Druk 3D oraz formowanie wtryskowe to technologie, które przez lata uważane były za zasadniczo różne, jeśli chodzi o zastosowanie. Druk 3D kojarzony był wyłącznie z prototypowaniem, podczas gdy formowanie wtryskowe miało (i wciąż ma) silnie utwierdzony status najlepszej technologii do produkcji części z tworzywa sztucznego, której jedyną istotną wadą jest bardzo wysoki koszt początkowy.
Ten branżowy status quo kilka lat temu uległ jednak zmianie za sprawą pojawienia się na rynku dużych drukarek 3D o nazwie HP Multi Jet Fusion. Urządzenia te powstały z jasnym zamierzeniem – umożliwić opłacalną produkcję krótkoseryjną wysokiej jakości części z tworzywa sztucznego.
Finansowy i technologiczny bloker technologii wtryskowej
Technologia wtryskowa, choć doskonale sprawdza się w masowej produkcji, wiąże się z wysokimi kosztami początkowymi, głównie z powodu konieczności wykonania formy wtryskowej. Mowa tutaj o nawet kilkuset tys. zł, więc dla niektórych firm jest to bariera niemożliwa do pokonania, nie mówiąc już o długim czasie oczekiwania na formę.
Szczególnie problematyczny jest to koszt dla firm projektujących innowacyjne urządzenia, które dopiero oczekują zderzenia z rynkiem. Dla producenta chcącego wstępnie wypuścić serię ok. 500-1000 urządzeń, taka inwestycja będzie zbyt ryzykowna. Dodatkowym problemem w przypadku takich projektów jest też to, że raz wykonana forma może być wręcz niemożliwa do modyfikacji, co oznacza, że ewentualne zmiany w projekcie będą niewykonalne.
I w ten właśnie sposób, od wielu lat, ta idealna pod względem jakości i precyzji technologia, jest niedostępna dla dla wielu startupów, fabryk i różnego typu producentów urządzeń.
Jako alternatywę, sięgano po nieco tańsze formowanie próżniowe, skrawanie CNC, a w przypadku bardzo niedużych nakładów, nawet druk 3D w technologii FDM czy też SLS.
Wciąż brakowało jednak technologii idealnej do takich projektów, czego bez wątpienia świadomość mieli twórcy HP Multi Jet Fusion – drukarek 3D zaprojektowanych właśnie z myślą o produkcji.
Jak Multi Jet Fusion odpowiada na problemy technologii wtryskowej?
Wypuszczając na rynek drukarki MJF, firma HP dała branży jasny sygnał – to właśnie one są w stanie zapełnić tę problematyczną niszę.
Od początku jasne było, że części tworzone w MJF cechują się:
- wysoką powtarzalnością
- precyzją, także w przypadku skomplikowanych geometrii
- wysoką wytrzymałością, taką samą na każdej osi
- estetyką
Już pod względem powyższych charakterystyk urządzenia te mogłyby automatycznie stać się liderem w kategorii technologii addytywnych. Kluczowym wyróżnikiem była jednak ich znacznie większa wydajność w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami. W czasie jednego procesu, wytwarzają one nawet kilkaset części bez kosztów początkowych, co otworzyło przed firmami zupełnie nowe możliwości.
Zamiast inwestować w bardzo kosztowną formę wtryskową, możemy po prostu wydrukować części w 3D, uzyskując porównywalnej jakości elementy zdecydowanie szybciej i niższym kosztem. Co więcej, możemy zamawiać kolejne partie on-demand, zgodnie z zapotrzebowaniem i bez konieczności zamrażania środków.
W podobnej sytuacji był m.in. nasz klient, Cortivision. Firma tworząca innowacyjne urządzenie do badania aktywności mózgu potrzebowała właśnie takiej technologii, która spełni rygorystyczne wymagania dot. jakości i pozwoli opłacalnie wypuścić pierwsze serie produktu.
Producent miał jednak świadomość, że na dalszym etapie rozwoju, produkt będzie gotowy na większe serie produkcyjne i w końcu technologia wtryskowa stanie się bardziej opłacalnym rozwiązaniem. Druk 3D był doskonałym rozwiązaniem na starcie, ale wraz ze wzrostem zapotrzebowania, w końcu wtrysk staje się bardziej zasadną technologią.
Próg opłacalności druku 3D w produkcji
Dylemat progu opłacalności sprowadza się do poniższego wykresu:
Mówiąc wprost, przedstawia on, przy jakiej liczbie sztuk opłaca się części drukować w MJF, a przy jakiej technologia wtryskowa staje się bardziej opłacalna?
Oto wartości, które są nam potrzebne, by to sprawdzić:
Załóżmy więc, że w przypadku przykładowej obudowy do urządzenia, koszt wykonania formy wtryskowej wynosiłby 40000 zł, a wydruku 40 zł. Pomijamy w kontekście koszt samego wtrysku, ponieważ w porównaniu z wykonaniem formy jest on wręcz marginalny.
Według podanych wartości przykładowych, działanie wyglądać będzie tak:
40000:40 = 1000
Oznacza to, że próg opłacalności w tej sytuacji wynosi 1000 sztuk. Od takiej liczby części bardziej opłacalna będzie inwestycja w formę wtryskową.
Oczywiście, mówimy tutaj o samej kwestii opłacalności bez brania pod uwagę wielu pozostałych czynników, które firmy muszą brać pod uwagę podczas podejmowania decyzji o wyborze technologii, które opisujemy w poniższej tabelce:
| Technologia wtryskowa | Druk 3D HP Multi Jet Fusion | |
| Możliwość zmiany projektu między seriami | Bardzo kosztowna lub niemożliwa | Bez dodatkowych kosztów |
| Czas dostarczenia pierwszych części | Nawet kilka mies. od zamówienia formy wtryskowej | Od 3 do 5 dni |
| Inwestycja | Koszt formy wtryskowej | Zero PLN |
| Możliwość skalowania produkcji | Łatwe i tanie | Nie ma efektu skali |
Ostateczna decyzja o wyborze technologii zawsze powinna uwzględniać powyższe zmienne, ale jak obserwujemy po coraz większej liczbie naszych klientów, rozwiązania te są coraz częściej rozumiane nie jako konkurencyjne, ale jako idealne narzędzia na różnych etapach rozwoju produktu.
Druk 3D w technologii MJF staje się domyślną technologią w fazie prototypowania i produkcji pierwszych serii, a formowanie wtryskowe to docelowe rozwiązanie w czasie, gdy produkt osiąga już wystarczające prognozy sprzedażowe.
Jeśli Twój projekt jest na tym pierwszym etapie, napisz do nas. Chętnie pomożemy Ci przejść do kolejnego 🙂
