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Usinage CNC vs impression 3D est une énigme de choix pour les membres de l’équipe de développement, entraînant ainsi des erreurs de décision coûteuses. Le flux traditionnel de direction est lié à un manque de données, ce qui conduit à des projets dépassant leur budget et à des retards dans les délais. Le prochain rapport expliquera comment la barre de l’expérience sera surmontée pour une prise de décision éclairée.
La solution à ce dilemme consiste à utiliser l’analyse des données pour identifier les véritables facteurs de coûts. La pertinence de notre approche dans l’identification du Coût Total de Possession et non le coût unitaire dans l'établissement de guides de décision pour le choix entre Machines CNC et impression 3D peut donc être considérée comme une contribution positive à la réalisation d’économies de coûts.
Usinage CNC VS Impression 3D : Guide de référence rapide
| Aspect | Usinage CNC | Impression 3D (fabrication additive) |
| Principe fondamental | Soustractif : coupe le matériau d'un bloc solide. | Additif : construit des pièces en ajoutant du matériau couche par couche. |
| Volume Idéal | Production en volume élevé à moyen ; le mieux adapté à la production par lots. | Production en faible volume ; prototype; pièces personnalisées. |
| Gamme de matériaux | Métal, plastique/résine/polymères/composites . Propriétés des matériaux excellentes. | De plus en plus : les consultants travaillent principalement avec des plastiques, des résines et des métaux. Les propriétés du matériau peuvent être anisotropes. |
| Complexité géométrique | Bon, mais limité par l'accès aux outils. Caractéristiques internes difficiles. | Excellent. Débloque des formes complexes et organiques (treillis, canaux internes). |
| Configuration et délai de livraison | Installation et programmation plus longues. Temps de cycle par pièce plus rapide en volume. | Configuration minimale. Le délai de livraison est indépendant du nombre de pièces ; idéal pour un délai d'exécution rapide. |
| Facteurs de coûts | Coût élevé de l'équipement. Gaspillage de matière en soustraction. L'installation est axée sur la main-d'œuvre. | Lié au volume de matériel et au temps d’impression. Moins de déchets. Coût matériel plus élevé par pièce. |
| Précision et finition | Excellent : haute précision, excellente finition de surface. | Bon : La précision dimensionnelle dépend de la technologie . Peut nécessiter un traitement post-production pour une bonne finition. |
| Point fort | Capacités améliorées de précision, de solidité et d’évolutivité pour des conceptions éprouvées. | Grandes capacités de liberté de conception pour parcourir des conceptions ou des géométries personnalisées. |
| Quand choisir | Pièces de production finale, applications hautes performances , tolérances serrées, lots de plus grande taille. | Prototypes, conceptions complexes/légères, pièces personnalisées/faible volume, assemblages intégrés. |
Le dilemme coûteux de la sélection du processus a été résolu en allant au-delà du coût unitaire du processus et en explorant le coût total de possession. Ainsi, le cadre facilite le calcul des compromis à la fois pour le processus CNC ainsi que pour le Processus d'impression 3D et contribuera ainsi à maximiser la réduction du coût total de possession à hauteur de 25 à 40 % des coûts de développement.
Pourquoi faire confiance à ce guide ? Expérience pratique des experts de fabrication LS
Il existe de nombreux articles disponibles sur Internet sur la théorie liée à l’usinage CNC ainsi qu’à l’impression 3D. Ce qui rend cet article intéressant à lire, c'est qu'il est rédigé à partir de l'expérience d'un praticien nommé LS Manufacturing. Cela fait plus de 15 longues années que LS Manufacturing mène la bataille associée au processus d'usinage qui affecte le coût d'une pièce.
Notre atelier fonctionne sous OIN 9001 des systèmes de gestion de la qualité sans compromis et le Groupe international de qualité aérospatiale (IAQG) . C'est dans le processus de travail lui-même que notre véritable savoir-faire a été laborieusement acquis. Nous sommes bien conscients des différences entre les deux, mais c'est grâce à cette conscience que nous sommes en mesure de décider s'il s'agit d'une pièce d'avion traitée avec la qualité de surface idéale dans des machines CNC ou de l'authenticité de Prototypes imprimés en 3D .
