considera un paso intermedio; se fusiona con el análisis de fabricabilidad para consolidar los conjuntos.
- Resultado logrado: En un dispositivo medico En este escenario, esta técnica permitió la creación de una pieza optimizada que era un 40% más ligera y un 35% menos costosa de producir que el complejo ensamblaje original realizado con una máquina CNC.
Calcular el punto de equilibrio ajustado por complejidad
- Cómo modelamos el cambio: modificamos el cálculo del punto de equilibrio en función del volumen para tener en cuenta la complejidad agregando un factor de complejidad que aumenta los costos del CNC.
- Decisión basada en datos: significa que a medida que las piezas se vuelven cada vez más complejas internamente, puede haber otro punto de cruce económico que podría ser superior a 300 unidades para determinar cuándo pasar de la impresión 3D al mecanizado en lugar de 100 unidades . Se trata de un cambio radical en la selección del proceso de fabricación .
Para este objetivo específico, debes determinar la penalización de complejidad con respecto a tu parte. Suponiendo que tenga penalizaciones de complejidad por su parte, su nuevo objetivo será dar preferencia al servicio de impresión 3D para la creación de prototipos o para el primer artículo. Cuando avance con la selección del proceso de fabricación final, utilizará su nuevo método de análisis de equilibrio, sin utilizar el método convencional de equilibrio para el volumen. Esto le brindará la precisión necesaria para comprar sus valiosas piezas.
¿Cuáles son los impactos clave de los requisitos de precisión en la selección de procesos?
Al comparar el servicio de mecanizado CNC y el servicio de impresión 3D , existen requisitos de tolerancia que podrían entrar en conflicto con los aspectos de costes. Puede llegar fácilmente a una etapa en la que ya no será rentable simplemente mecanizar con un alto nivel de tolerancia en lo que respecta a la no entrega de las especificaciones de funcionalidad de acuerdo con el proceso aditivo contenido en el siguiente documento:
Mapeo de tolerancias críticas a la capacidad del proceso
Evaluamos estos criterios en una matriz de viabilidad. Los criterios también son específicos del proceso. Los criterios se derivan de los requisitos del modelo. Los criterios pueden incluir una tolerancia de ±0,025 mm , que es un criterio indicador en el servicio de mecanizado CNC pero es irrelevante en el servicio de impresión 3D ( ±0,2 mm ). Esto podría hacerse en términos de dimensiones críticas versus no críticas.
Cuantificar el costo real del posprocesamiento para mayor precisión
Nuestro enfoque modela los procesos auxiliares necesarios para piezas de impresión 3D para proporcionar acabados superficiales con calidad CNC, abordando así el problema de los costos ocultos. Para acabados de superficie Ra 0,8μm , proporcionamos cálculos sobre el tiempo y los costos adicionales para mecanizar una pieza impresa en 3D con forma casi neta en comparación con el mecanizado a partir de material sólido y lo incorporamos al análisis general de costos de fabricación .
Implementación de la fabricación híbrida como solución estratégica
Según sea necesario, empleamos el uso de la impresión 3D en la creación de formas complejas casi netas que ahorran material y que luego se pueden terminar con precisión mediante el servicio de mecanizado CNC según sea necesario. Esta técnica también ayudó a nuestro cliente a ahorrar un 25% en el costo total y al mismo tiempo minimizar el desperdicio de material en el mecanizado CNC y el posprocesamiento de la pieza fabricada aditivamente.
Para ello, Es necesario que realice una auditoría del dibujo del componente para identificar las tolerancias locales críticas y universales. Para productos que exhiben tolerancias universales y críticas, puede crear un plan de fabricación híbrido para la producción de prototipos con el servicio de impresión 3D para el componente complejo y los componentes funcionales realizados mediante mecanizado CNC . La metodología utilizada en la RFA se centra en la precisión que tiene profundidad tecnológica para el costo y precisión para el desempeño crítico.
¿Cómo se debe optimizar la selección de procesos cuando los plazos de entrega son ajustados?
Los plazos, por su naturaleza urgente, socavan todos los criterios convencionales para la elección del proceso, según los cuales se enfatiza el peso de los costos sobre el factor de velocidad. Existe una manera táctica en la que se pueden abordar aquellos proyectos que implican plazos ajustados para garantizar los mejores resultados al trabajar con plazos limitados:
Selección de procesos estratégicos basada en los hitos del proyecto
Detallamos el lapso de tiempo para alinear cada etapa con su flujo de proceso óptimo. Para la creación de prototipos para su validación en 1-3 días , para el proceso de creación de prototipos utilizaremos el servicio de impresión 3D . Para obtener prototipos funcionales y un tiempo de comercialización más rápido, pero sin quedar atrapados en un proceso demasiado pronto, utilizaremos servicio de mecanizado cnc después de congelar el diseño.
