【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動(dòng)態(tài)】在我們身邊有些東西是很難估價(jià)的，尤其是公司生產(chǎn)的產(chǎn)品或設(shè)計(jì)的零件。另一方面，成本是很容易估算的。在我們購(gòu)買設(shè)備支付費(fèi)用的時(shí)候，我們需要了解一臺(tái)設(shè)備的成本是多少。
 

　　我們還可以對(duì)開發(fā)一種產(chǎn)品的成本做出合理的估算，因?yàn)槲覀兛梢杂?jì)算出設(shè)計(jì)它所花費(fèi)的時(shí)間、制作原型的成本、測(cè)試每個(gè)原型的成本等等。各種努力在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中增加了價(jià)值，而量化這些價(jià)值是有挑戰(zhàn)性的。如果產(chǎn)品在市場(chǎng)上反響很好，那么我們就知道這些努力確實(shí)增加了價(jià)值，但是在每個(gè)開發(fā)階段增加了多少價(jià)值，仍有待進(jìn)一步解釋。
 

　　作者眼里的AM成本方程，主要由四部分組成，它們分別是材料、構(gòu)建時(shí)間、機(jī)器成本和預(yù)處理/后處理成本。有一個(gè)道理很簡(jiǎn)單：需要的材料越多，零件的成本就越高。構(gòu)建時(shí)間和設(shè)備成本有一點(diǎn)耦合。較長(zhǎng)的構(gòu)建時(shí)間等于更高的成本，但一臺(tái)更昂貴的設(shè)備，操作成本會(huì)更高，并提供了更快的制造速率。當(dāng)然，制造零件的大高度也會(huì)增加制造時(shí)間和隨后的設(shè)備成本，因?yàn)橥扛财鞔蠹s需要花費(fèi)10秒，來(lái)鋪展新的粉末層。這種“死時(shí)間”和相關(guān)的成本可能看起來(lái)微不足道，但當(dāng)你擴(kuò)展到數(shù)千層時(shí)，它就會(huì)變得非常重要。結(jié)合行業(yè)的平均水平，預(yù)處理和后處理成本大約占AM部件總成本的40%。使用該模型，使用激光PBF制造的金屬AM部件的總成本可以被估計(jì)為材料成本和機(jī)器成本的總和，后者是建造時(shí)間和層重寫時(shí)間的直接函數(shù)，所有除以1減去歸因于前/后處理的成本百分比。
 

　　為了便于計(jì)算，我們假設(shè)預(yù)/后處理成本為50%，這樣我們只需將材料和機(jī)器成本的總和加倍，就可以估算金屬AM部件的總成本。我們還可以將這種節(jié)省與其他因素的節(jié)省進(jìn)行比較，例如粉末原料成本的降低或生產(chǎn)效率的提高，從擁有更多的激光或其他提高建造速度的改進(jìn)。 我讓們從后兩個(gè)問(wèn)題開始。如果粉末原料成本降低了10-20%，那么材料成本也降低了10-20%。當(dāng)我們應(yīng)用預(yù)處理/后處理乘數(shù)時(shí)，這些節(jié)省直接轉(zhuǎn)化為總成本，但僅與材料成本與機(jī)器成本的比率成比例。例如，如果材料成本和機(jī)器成本在零件成本中所占比例相等，這可能適用于像鈦這樣昂貴的材料，那么在應(yīng)用我們的預(yù)處理/后處理假設(shè)后，總成本減少了5-10%，因?yàn)橹挥幸话氲某杀臼怯刹牧显斐傻摹?br /> 

　　同樣的邏輯也適用于構(gòu)建速度。如果構(gòu)建速度加倍，那么構(gòu)建時(shí)間就會(huì)減少，但不會(huì)減少50%，因?yàn)槲覀冞€有恢復(fù)時(shí)間。一個(gè)較短的部分(低z高度)可能會(huì)減少45%的構(gòu)建時(shí)間，而一個(gè)較高的部分可能只會(huì)減少30%，而不是你預(yù)期50%或75%的節(jié)省。不幸的是，多激光PBF系統(tǒng)的每小時(shí)成本可能比單激光系統(tǒng)高出50-100%，而且縮短構(gòu)建時(shí)間所節(jié)省的成本并不像你預(yù)期的那么高。不幸的是，多激光PBF系統(tǒng)的每小時(shí)成本可能比單激光系統(tǒng)高出50-100%，而且縮短構(gòu)建時(shí)間所節(jié)省的成本并不像您預(yù)期的那么高。為了便于討論，讓我們假設(shè)將構(gòu)建速率加倍可以使金屬AM部件的機(jī)器成本降低30%。與材料一樣，在應(yīng)用我們的預(yù)處理/后處理乘數(shù)后，這種節(jié)省轉(zhuǎn)化為終成本與材料成本和機(jī)器成本的比例。在這種情況下，按50%的比例分?jǐn)偅K成本將減少15%。
 

　　那么，DFAM是如何比較的呢？如果我們像通常那樣使用DFAM來(lái)減輕結(jié)構(gòu)的重量，那么我們就可以節(jié)省重量，從而降低材料成本。這也意味著更少的容量構(gòu)建，減少了激光曝光和構(gòu)建時(shí)間，同時(shí)降低了設(shè)備成本，而不增加每小時(shí)的設(shè)備速率。DFAM還減少了所需的支持材料的數(shù)量，從而進(jìn)一步降低了材料成本、構(gòu)建時(shí)間和機(jī)器成本。假設(shè)預(yù)處理成本在于構(gòu)建的設(shè)置和準(zhǔn)備，而不是非重復(fù)的工程，那么更少的支持材料，意味著更少的后期處理成本，因?yàn)槟悴挥迷跇?gòu)建之后浪費(fèi)那么多時(shí)間來(lái)移除它們。因此，DFAM還降低了預(yù)處理/后處理成本，降低了成本乘數(shù)，節(jié)省了更多的成本，使DFAM的價(jià)值得到了更大的提升。圖中的內(nèi)容說(shuō)明，使用晶格結(jié)構(gòu)節(jié)省40%的重量，與生產(chǎn)速度翻一番或降低粉末原料成本40%相比，節(jié)省了大約3至4倍的成本價(jià)值。
 

 

　　更低的粉末價(jià)格和更快的制造速度是很棒的，很容易看出為什么DFAM在AM值時(shí)是好的價(jià)值乘數(shù)。DFAM同時(shí)降低了材料成本、制造時(shí)間、機(jī)器成本和前/后處理成本的百分比，使節(jié)省的成本增加了許多倍。更重要的是，DFAM是你可以掌控的東西一你不受粉末供應(yīng)商或設(shè)備制造商的擺布。換句話說(shuō)，如果你正投資于AM，請(qǐng)確保投資于DFAM(例如，軟件、工具、培訓(xùn))，因?yàn)樗鼘⑹笰M的價(jià)值成倍增加。
 

　　(原標(biāo)題：The Value of Design for Additive Manufacturing (DFAM))