Toutes les suggestions ci-dessous étaient des connaissances durement acquises. Nous avons appris quels sont les paramètres de l'impression 3D, dont les valeurs confèrent la résistance la plus élevée aux pièces d'utilisation finale ; et comment modifier la méthode CNC pour traiter efficacement les alliages à haute température. Vous trouverez ci-dessous un résumé de toutes nos connaissances relatives à plus de 50 000 pièces personnalisées et vous aidera à éviter des erreurs coûteuses dans la décision d'utiliser ou non. Usinage CNC ou impression 3D .
Figure 1 : Comparaison et évaluation des coûts des différentes méthodes de production par LS Manufacturing
Quelles sont les différences de structure de coûts entre l’impression CNC et 3D ?
Le bon choix du procédé ne peut donc se faire sans une certaine déconstruction des facteurs de coûts. La déconstruction du processus de coût d’usinage CNC ainsi que le coût d’impression 3D peuvent ainsi être réalisées par l’utilisation du document. Le document facilite un processus d’analyse impartial des coûts de fabrication.
| Élément de coût | Usinage CNC | Impression 3D |
| Pilote principal | Le poids de la billette de matière première est le facteur le plus important, ce qui se traduit par 40 à 60 % de l'ensemble des coûts. | Les matières premières spécialisées constituent le coût principal, représentant 50 à 70 % . Les matières premières spécialisées constituent le coût principal, représentant 50 à 70 % . |
| Pilote secondaire | Le temps machine et la main d'œuvre constituent un élément de coût important, contribuant à hauteur de 25 à 35 % . |
Amortissement des équipements et des systèmes Les coûts de isation sont de 20 à 30 %. |
| Facteur variable clé | L'usure des outils et les consommables contribuent pour une part notable de 10 à 15 % à la dépense globale. | Le travail de post-traitement pour le retrait du support et la finition de surface ajoute un coût variable. |
| Taille de lot économique | Devient favorable aux pièces génériques en aluminium pour les commandes supérieures à 500 pièces. | Il reste favorable pour le prototypage et les pièces complexes ainsi que pour les commandes inférieures à 500 pièces . |
| Différentiel de coût en volume | Lorsqu'il s'agit de plus de 1 000 pièces , il peut fournir environ 35 % d'une géométrie qualifiée coûtant moins cher par pièce. | Le coût de la pièce sera sensiblement le même, ce qui signifie qu’il n’y aura pas d’économie d’échelle dans ce cas. |
En référence à Coût d'usinage CNC , l’idéal est qu’il y ait une production en volume. Cependant, le coût de l’impression 3D serait optimal pour les volumes de faible complexité. Pour une analyse exploitable des coûts de fabrication , calculez d’abord les coûts en fonction de la taille de votre lot spécifique. Dans le cas où votre volume dépasse 500 unités, vous devez effectuer une analyse du TCO compétitif , et dans ce cas, la CNC serait la plus optimale.
Comment sélectionner scientifiquement le processus de fabrication optimal en fonction de la taille du lot ?
Pour prendre une décision éclairée sur le processus de production qui s'avérera le plus efficace dans la situation commerciale actuelle, il est nécessaire d'utiliser des stratégies basées sur les données et non des règles empiriques. Les données fournies pour prendre une décision systématique sur le choix de la production à grand volume sont les suivantes :
Établir le cadre d'évaluation multifactorielle
Nous examinerons la simplification du choix en examinant simultanément trois variables, à savoir la taille du lot, la complexité de la pièce et le délai de livraison requis. Prenons, par exemple, le même scénario de volume, dans lequel le simple support et le support moteur basés sur la topologie auront des avantages économiques différents en comparaison. Une matrice fournira des valeurs pondérées des variables, éliminant ainsi les opinions et utilisant plutôt une analyse des coûts de fabrication .
Quantification du seuil de taille de lot principal
Plus de 125 projets ont été utilisés pour l’élaboration de la première règle empirique. Le point de croisement des attentes en matière de coûts pour Prestation d'impression 3D et le service d'usinage CNC pour les composants géométriques simples est estimé avoir des valeurs comprises entre 80 et 100 pièces . En effet, le coût initial élevé de programmation et de configuration de la CNC est rapidement amorti, tandis que les coûts additifs restent largement linéaires en fonction du nombre de pièces, ce qui en fait le choix de production en grand volume le moins efficace.