Implementación de procesamiento paralelo para comprimir los plazos de entrega
Para mitigar la dificultad creada por la necesidad de cuellos de botella en la secuencia, realizamos actividades de ruta crítica al mismo tiempo. Cuando un servicio de mecanizado CNC programa la última pasada, otra tarea puede incluir construir la herramienta puente y ensamblar accesorios para el servicio de impresión 3D . Este método permitió reducir al menos un 30 % el tiempo de entrega del pedido de emergencia de 50 piezas .
Aprovechar el inventario digital para componentes críticos
Como se trata de pedidos urgentes y repetidos, realizamos rutas previas y mantenemos stock de las materias primas/componentes estándar que se utilizan con frecuencia. Por lo tanto, un servicio de mecanizado CNC no necesita esperar de 2 a 3 días para la adquisición del material y, por lo tanto, puede convertirse en una opción decente incluso en una opción de producción de gran volumen , ya que todo lo que queda es el mecanizado de características.
Para actuar, el cronograma debe estar alineado con el nivel de finalización: aplicar la impresión 3D antes de las 72 horas para los primeros productos, luego el CNC una vez sobre 20 productos . La interacción con los proveedores debe realizarse lo antes posible para poder planificar la ejecución paralela. Esto permite agilidad en la ejecución competitiva.
Figura 3: Proceso de impresión 3D en acción para la selección de fabricación por parte de LS Manufacturing
¿Cómo equilibrar costes y rendimiento mediante la fabricación híbrida?
La cuestión estratégica de si se debe utilizar el mecanizado CNC o la impresión 3D es uno de los falsos dilemas binarios. La fabricación híbrida resuelve esto porque implica la integración estratégica de ambos procesos en un solo componente para producir algo de valor que ninguno de los dos podría generar por sí solo. El documento presenta el fundamento detrás de la selección del proceso de fabricación integrado:
Deconstruyendo el componente para la asignación de procesos estratégicos
- Cómo analizamos la pieza: Se realiza descomposición geométrica y funcional para determinar las regiones de aplicabilidad para cada uno de los tipos de tecnologías.
- Aplicación práctica: canales de enfriamiento conformes asignados en un molde de élite para impresión 3D , mientras que las superficies críticas de sellado/montaje se tienen en cuenta para CNC de precisión. Esta técnica híbrida permitió reducir el costo de Wynndlad, que fue un 40% .
Diseño para la fabricación híbrida desde el principio
- Cómo implementamos DfAM y DFM simultáneamente: la forma casi neta está diseñada con DfAM para impresión 3D , con puntos de referencia y exceso de material en áreas de interfaz críticas.
- Resultado logrado: Proporcionará la geometría necesaria para seguir Mecanizado CNC para lograr tolerancias de ±0,025 mm para un sello hermético, además de las propiedades del material para el valor de acabado superficial Ra 0,8 μm .
Validación cuantitativa de las ganancias de rendimiento y costos
- Cómo modelamos el valor total: El valor total se calculará en función del valor de reducción de peso, mejora del rendimiento y costos totales.
- Resultado basado en datos: En cuanto a la fabricación de piezas de automóviles, esta metodología permitió lograr una reducción de peso de hasta un 25 % utilizando redes orgánicas (impresas en 3D) y fortaleció los puntos de la máquina en un 20 % en comparación con las piezas máquina o impresas a un costo reducido.
Comenzando con su proceso híbrido de fabricación de su pieza, tendrá que analizar el desglose de sus componentes en función de las características, características complejas delegadas a la impresión 3D , mientras que las superficies funcionales se delegarán al mecanizado CNC . La pieza híbrida se diseñará con características de fijación integradas en el diseño de la pieza. Esta síntesis estratégica trasciende la decisión entre el mecanizado CNC estándar y la impresión 3D , y ofrece una selección de procesos de fabricación superior para aplicaciones de alto valor.
¿Cómo controlar los costos mediante la optimización de procesos en la producción de lotes pequeños?
El pequeño lote de producción enfrenta algunos problemas de costos técnicos que es necesario ignorar la economía de escala. En este caso, el remedio normal podría no ser eficaz; por lo tanto, la optimización de procesos es una gran ayuda para reducir el costo. La discusión a continuación describe las posibilidades para minimizar el costo involucrado en el costo de mecanizado CNC y costo de impresión 3D cuando la producción sea inferior a 100 unidades:
Estandarización de secuencias de mecanizado para configuración de corte
Para costos de inicialización tan altos, sugerimos una biblioteca de procedimientos de mecanizado y trayectorias de herramientas comunes. Esto nos permite ahorrar hasta un 50 % del tiempo de programación y fijación de piezas similares, lo que reduce el costo de mecanizado CNC por lote y permite tiempos de respuesta más rápidos del 40 % .
