成本比较：增材制造与 CNC

1。简介：分层结构什么时候能带来回报？

问题“3D 打印比铣削便宜吗？”永远不能用一般的是或否来回答。增材制造（AM）和数控加工（减材制造）的成本曲线完全不同。

虽然 CNC 对于简单的几何形状和大批量生产来说是无与伦比的经济实惠，但增材制造在复杂、功能集成的组件和小批量生产方面显示了其经济优势。本指南将引导您计算总拥有成本 (TCO) 并确定盈亏平衡点。

2。 CNC加工的成本块

固体材料（坯料）的传统加工是一种既定工艺。成本结构包括：

• 材料成本（半成品）：通常非常低（每公斤），但在加工过程中，50% 到 90% 的材料通常以切屑（废料）的形式产生（“买飞比”）。
• 设置成本：编程 CAM 软件、设置夹紧装置和测量刀具都需要时间。这些初始成本 (NRE) 使得小批量生产变得不经济。
• 刀具成本：铣刀和钻头会磨损，尤其是使用钛或铬镍铁合金等硬质材料时。
• 机器每小时费率：数控机床通常工作速度极快，这降低了大系列的每件价格。

3。增材制造的成本块

金属 3D 打印具有完全不同的成本结构：

• 材料成本（粉末/线）：特定的金属粉末非常昂贵。然而，该材料（几乎）100% 集成到组件中；几乎没有任何浪费。
• 设置成本：几乎为零。 3D 模型可以数字化（切片）准备并直接打印，无需特殊的夹紧设备。
• 打印时间（机器成本）：设置速度很慢。 PBF 打印可能需要几天时间。这意味着机器每小时的费用是主要的成本因素。
• 后处理：必须移除支撑结构，并且功能表面（螺纹、配合）几乎必须进行 CNC 铣削。

4。盈亏平衡点（BEP）

要直观地了解哪个程序何时值得，请将两个程序的成本曲线放在一起。 X 轴显示件数（批量大小），Y 轴显示单位成本。

场景 A：简单的铣削零件（例如实心法兰板）

结果： CNC 几乎总是获胜。 CNC 机床的设置成本从 10 台开始分摊，并且实际加工时间极短。 3D 打印完全是材料和时间的浪费。

场景 B：复杂组件（例如带有内部冷却通道的分配块）

结果： AM 以中小批量（1 至 1000 件）获胜。为了以传统方式制造该零件，必须对多个单独的零件进行铣削、钻孔，然后费力地进行焊接/焊接。 3D 打印“一次性”打印零件（装配整合）。盈亏平衡点正在大幅转向增材制造。

5。全面审视总拥有成本 (TCO)

采购时最大的错误是只比较纯粹的“零件成本”。诚实的 TCO 计算必须考虑以下间接因素：

<表> <标题> 间接成本因素 3D打印的优势 <正文> 仓储（库存） 我们不再库存数千个备件（资金占用），而是“按需”打印（数字仓库）。 上市时间 原型和第一系列组件可在几周内而不是几个月内提供。模具无需等待时间。 组件的运营成本 增材制造的航空部件重量减轻了 30%，在其使用寿命内可节省价值数千欧元的煤油。这立即过度补偿了更高的制造成本。

6。对公司的行动建议

不要寻找现有的铣削零件来打印 1:1 - 这通常是不经济的。相反，寻找可以组合的组件或外部供应商（例如铸件）的交货时间长得令人无法接受的组件。

一旦通过增材制造设计 (DfAM) 最大限度地减少材料的使用并最大限度地提高组件的性能，工业金属 3D 打印在现代制造业中的利润每天都会变得越来越高。