S'adapter à la complexité : le point critique secondaire
Les pièces géométriquement complexes contenant des passages internes et des réseaux biologiques deviennent pertinentes à ce stade. Dans de tels cas, même si la compétitivité historique des coûts basée sur la production CNC diminuerait parce que les problèmes associés à l'usinage augmentent le temps de traitement, ces effets deviennent moins influents en raison de la liberté géométrique offerte à l'impression 3D , faisant ainsi obstacle aux coûts élevés. usinage CNC multi-axes et transition vers le service d'usinage CNC dans des études de cas, conduisant à des valeurs de croisement comprises entre 200 et 300 unités .
En utilisant une telle approche, le premier processus consiste à attribuer des niveaux de complexité à votre composant tout en concevant votre composant en fonction du lot ciblé. Les unités d'affectation pour appliquer une telle approche dans les conceptions les moins complexes comprennent les unités de 80 à 100, tandis que les unités de l' échelle 200 à 300 sont destinées aux conceptions complexes.
Comment comparer quantitativement la rentabilité des différents matériaux dans les deux processus ?
Le coût du matériau est un facteur important dans le choix du procédé de fabrication ; les chiffres bruts sont très trompeurs lorsqu’ils sont sortis de leur contexte. La comparaison économique en chiffres du coût d’impression 3D de poudres spécialisées par rapport au coût d’usinage CNC de matériaux en vrac est quantifiée dans ce travail et fournit les informations nécessaires pour développer une comparaison réaliste.
| Facteur | Usinage CNC | Impression 3D |
| Coût des matières premières | Les barres et plaques de matériaux en vrac coûtent moins cher : par exemple, ~ 8 $/kg pour 316 L. | La poudre et la résine de matières premières spécialisées sont beaucoup plus coûteuses : par exemple, ~ 120 $/kg pour 316 L. |
| Utilisation efficace | Traditionnellement, l'utilisation des matériaux est de 40 à 60 % , avec de grandes quantités de matériaux gaspillées par le processus soustractif. | Utilisation de pratiquement 100 % du matériau alimenté, ainsi que gaspillage minimisé de la structure de support. |
| Levier d’optimisation clé | L'imbrication stratégique et la programmation FAO hautement optimisée pourraient augmenter le niveau d'utilisation jusqu'à 85 % , et le coût du processus d'usinage CNC pourrait diminuer d'un ordre de grandeur. | L'optimisation des coûts se concentre principalement sur la maximisation de l'utilisation du volume de la chambre de fabrication et la réduction du nombre de structures de support. |
| Seuil de lot économique | Lors de l'analyse du cas d'un article en matériau 316L, le usinage CNC optimal est plus économique que l'impression 3D lorsque le volume de production est supérieur à 150 unités . | Conserve un avantage pour les très faibles volumes ( <50 ) et les géométries très complexes où les déchets CNC sont prohibitifs. |
| Coût total je suis pacte | Après optimisation, le coût d'usinage CNC pour les lots > 150 unités peut être jusqu'à 42 % inférieur à celui de l'alternative additive. | Il n’y a pas beaucoup de différence en termes de coût par pièce, et pour des formes simples, l’évolutivité n’est pas possible. |
Tout en recherchant la sélection optimale du processus de fabrication , il convient de définir la valeur du coût effectif du matériau par pièce, qui, pour la CNC, serait ( coût à blanc/taux d'utilisation ) par opposition à ( poids de la poudre * coût de la poudre ) pour impression 3D . Les volumes supérieurs à 150 unités doivent se concentrer sur l'utilisation de la CNC pour produire les pièces, ainsi que sur l'imbrication avancée pour maximiser le taux d'utilisation.
Figure 2 : Évaluation des coûts des pièces de précision produites par usinage CNC par LS Manufacturing
Comment la complexité des pièces affecte-t-elle les aspects économiques de la sélection du processus ?
