Ekonomiczna produkcja niskoseryjna – czy to możliwe?

09.09.2022

Powszechnie wiadomo, że zwiększenie nakładu produkcyjnego znacząco obniża koszty wytworzenia jednego elementu. Większość standardowych technologii takich jak formowanie wtryskowe, czy obróbka skrawaniem okazuje się jednak opłacalna dopiero przy partiach większych niż kilkadziesiąt a nawet kilkaset tysięcy sztuk. Co zrobić, gdy potrzebne jest wyprodukowanie tylko niewielkiej ilości? Czy jesteśmy zmuszeni ponieść wszystkie koszty początkowe uruchomienia produkcji np. zlecenie wyprodukowania formy? Czy produkcja jednostkowa i krótkoseryjna może być opłacalna? Rozwiązanie przynosi technologia addytywna (additive manufacturing, w skrócie AM), która zrewolucjonizowała przemysł wytwórczy i to nie tylko pod względem ekonomicznym.

Czym jest produkcja addytywna?

Produkcja addytywna (przyrostowa) polega na wytwarzaniu obiektów na podstawie trójwymiarowych modeli komputerowych, poprzez łączenie kolejnych warstw materiału - powszechnie znana jest jako druk 3D. W odróżnieniu od metod ubytkowych, w których materiał jest usuwany warstwowo poprzez skrawanie, szlifowanie, czy wiercenie, oferuje o wiele więcej korzyści: mniejsze straty materiałowe, większą elastyczność w projektowaniu, szybkość produkcji, brak kosztów początkowych i możliwość wykonania przedmiotów o skomplikowanej geometrii, nieosiągalnej dla standardowych metod wytwarzania. Więcej informacji o procesie druku znajdziesz tutaj.

Czy produkcja krótkoseryjna w technologii addytywnej jest opłacalna?

Już sam fakt wyeliminowania kosztów początkowych pozwala odpowiedzieć na powyższe pytanie twierdząco. W przypadku druku 3D nakład produkcyjny nie ma większego znaczenia, ponieważ w trakcie jednego procesu druku można wykonać wiele różnych elementów od kilku zleceniodawców. Tak naprawdę jedynym kosztem jaki poniesiemy, jest równowartość wytworzenia jednego obiektu zależna tylko od jego objętości. Co więcej, istnieje wiele przykładów, które utwierdzają nas w przekonaniu, że krótkie serie produkcyjne mogą przynosić realne korzyści. Jakie? Poniżej kilka przykładów.

Rapid manufacturing - obniżenie kosztów utrzymania ruchu dzięki dostepności części zamiennych

Płynny proces produkcyjny zależy od sprawności maszyn, a ta od bieżącej wymiany części zużywających się na drodze intensywnej eksploatacji. Każde, nawet najmniejsze opóźnienie w dostawie części może spowodować przestój produkcji i doprowadzić do ogromnych strat finansowych przedsiębiorstwa. Jak zoptymalizować ten proces? Coraz więcej zagranicznych przedsiębiorstw wykorzystuje produkcję addytywną do zaopatrzenia działów utrzymania ruchu w części zamienne. O ile zużycie standardowych elementów można dokładnie przewidzieć i odpowiednio wcześnie zatowarować magazyn, to awarii nietypowych podzespołów nie jesteśmy w stanie zaplanować. Nierzadko okazuje się, że oryginalne części zamienne są bardzo drogie i trzeba na nie czekać tygodniami a nawet miesiącami. Druk przestrzenny umożliwia produkcję nawet najbardziej skomplikowanych obiektów na żądanie, a gotowe komponenty dostarczane są już po kilku dniach.

Strategia dużych zasobów części zamiennych odchodzi już także powoli do lamusa. Komponenty zakupione nawet po najlepszej cenie rynkowej generują po prostu zbyt dużo kosztów pobocznych, takich jak utrzymanie znacznej powierzchni magazynowej na przechowywanie czy czasochłonne inwentaryzacje. Druk 3D pozwala w łatwy sposób wyeliminować nieuzasadnione zamrażanie kapitału w częściach zamiennych. Trójwymiarowe modele tworzą poniekąd wirtualny magazyn części zamiennych, a każda z nich dostępna jest od ręki. Nie ma już więc potrzeby, aby zatowarowywać magazyn pod sam sufit- wystarczą minimalne ilości zgodne z bieżącym zapotrzebowaniem. Co więcej, ta nowoczesna technologia umożliwia w krótkim czasie i bez wygórowanych kosztów przestawić produkcję na inny obiekt. Drukowane elementy są nie tylko tanie i szybko dostępne, ale przede wszystkim w pełni spersonalizowane pod produkcję i konkretne obiekty. Indywidualnie dopasowane chwytaki, przymiary czy narzędzia pozycjonujące usprawnią cały proces i wyeliminują błędy.