Implementación de sistemas de fijación modulares
En lugar de diseñar accesorios para nuevos trabajos, ahora utilizamos un sistema de rejilla modular que incorpora abrazaderas y localizadores ajustables para permitir que los mismos accesorios se utilicen en toda una serie de proyectos diferentes. Elimina de manera efectiva la necesidad de realizar trabajos de diseño de accesorios, que es uno de los mayores generadores de costos para el mecanizado CNC de lotes pequeños.
Aprovechando la optimización de lotes en la fabricación aditiva
En nuestros esfuerzos por reducir los costos de impresión 3D , logramos acomodar varias piezas del cliente en una sola pieza que maximiza el volumen de la cámara. El software de anidamiento que utilizamos nos permite utilizar eficazmente el volumen compensando el costo de la máquina utilizando el gran volumen de piezas. Por lo tanto, las piezas del cliente experimentaron un ahorro de costos del 30 % para un volumen de trabajo que oscilaba entre 5 y 10 piezas .
En cuanto a la contención de costos, analice sus procesos para la estandarización de la configuración del CNC. En cuanto a la impresión 3D , es absolutamente necesario combinar todos los pedidos para la densidad del volumen de construcción. Estratégicamente, esta optimización impulsada por procesos permite que la producción de lotes pequeños sea factible para otras alternativas estratégicas antes de tomar una decisión estratégica de producción de gran volumen .
Figura 4: Comparación del costo y los servicios de mecanizado CNC e impresión 3D de LS Manufacturing
Fabricación LS: optimización de la producción de stents de navegación quirúrgica
Este estudio de caso demuestra cómo se superó la encrucijada crítica presentada en LS Manufacturing combinando el mundo aditivo y el mundo sustractivo para proporcionar una solución viable para la producción de dispositivos médicos, ejemplificando lo que hacemos mejor en una encrucijada crítica entre el mecanizado CNC complejo y la impresión 3D :
Desafío del cliente
La empresa que desarrolló dispositivos médicos necesitaba soportes de navegación quirúrgica con 200 piezas de material Ti-6Al-4V ELI Grado 23 y tolerancias de diámetro de ±0,05 mm . La cotización de precio relacionada con todo el proceso de la Servicio de mecanizado CNC de 5 ejes. Superó el margen presupuestario en un 45% pero pudo entregarse en sólo 4 semanas . Mientras tanto, por otro lado, todo el proceso del servicio de impresión 3D no pudo proporcionar la resistencia a la tracción suficiente y la precisión superficial crítica necesaria.
Solución de fabricación LS
estructura reticular del componente, ya que permitirá un diseño óptimo de la estructura de soporte y, por lo tanto, menos posprocesamiento. Las superficies de ubicación de la llave y los orificios se procesarán luego en la máquina CNC de 5 ejes para lograr la tolerancia requerida de ±0,05 mm y Ra de 0,8 μm .
Resultados y valor
El costo total disminuyó en un 38% y el plazo de entrega se redujo de 4 semanas a 12 días . El peso final de la pieza se redujo en un 30% . El plazo de comercialización aumentó en dos semanas ; sin embargo, el margen mejoró en un 22% . Esto se logró manteniendo la precisión quirúrgica.
Esto se refleja en esta situación particular donde está claro que en la selección del proceso de fabricación en sí , no hay una única forma de hacerlo porque es evidente que al observar los requisitos funcionales del componente en términos del enfoque híbrido integrado de fabricación en sí, se han obtenido beneficios en términos de ventajas técnicas del mercado en la industria médica.
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¿Cómo establecer un proceso de toma de decisiones en el proceso de fabricación científica?
La eliminación de conjeturas en la selección del proceso de fabricación está garantizada además por una forma sistemática de análisis de datos. Esto se puede remediar convirtiendo términos complejos de especificación de piezas en un sistema de puntuación de datos que facilite la comparación y el contraste de las ventajas y desventajas entre un servicio de mecanizado CNC y un servicio de impresión 3D en términos de:
Deconstruyendo requisitos en parámetros ponderados
Para requisitos de filtrado genéricos, el proyecto se divide en 12 dimensiones paramétricas, comenzando con el tamaño del lote, la complejidad geométrica, la tolerancia, el material, hasta la tolerancia crítica , a todas las cuales se les asignarán pesos dinámicos para parámetros como acabado superficial , para lo cual la importancia será diferente para, digamos, una carcasa de rodamiento en comparación con un componente de conducto.