Les raisons de ce pivot sont la complexité des pièces, et son effet inverse la répartition typique observée dans les modèles de coûts pour l'usinage CNC par rapport à l'impression 3D . L'incorporation de canaux internes, de treillis ou de formes organiques aux pièces géométriques conduit à ce que les analyses typiques effectuées par la partie ou le volume correspondent correctement à une sélection de processus de fabrication sous-optimale. C’est ainsi qu’une valeur économique de la complexité peut être appliquée pour désigner
Définir et quantifier la complexité des modèles de coûts
- Comment nous le quantifions : au lieu d'utiliser une mesure subjective, nous évaluons la complexité d'une opération CNC en fonction de l'accès à l'équipement, du traitement secondaire et du montage spécial d'un Machine CNC .
- Application pratique : dans le cas du moule refroidi conforme, l'impact était que l'usinage CNC devait être effectué en 5 configurations, tandis que l' impression 3D nécessitait une configuration, validant ainsi l'hypothèse selon laquelle il y aurait une réduction de 60 % du coût et le temps réduit de 3 semaines à 5 jours .
Tirer parti des principes de conception pour la fabrication additive (DfAM)
- Comment nous intégrons DfAM : l'optimisation de la topologie n'est pas considérée comme une étape intermédiaire ; elle est fusionnée avec l'analyse de fabricabilité afin de consolider les assemblages.
- Résultat atteint : Dans un dispositif médical Dans ce scénario, cette technique a permis de créer une pièce optimisée, 40 % plus légère et 35 % moins coûteuse à produire que l'assemblage complexe original réalisé avec une machine CNC.
Calcul du seuil de rentabilité ajusté en fonction de la complexité
- Comment nous modélisons le changement : nous modifions le calcul du seuil de rentabilité basé sur le volume pour tenir compte de la complexité en ajoutant un facteur de complexité qui augmente les coûts pour la CNC.
- Décision basée sur les données : cela signifie qu'à mesure que les pièces deviennent de plus en plus complexes en interne, il peut y avoir un autre point de croisement économique qui pourrait être supérieur à 300 unités pour savoir quand passer de l'impression 3D à l'usinage plutôt que 100 unités . Il s'agit d'un changement radical dans le choix du procédé de fabrication .
Pour cet objectif précis, vous devez déterminer votre pénalité de complexité par rapport à votre pièce. En supposant que vous ayez des pénalités de complexité de votre part, votre nouvel objectif sera de donner votre préférence au service d'impression 3D pour le prototypage ou pour le Premier Article. Lorsque vous procéderez à la sélection finale de votre processus de fabrication , vous utiliserez votre nouvelle méthode d'analyse du seuil de rentabilité, sans utiliser la méthode conventionnelle du seuil de rentabilité pour le volume. Cela vous donnera la précision requise pour acheter vos pièces de valeur.
Quels sont les principaux impacts des exigences de précision sur la sélection des processus ?
Lorsqu'on compare le service d'usinage CNC et le service d'impression 3D , il existe des exigences de tolérance qui peuvent entrer en conflit avec les aspects de coût. Il peut facilement atteindre un stade où il ne sera plus rentable de simplement usiner à un niveau de tolérance élevé en ce qui concerne la non-livraison des spécifications de fonctionnalité selon le processus additif décrit dans le document suivant :
Mappage des tolérances critiques à la capacité du processus
Nous évaluons ces critères dans une matrice de faisabilité. Les critères sont également spécifiques au processus. Les critères sont dérivés des exigences du plan directeur. Les critères peuvent inclure une tolérance de ±0,025 mm , qui est un critère indicateur dans le service d'usinage CNC mais n'est pas pertinent dans le service d'impression 3D ( ±0,2 mm ). Cela pourrait être fait en termes de dimensions critiques et non critiques.
Quantifier le coût réel du post-traitement pour plus de précision
Notre approche modélise les processus auxiliaires requis pour Pièces d'impression 3D pour fournir des finitions de surface de qualité CNC, résolvant ainsi le problème des coûts cachés. Pour les finitions de surface Ra 0,8 μm , nous fournissons des calculs sur le temps et les coûts supplémentaires pour l'usinage d'une pièce de forme proche de l'impression 3D par rapport à l'usinage à partir d'un stock solide et les intégrons dans l' analyse globale des coûts de fabrication .