Rapid prototyping – szybkie i rentowne prototypowanie

Wdrażanie w życie nowych idei nie było nigdy tak proste, szybkie i ekonomiczne. Rozwój technologiczny dostarcza nam wprawdzie coraz więcej możliwości wirtualnego testowania produktów z wykorzystaniem symulacji komputerowych, ale nawet najdokładniejsze programy nie są w stanie zastąpić testów na realnych częściach w naturalnym środowisku pracy. Metody przyrostowe umożliwiają tworzenie funkcjonalnych prototypów o znakomitych parametrach technicznych. Produkcja części odbywa się praktycznie od ręki, niezależnie od stopnia skomplikowania geometrii, a gotowy produkt trafia do klienta w przeciągu kilku dni od zlecenia wydruku. Fazę testów można rozpocząć natychmiastowo, bez konieczności długiego oczekiwania na wytworzenie modelu standardową, żmudną techniką obróbki. Nanoszenie poprawek na pierwotny projekt nie powoduje żadnych dodatkowych kosztów – wystarczy zmodyfikować trójwymiarowy model komputerowy i zlecić kolejny wydruk. Co więcej, ilość modyfikacji jest nieograniczona, a w jednym procesie druku można wytworzyć nawet kilkadziesiąt wariantów jednej części (zależnie od jej wielkości i objętości) – żadna inna technologia nie jest w stanie tego zaoferować. Oszczędzamy nie tylko pieniądze, ale przede wszystkim czas. Przejście od projektu, poprzez prototypowanie, aż po produkcję seryjną nie musi być zatem przewlekłym i kosztownym procesem.

Bridge manufacturing – opłacalna produkcja pomostowa dla niskonakładowych projektów

Gdy produkcja masowa nie jest konieczna np. ze względu na luksusowy charakter wytwarzanych produktów, edycje limitowane, czy drogi sprzęt sprzedawany w niewielkich nakładach, druk przestrzenny może się okazać najlepszym i najtańszym rozwiązaniem. W takich przypadkach ciężko jest przewidzieć popyt i zaplanować zakup odpowiedniej ilości komponentów. Zbyt duże zatowarowanie magazynu spersonalizowanymi częściami może oznaczać spore straty finansowe w razie niskiej sprzedaży. Odsprzedanie takich komponentów, czy ponowne wykorzystanie w innych projektach graniczy z cudem i często jedynym wyjściem jest ich utylizacja. Druk przestrzenny zapewnia całkowitą niezależność, brak ryzyka i przewidywalność wydatków. Koszt jednostkowy części nie jest zależny od nakładu, w każdej chwili można dodrukować nawet jedną sztukę, nie ponosząc kosztów uruchomienia produkcji. Dodatkowym atutem jest możliwość pełnej personalizacji podzespołów zgodnie z życzeniem klienta. Nie bez powodu mówi się, że technologia addytywna to brakujące dotychczas ogniwo łączące prototypowanie i produkcję seryjną.

Co z jakością części?

Przemysłowy Druk 3D traktowany jest jeszcze bardzo często z dużą rezerwą, mimo znakomitych osiągów i nieograniczonych możliwości. Ta z pozoru młoda technologia, której początki sięgają lat 80-tych XX wieku, niestety nadal utożsamiana jest z amatorskim sprzętem do wydruków domowych. W rzeczywistości już pod koniec ubiegłego wieku wyścig producentów drukarek i dynamiczny rozwój techniki doprowadziły do stworzenia profesjonalnych urządzeń przemysłowych. Drukarki tej klasy są wyposażone w najnowocześniejsze rozwiązania technologiczne, dalece odbiegające od niskobudżetowych rozwiązań. Zapewniają znakomitą dokładność wymiarową i powtarzalność produkcji, przetwarzają inżynieryjne tworzywa o znakomitych właściwościach konstrukcyjnych. Elementy z tworzywa sztucznego np. poliamidu, wytworzone w technologii addytywnej nie odbiegają właściwościami od części formowanych wtryskowo. Parametry techniczne spieczonego proszku poliamidowego w technologii Multi Jest Fusion są niemalże identyczne jak w przypadku przetopionego we wtryskarce granulatu PA. O wysokiej jakości części wytwarzanych za pomocą przemysłowych drukarek 3D świadczy chociażby szerokie wykorzystanie tej technologii w branży automotiv, w przemyśle kosmicznym i w medycynie. Trudno się nie zgodzić, że są to dziedziny wymagające najwyższych standardów.

Ekonomiczna produkcja nie musi zatem oznaczać, że finalny produkt będzie posiadał gorsze parametry techniczne. Tak naprawdę to nie wybór technologii determinuje jakość części, tylko wybór profesjonalnego sprzętu, na którym są one wytwarzane. Czwarta rewolucja przemysłowa stała się już faktem, dlatego zamiast obawiać się korzystania z najnowszej technologii, powinniśmy czerpać ze wszystkich dotychczas niedostępnych możliwości, które oferuje nam druk przestrzenny.

Posiadasz gotowy projekt i jesteś ciekawy jaki będzie koszt produkcji w technologii addytywnej MJF? Skontaktuj się z nami i zleć wycenę.