Ejecución de análisis de escenarios algorítmicos
Más bien, en nuestro sistema, la comparación se realiza según acompañado de procesos de simulación. El algoritmo analiza cientos de escenarios relacionados con el proceso de producción, calculando el coste requerido así como el tiempo de procesamiento en términos de un mero servicio de mecanizado CNC , mero solución de impresión 3D y, en consecuencia, incluso servicios mixtos entre estas dos soluciones de producción. El algoritmo identifica exactamente dónde se cruza la función de costos, indicando formas en las que hay una ventaja de costos de entre el 20% y el 40% a través de esta metodología de producción mixta.
Generar una hoja de ruta de implementación viable
El resultado será un protocolo completo y detallado, no una guía. El protocolo determinará el orden, determinará qué funciones se realizarán a través de qué método para un protocolo híbrido y establecerá un cronograma por fases. El complejo procedimiento de selección del proceso de fabricación se convertirá entonces en una función fácilmente ejecutable, eliminando gran parte de los gastos generales del proyecto para el cliente.
Para hacer esto, debe determinar sistemáticamente los 12 atributos clave de su pieza, enfocándose en los aspectos de tamaño del lote, complejidad y materiales, y hacer una comparación del tiempo del proyecto y los riesgos de calidad utilizando los datos. Al hacerlo, podrá desarrollar la sofisticación técnica necesaria para hacer de la selección de procesos un diferenciador clave en lugar de una limitación.
Preguntas frecuentes
1. ¿Dónde suele estar el punto de inflexión de costes entre el mecanizado CNC y la impresión 3D?
El punto de inflexión en el costo de los componentes simples en una estructura se alcanza cuando están entre 80-150 , mientras que en estructuras complejas, esto se logra cuando están entre 200-300 . La estructura de costos se basa en estimaciones de precisión y complejidad del material.
2. ¿Es la impresión 3D realmente más económica para la producción en lotes pequeños?
En cuanto a componentes complejos de hasta 50 piezas y con número de pieza, la conclusión es que la impresión 3D ofrecerá un ahorro respecto al coste del molde y además será un 30-50% más barata respecto al mecanizado CNC .
3. ¿Cómo evaluar las diferencias de desempeño entre los dos procesos?
Los coeficientes de densidad e isotropía de los miembros producidos por el proceso CNC son del 100% , mientras que para 3DP poseen las propiedades de isotropía y, en realidad, los coeficientes de resistencia son solo del 80-95% de los componentes forjados.
4. ¿Puede la impresión 3D reducir los costes de producción en masa?
Si el tamaño del lote supera las 5.000 unidades , la producción CNC experimentará economías de escala y los costos serán entre un 40 y un 60 % menores que los de la impresión 3D . La impresión 3D se puede utilizar para la producción a pequeña escala .
5. ¿Cómo logra la fabricación híbrida la optimización de costes?
La impresión 3D se ocupa de funciones complejas, mientras que el mecanizado CNC se ocupa de componentes críticos. La combinación de los dos anteriores ayudará a reducir el costo entre un 30% y un 40% , así como a mejorar el rendimiento por encima del 20% .
6. ¿Cómo obtener rápidamente cotizaciones precisas para dos procesos?
Se requieren datos de materiales, archivos 3D, tamaño de lote y el nivel de precisión requerido. El equipo de LS Manufacturing enviará el presupuesto comparativo al cliente en ambos casos dentro de las 2 horas posteriores a la recepción de los detalles.
7. ¿Cómo afecta el desarrollo de nuevos materiales a la selección de procesos?
Los compuestos de alto rendimiento son adecuados para la impresión 3D, mientras que los materiales de alta conductividad encontrarán aplicación en el mecanizado CNC. Tener procesos apropiados para los materiales requiere conocimiento de las propiedades de los materiales.
8. ¿Cómo reducir los costos de mecanizado CNC de lotes pequeños?
Mediante la utilización de procesos estandarizados, equipos modulares y gestión de materiales, LS Manufacturing puede reducir los costos de CNC de lotes pequeños entre un 25% y un 30% y los tiempos de entrega en un 35% .
Resumen
Mediante la ingeniería de valor de selección de procesos científicos, las empresas manufactureras pueden maximizar los costos, así como acelerar el tiempo de comercialización. El proceso de toma de decisiones, desarrollado por LS Manufacturing, con valores reales, ayudará a muchos clientes a conseguir ahorros de costes que oscilan entre el 25% y el 40% .
Para comparar soluciones de procesos personalizadas y cotizaciones adecuadas, se le solicita que contacta con el grupo técnico de LS Manufacturing inmediatamente para aprovechar el análisis de costos y el asesoramiento de optimización en ambas opciones.
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