Mettre en œuvre la fabrication hybride comme solution stratégique
Selon les besoins, nous utilisons l'impression 3D pour créer des formes complexes, économisant du matériau, qui peuvent ensuite être finies avec précision à l'aide d' un service d'usinage CNC, selon les besoins. Cette technique a également permis à notre client d'économiser 25 % sur le coût total tout en minimisant le gaspillage de matériaux lors de l'usinage CNC et du post-traitement de la pièce fabriquée de manière additive.
A cet effet, je Il est nécessaire que vous effectuiez un audit du dessin du composant afin d'identifier les tolérances locales universelles et critiques. Pour les produits présentant des tolérances universelles et critiques, vous pouvez créer un plan de fabrication hybride pour la production de prototypes avec le service d'impression 3D pour le composant complexe ainsi que pour les composants fonctionnels réalisés par usinage CNC . La méthodologie utilisée dans l'appel d'offres se concentre sur la précision qui s'appuie sur une profondeur technologique pour le coût et sur la précision pour les performances critiques.
Comment optimiser la sélection des processus lorsque les délais de livraison sont serrés ?
Les délais, de par leur nature urgente, sapent tous les critères conventionnels de choix de processus, selon lesquels le poids des coûts prime sur le facteur rapidité. Il existe une manière tactique par laquelle on peut aborder les projets impliquant des délais serrés afin de garantir les meilleurs résultats en travaillant dans des délais serrés :
Sélection de processus stratégiques basée sur les jalons du projet
Nous détaillons le laps de temps nécessaire pour aligner chaque étape sur son flux de processus optimal. Pour créer des prototypes à valider en 1 à 3 jours , pour le processus de création de prototypes, nous utiliserons le service d'impression 3D . Pour des prototypes fonctionnels et une mise sur le marché plus rapide, mais sans nous enfermer trop tôt dans un seul processus, nous utiliserons Service d'usinage CNC après avoir gelé le dessin.
Mise en œuvre d'un traitement parallèle pour réduire les délais
Pour atténuer la difficulté créée par le besoin de goulots d’étranglement de séquence, nous effectuons simultanément des activités de chemin critique. Lorsqu'un service d'usinage CNC programme la dernière passe, une autre tâche peut inclure la construction de l'outil de pont et l'assemblage des accessoires pour le service d'impression 3D . Cette méthode a permis de réduire d'au moins 30 % le délai de livraison pour la commande d'urgence de 50 pièces .
Tirer parti de l’inventaire numérique pour les composants critiques
Comme il s’agit de commandes urgentes et répétées, nous pré-acheminons et gardons en stock les matières premières/composants standards fréquemment utilisés. Un service d'usinage CNC n'a donc pas besoin d'attendre 2 à 3 jours pour l'approvisionnement en matériaux et peut ainsi devenir une option décente même dans le choix d'une production en grand volume , car tout ce qui reste est l'usinage des caractéristiques.
Pour agir, le calendrier est à aligner sur le niveau de réalisation : appliquer l'impression 3D avant 72 heures pour les premiers produits, puis la CNC une fois sur 20 produits . L'interaction avec les fournisseurs doit être effectuée le plus tôt possible afin de planifier une exécution parallèle. Cela permet une agilité dans l’exécution compétitive.
Figure 3 : Processus d'impression 3D en action pour la sélection de fabrication par LS Manufacturing
Comment équilibrer les coûts et les performances via la fabrication hybride ?
La question stratégique de savoir s’il faut utiliser l’usinage CNC ou l’impression 3D est l’un des faux dilemmes binaires. La fabrication hybride résout ce problème car elle implique l’intégration stratégique des deux processus en un seul composant pour produire quelque chose de valeur qu’aucun des deux ne pourrait générer seul. Le document présente la justification de la sélection du processus de fabrication intégré :
Déconstruire la composante de l'allocation de processus stratégique
- Comment nous analysons la pièce : Une décomposition géométrique et fonctionnelle est effectuée pour déterminer les régions d'applicabilité pour chacun des types de technologies.
- Application pratique : canaux de refroidissement conformes attribués dans un moule d'élite pour l'impression 3D , tandis que les surfaces d'étanchéité/de montage critiques sont prises en compte pour une CNC de précision. Cette technique hybride permettait de réduire le coût du wynndlad de 40 % .
