通过 3D 打印降低制造成本的 6 种方法

3D 打印的发展表明，该技术正在变得更快，流程更加自动化，产量也在增加。 3D 打印现在已经发展到可以为公司提供重要生产价值的地步。这一价值的一个方面是能够显着降低所有制造领域的制造成本，从设计到产品开发和生产。随着 3D 打印在制造的所有阶段显示其价值，我们将分享该技术可以帮助公司降低制造成本的 6 种方式。

1.产品开发

产品开发，或者更准确地说，快速原型制作仍然是 3D 打印的主要用例之一，这是有充分理由的。使用 3D 打印进行原型制作可以帮助公司显着降低开发新产品的成本。由于 3D 打印基于数字 CAD 数据，因此迭代原型只需更改设计即可。这意味着企业可以比传统制造方法更快、成本更低地对产品进行多次迭代。更快的设计迭代反过来意味着加速产品开发阶段，因为产品缺陷可以在设计阶段的早期得到纠正和改进——最大限度地减少代价高昂的错误的可能性。

3D 打印可以降低成本的另一种方式与产品开发相关的是最大限度地减少生产模型、工​​具和原型零件所需的劳动力。对于金属原型制作尤其如此，这通常是非常劳动密集且成本高昂的。但是，Desktop Metal 和 Markforged 等公司正在为功能性金属原型制作提供经济高效的 3D 打印解决方案。

2.降低材料成本

降低原材料成本是将 3D 打印视为可行的生产替代方案的另一个原因。由于 3D 打印中的原材料是逐层添加的，并且仅在需要的地方添加，因此打印过程大大减少了材料浪费。与通常会产生更多材料浪费的减材制造方法不同，3D 打印具有资源效率，尤其是在使用高价值材料时。

3D 打印还可以让您减少生产零件所需的材料量，金属轻量化就是一个很好的例子。金属轻量化是指使用 3D 打印技术使金属部件更轻的做法。在航空航天和赛车运动等行业，即使节省一公斤也可以转化为显着的成本节约，3D 打印是经济高效地生产轻型金属零件的少数几种方法之一。

在减材制造中，从零件中去除材料以减轻其重量会使它变得更加昂贵。切割、钻孔和机加工需要额外的工作，因此需要额外的成本。使用 3D 打印，生产轻型结构所涉及的复杂性不会增加成本。事实上，情况恰恰相反：零件越轻，生产过程就越便宜、越快。

3.新的设计机会

3D 打印使产品设计师和工程师能够试验复杂的设计和几何形状，这是任何其他制造方法都无法获得的。对于具有前瞻性思维的公司而言，这是实现成本节约同时保持产品创新的另一种方式。

在工作中的一个例子是在零件整合领域，增材制造的设计可以实现真正的成本节约。传统制造需要生产多个组件并随后组装以创建最终零件，而 3D 打印则提供了一种不同的方法。使用该技术，由多个独立组件制成的零件可以打印为单个集成零件。以这种方式使用零件整合技术使制造商能够显着节省成本，包括与装配工作相关的劳动力成本、降低库存成本（因为需要采购和存储的组件更少甚至不需要）以及更低的维护成本，因为零件的性能得到改善。

迄今为止，使用 3D 打印减少零件数量的最大成功案例之一来自 GE。该公司已使用 3D 打印将其新型通用电气 Catalyst 涡轮螺旋桨发动机的组件数量从 845 个减少到仅 11 个。 据 GE 称，新的设计方法不仅降低了总体成本，而且还降低了油耗20% 并降低了发动机的整体重量。通过整合发动机中的零件，需要设计、认证、检查和制造的零件减少了。

4.小批量生产

在很多情况下，产量不足以证明投资于昂贵的生产工具是合理的。出于这个原因，传统的制造技术，如注塑成型，通常不适合小批量生产。然而，随着 3D 打印发展成为一种生产技术，这为以更具成本效益的方式小批量生产产品开辟了新的机会。凭借零工具和设置成本，3D 打印成为小批量交付零件的理想解决方案。

虽然小批量生产是 3D 打印的一个引人注目的用例，但有几家公司正在寻找将技术推向更高生产力的方法。例如，英国增材制造专家 Betatype 最近凭借其 3D 打印汽车零件成为头条新闻。该公司能够优化两台金属 3D 打印机，以在 34 小时内在一次构建中交付 384 个金属零件。相比之下，使用未经优化的 3D 打印机制作如此数量的零件需要 400 小时。单件成本也从 40 美元降至 4 美元以下。该公司声称，“通过安装 7 台运行这种优化流程的机器，每年可生产接近 100 万个零件——这些零件更实用、更具成本效益。”

5.降低工具成本

通过 3D 打印生产辅助工具，例如夹具和固定装置，可以显着降低制造成本。夹具和固定装置通常外包给外部供应商，在那里进行 CNC 加工或手工焊接和组装。然而，内部 3D 打印夹具和固定装置可以证明是一种更快、更便宜的替代方案。

大众汽车欧洲多年来一直使用 Ultimaker 3D 打印机打印定制工具。该技术使该公司能够制造轻型夹具和固定装置，旨在实现更好的人体工程学和更高的性能。最令人印象深刻的是，与从外部采购工具相比，内部 3D 打印帮助大众汽车欧洲实现了 90% 以上的成本降低。

6. 3D打印备件

许多行业都拥有不常使用和需求量低的备件库存，这可能是一笔昂贵的支出。使用 3D 打印，根本不需要为此类备件保留库存。通过利用该技术，制造商可以按需生产备件，减少存储零件的数量，从而降低库存成本。

随着分布式制造的出现，原始设备制造商和备件供应商也在采取措施建立本地化的 AM 设施，用于更接近客户的 3D 打印备件。这导致更快、更简单的交付，降低物流成本并降低供应链的复杂性。