Concevoir pour la fabrication hybride dès le début
- Comment nous implémentons simultanément DfAM et DFM : La forme quasi nette est conçue avec DfAM pour l'impression 3D , avec des références et un excès de matériau dans les zones d'interface critiques.
- Résultat obtenu : Il fournira la géométrie nécessaire pour Usinage CNC pour atteindre les tolérances de ± 0,025 mm pour un joint hermétique, en plus des propriétés du matériau pour la valeur de finition de surface Ra 0,8 μm .
Validation quantitative des gains de performances et de coûts
- Comment nous modélisons la valeur totale : La valeur totale sera calculée en fonction de la valeur de la réduction de poids, de l'amélioration des performances et des coûts totaux.
- Résultat basé sur les données : Concernant la fabrication de pièces automobiles, cette méthodologie a permis d'obtenir une réduction de poids allant jusqu'à 25 % grâce à des treillis organiques (imprimés en 3D) et des points de machine renforcés de 20 % par rapport aux pièces machine ou imprimées à un coût réduit.
En commençant par votre processus hybride de fabrication de votre pièce, vous devrez analyser la répartition de vos composants en fonction de fonctionnalités, des fonctionnalités complexes déléguées à l'impression 3D , tandis que les surfaces fonctionnelles seront déléguées à l'usinage CNC . La pièce hybride sera conçue avec des fonctionnalités de fixation intégrées à la conception de votre pièce. Cette synthèse stratégique transcende la décision standard d’usinage CNC par rapport à l’impression 3D , offrant une sélection de processus de fabrication supérieure pour les applications à grande valeur ajoutée.
Comment contrôler les coûts grâce à l’optimisation des processus dans la production en petites séries ?
Le petit lot de production est confronté à des problèmes de coûts techniques qu’il est nécessaire d’ignorer en matière d’économie d’échelle. Ici, le remède normal pourrait ne pas être efficace ; par conséquent, l’optimisation des processus est d’une grande aide pour réduire les coûts. La discussion ci-dessous décrit les possibilités de minimiser les coûts impliqués dans le coût d'usinage CNC et Coût de l'impression 3D lorsque la production est inférieure à 100 unités :
Standardisation des séquences d'usinage pour la configuration des barres obliques
Face à des coûts d'initialisation aussi élevés, nous suggérons une bibliothèque de procédures d'usinage et de parcours d'outils courants. Cela nous permet d'économiser jusqu'à 50 % du temps de programmation et de montage pour des pièces similaires, réduisant ainsi le coût d'usinage CNC par lot et permettant des délais d'exécution plus rapides de 40 % .
Mise en œuvre de systèmes de fixation modulaires
Au lieu de concevoir des luminaires pour de nouveaux travaux, nous utilisons désormais un système de grille modulaire intégrant des pinces et des localisateurs réglables pour permettre aux mêmes luminaires d'être utilisés sur toute une série de projets différents. Supprimant efficacement le besoin de travaux de conception de montages, qui constituent l'un des principaux facteurs de coûts pour les coûts d'usinage CNC en petits lots.
Tirer parti de l’optimisation des lots dans la fabrication additive
Dans nos efforts pour réduire les coûts d'impression 3D , nous avons réussi à regrouper plusieurs pièces client en une seule pièce, ce qui maximise le volume de la chambre. Le logiciel d'imbrication que nous utilisons nous permet d'utiliser efficacement le volume en compensant le coût de la machine par le volume élevé des pièces. Par conséquent, les pièces du client ont réalisé une économie de 30 % pour un volume de travail allant de 5 à 10 pièces .
Concernant la maîtrise des coûts, analysez vos processus pour la standardisation des configurations CNC. Concernant l'impression 3D , il faut absolument regrouper toutes les commandes pour construire la densité volumique. Stratégiquement, cette optimisation axée sur les processus permet de réaliser une production en petits lots pour d'autres alternatives stratégiques avant de faire un choix stratégique de production en grand volume .
Figure 4 : Comparaison du coût et des services de l'usinage CNC et de l'impression 3D par LS Manufacturing
LS Manufacturing : optimisation de la production de stents de navigation chirurgicale
Ce étude de cas démontre comment le carrefour critique présenté dans LS Manufacturing a été surmonté en combinant à la fois le monde additif et le monde soustractif pour fournir une solution viable pour la production de dispositifs médicaux, illustrant ce que nous faisons de mieux à un carrefour critique entre l'usinage CNC complexe et l'impression 3D :
Défi client
L'entreprise qui a développé des dispositifs médicaux avait besoin de supports de navigation chirurgicale comprenant 200 pièces de matériau Ti-6Al-4V ELI Grade 23 et des tolérances d'alésage de ± 0,05 mm . L'offre de prix relative à l'ensemble du processus de Service d'usinage CNC 5 axes a dépassé la marge budgétaire de 45 % mais a pu être fourni en seulement 4 semaines . Pendant ce temps, d’un autre côté, l’ensemble du processus du service d’impression 3D n’a pas pu fournir une résistance à la traction et une précision de surface critiques suffisantes comme nécessaire.
Solution de fabrication LS
structure en treillis du composant car elle permettra une conception optimale de la structure de support et donc moins de post-traitement. Les surfaces et alésages de positionnement des clés subiront ensuite un traitement par la machine CNC à 5 axes afin d'atteindre la tolérance requise de ±0,05 mm et un Ra de 0,8 μm .
Résultats et valeur
Le coût total a diminué de 38 % et le délai de livraison est passé de 4 semaines à 12 jours . Le poids final de la pièce a été réduit de 30 % . Le time to market allongé de deux semaines ; cependant, la marge a été augmentée de 22 % . Ceci a été accompli tout en conservant la précision chirurgicale.
Cela se reflète dans cette situation particulière où il est clair que dans la sélection du processus de fabrication lui-même , il n'y a pas une seule façon de le faire, car il est évident qu'en examinant les exigences fonctionnelles des composants en termes d'approche hybride intégrée de la fabrication elle-même, des avantages ont été réalisés en termes d'avantages techniques sur le marché dans l'industrie médicale.
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Comment établir un processus décisionnel de processus de fabrication scientifique ?
L'élimination des incertitudes lors de la sélection du processus de fabrication est en outre garantie par une méthode systématique d'analyse des données. Il est possible de remédier à ce problème en transformant les termes complexes de spécification des pièces en un système de notation des données qui facilite la comparaison et les contrastes des compromis entre un service d'usinage CNC et un service d'impression 3D en termes de :
Déconstruire les exigences en paramètres pondérés
Pour les exigences de filtrage génériques, le projet est divisé en 12 dimensions paramétriques, en commençant par la taille du lot, la complexité géométrique, la tolérance, le matériau, jusqu'à la tolérance critique , qui se verront toutes attribuer des poids dynamiques pour des paramètres tels que état de surface , pour lequel l'importance sera différente, par exemple, pour un boîtier de roulement par rapport à un composant de conduit.
Exécution d'une analyse de scénario algorithmique
Au contraire, dans notre système, la comparaison est acc accompagnés de processus de simulation. L'algorithme analyse des centaines de scénarios liés au processus de production, calculant le coût requis ainsi que le temps de traitement en termes de simple service d'usinage CNC , simple Solution d'impression 3D , et donc même des services mixtes entre ces deux solutions de production. L'algorithme identifie exactement l'intersection de la fonction de coût, indiquant les formes dans lesquelles il existe un avantage de coût compris entre 20 % et 40 % grâce à cette méthodologie de production mixte.
Générer une feuille de route de mise en œuvre exploitable
Le résultat sera un protocole complet et détaillé, et non une ligne directrice. Le protocole déterminera l’ordre, déterminera quelles fonctions seront exécutées par quelle méthode pour un protocole hybride et établira un calendrier par phase. La procédure complexe de sélection du processus de fabrication deviendra alors une fonction facilement exploitable, éliminant une grande partie des frais généraux du projet pour le client.
Pour ce faire, vous devez systématiquement déterminer les 12 attributs clés de votre part, en vous concentrant sur les aspects de taille, de complexité et de matériaux du lot, et effectuer une comparaison du temps de projet et des risques de qualité en utilisant les données. Ce faisant, vous serez en mesure de développer la sophistication technique nécessaire pour faire de la sélection des processus un différenciateur clé plutôt qu'une contrainte.
FAQ
1. Où se situe généralement le point d’inflexion des coûts entre l’usinage CNC et l’impression 3D ?
Le point d'inflexion du coût des composants simples d'une structure est atteint lorsqu'ils se situent entre 80 et 150 , tandis que dans les structures complexes, il est atteint lorsqu'ils se situent entre 200 et 300 . La structure des coûts est basée sur la complexité des matériaux et la précision des estimations.
2. L’impression 3D est-elle vraiment plus économique pour la production en petites séries ?
Concernant les composants complexes comprenant jusqu'à 50 pièces et ayant un numéro de pièce, la conclusion est que l'impression 3D permettra de réaliser des économies par rapport au coût du moule et sera également 30 à 50 % moins chère que l'usinage CNC .
3. Comment évaluer les différences de performances entre les deux processus ?
Les coefficients de densité et d'isotropie des éléments produits par le processus CNC sont de 100 % , tandis que pour le 3DP, ils possèdent les propriétés d'isotropie et, en réalité, les coefficients de résistance ne représentent que 80 à 95 % des composants forgés.
4. L’impression 3D peut-elle réduire les coûts de production de masse ?
Si la taille du lot dépasse 5 000 unités , la production CNC réalise des économies d'échelle et les coûts seront 40 à 60 % inférieurs à ceux de l'impression 3D . L'impression 3D peut être utilisée pour une production à petite échelle .
5. Comment la fabrication hybride parvient-elle à optimiser les coûts ?
L'impression 3D concerne des fonctionnalités complexes, tandis que l'usinage CNC concerne des composants critiques. La combinaison des deux précédents contribuera à réduire les coûts de 30 à 40 % ainsi qu'à améliorer les performances au-dessus de 20 % .
6. Comment obtenir rapidement des devis précis pour deux procédés ?
Les données sur les matériaux, les fichiers 3D, la taille du lot et le niveau de précision requis sont requis. Le devis comparatif sera envoyé au client par l'équipe LS Manufacturing dans les deux cas dans les 2 heures suivant la réception des détails.
7. Comment le développement de nouveaux matériaux affecte-t-il le choix du processus ?
Les composites hautes performances conviennent à l’impression 3D, tandis que les matériaux à haute conductivité trouveront des applications dans l’usinage CNC. Disposer de processus appropriés pour les matériaux nécessite une connaissance des propriétés des matériaux.
8. Comment réduire les coûts d’usinage CNC en petits lots ?
Grâce à l'utilisation de processus standardisés, d'équipements modulaires et de gestion des matériaux, LS Manufacturing est en mesure de réduire les coûts CNC des petits lots de 25 à 30 % et les délais de livraison de 35 % .
Résumé
Grâce à l'ingénierie de la valeur de sélection des processus scientifiques, les entreprises manufacturières peuvent maximiser les coûts et accélérer la mise sur le marché. Le processus de prise de décision, développé par LS Manufacturing, avec des valeurs réelles, aidera de nombreux clients à réaliser des économies de coûts comprises entre 25 % et 40 % .
Pour une comparaison de solutions de processus personnalisées et des devis appropriés, vous êtes prié de contacter le groupe technique de LS Manufacturing immédiatement pour bénéficier d'une analyse des coûts et de conseils d'optimisation sur les deux options.
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Équipe de fabrication LS
LS Manufacturing est une entreprise leader du secteur . Concentrez-vous sur les solutions de fabrication personnalisées. Nous avons plus de 20 ans d'expérience avec plus de 5 000 clients et nous nous concentrons sur l'usinage CNC de haute précision, Fabrication de tôle , impression 3D, Moulage par injection . Estampage des métaux , et d'autres services de fabrication à guichet unique.
Notre usine est équipée de plus de 100 centres d'usinage 5 axes de pointe, certifiés ISO 9001 : 2015. Nous fournissons des solutions de fabrication rapides, efficaces et de haute qualité à des clients dans plus de 150 pays à travers le monde. Qu'il s'agisse d'une production en petit volume ou d'une personnalisation à grande échelle, nous pouvons répondre à vos besoins avec la livraison la plus rapide dans les 24 heures. choisissez LS Fabrication. Cela signifie efficacité de sélection, qualité et professionnalisme.
Pour en savoir plus, visitez notre site Web : www.lsrpf.com .
