SLS vs Stampaggio a iniezione: quando la stampa 3D smette di essere più economica?

Due diverse strutture di costo

I due processi impiegano il denaro in modi opposti.

• Lo stampaggio a iniezione necessita di uno stampo lavorato in acciaio o alluminio prima che esista il primo pezzo. Lo stampo è un grande investimento una tantum. Dopodiché, ogni pezzo costa pochissimo: pochi secondi di tempo macchina e la plastica.
• SLS non necessita di alcuno stampo. Ogni pezzo paga per il proprio materiale, la sua quota del lavoro di stampa e la sua finitura. Il prezzo per pezzo è molto più alto rispetto a un pezzo stampato a iniezione, ma non c'è alcun investimento iniziale e il prezzo per pezzo diminuisce man mano che più pezzi condividono un lavoro di stampa.

Quindi il confronto non è mai "quale processo è più economico", ma "quale è più economico per questo pezzo a questa quantità".

Come trovare la quantità di pareggio

Ha bisogno di tre numeri, tutti specifici per il Suo pezzo:

• T: il costo dello stampo (preventivo di un produttore di stampi)
• M: il prezzo per pezzo stampato a iniezione (preventivo dello stampatore)
• S: il prezzo per pezzo in SLS alla Sua quantità (il prezzo istantaneo dal calcolatore)

La quantità di pareggio è approssimativamente N = T ÷ (S − M). Al di sotto di N pezzi, SLS è complessivamente più economico; al di sopra di N, lo è lo stampaggio. Poiché S diminuisce in qualche modo con la quantità in SLS, verifichi il prezzo SLS alla quantità che si aspetta effettivamente, non per un solo pezzo.

Il risultato può essere sorprendente in entrambe le direzioni. Un pezzo piccolo e compatto con uno stampo semplice può raggiungere il pareggio a poche centinaia di pezzi. Un pezzo complesso che necessita di uno stampo con carrelli, estrattori o diverse cavità può rimanere più economico in SLS per migliaia di pezzi, specialmente se il design subirà ancora modifiche.

Cosa spinge il punto di pareggio verso l'alto (a favore della SLS)

• Geometria complessa. Sottosquadri, canali interni e reticoli richiedono carrelli per lo stampo o non possono essere stampati affatto; in SLS non comportano costi aggiuntivi.
• Parti piccole. Molte parti piccole si annidano in un singolo lavoro di stampa SLS, il che mantiene basso il prezzo per parte.
• Modifiche di progettazione. Ogni modifica a una parte stampata significa modificare o sostituire lo stampo. In SLS, si carica un nuovo file.
• Molte varianti. Dieci versioni di una parte in venti pezzi ciascuna equivalgono a dieci stampi, o a un solo lavoro di stampa SLS.
• Domanda incerta. Nessun capitale viene immobilizzato in uno stampo per un prodotto che potrebbe vendere meno unità del previsto.

Cosa lo spinge verso il basso (a favore dello stampaggio)

• Parti grandi e ingombranti. In SLS occupano molto spazio nel lavoro di stampa; si veda Costo della stampa 3D SLS per capire perché le dimensioni contano più del peso.
• Forme semplici. Una parte che può essere prodotta da un semplice stampo in due parti beneficia appieno dei tempi di ciclo economici.
• Volumi stabili e alti. Una volta che la domanda è nota e il design è definitivo, lo stampaggio è difficile da battere.
• Requisiti di superficie e materiale. Superfici lucide o testurizzate, gradi caricati a vetro o speciali e parti trasparenti orientano verso lo stampaggio.

Le regole di progettazione sono diverse

Una parte progettata per lo stampaggio può essere stampata, ma non viceversa. Lo stampaggio richiede:

Se un pezzo sarà infine stampato a iniezione, lo progetti fin dall'inizio con sformi e caratteristiche adatte allo stampaggio e stampi le prime versioni in SLS. Se il pezzo rimarrà in piccoli numeri, usi la libertà della tecnologia SLS: consolidi i pezzi, aggiunga canali interni, eviti lo sformo. Le linee guida per la progettazione SLS coprono le regole applicabili.

Materiale: simile, non identico

I nostri pezzi in SLS sono realizzati in PA 12 (EOS PA 2200), un nylon utilizzato anche nello stampaggio. Le proprietà di un pezzo sinterizzato non sono le stesse di uno stampato: per il PA 2200, EOS indica una resistenza alla trazione di 48 MPa nel piano dello strato e di 42 MPa attraverso gli strati, e un allungamento a rottura del 18 % contro il 4 %. Un pezzo in nylon stampato è completamente denso e di solito più duttile. Usi i pezzi in SLS per testare l'adattamento, il funzionamento e l'assemblaggio; se il prodotto finale deve superare i test nel materiale stampato, testi i campioni stampati prima del rilascio.

Tempi di consegna

Uno stampo di produzione richiede in genere settimane per essere realizzato e necessita di campionature e correzioni prima che i pezzi vengano approvati. Un pezzo in SLS viene stampato, rifinito e spedito in pochi giorni; il calcolatore offre tre velocità di consegna. Questa differenza di tempo spesso vale più della differenza di prezzo: un prodotto sul mercato settimane prima, o una catena di montaggio che non aspetta un'attrezzatura mancante.

Usare entrambi: produzione ponte

Molti prodotti utilizzano entrambi i processi in sequenza:

• Prototipi: pezzi in SLS per test di adattamento e funzionamento, diverse iterazioni di progettazione.
• Serie pilota e lancio sul mercato: pezzi in SLS in decine o centinaia mentre viene realizzato lo stampo.
• Serie: pezzi stampati una volta che il progetto è definitivo e la domanda è confermata.
• Pezzi di ricambio e fine vita: di nuovo SLS, quando i volumi diminuiscono e conservare lo stampo costa più della stampa.

Lo stesso approccio funziona per le attrezzature e gli ausili di assemblaggio utilizzati insieme ai prodotti stampati; veda Dime e attrezzature stampate in 3D.

Checklist: la tecnologia SLS è adatta per questa quantità?

• Ottenga il prezzo SLS alla quantità reale dal calcolatore.
• Ottenga un preventivo per lo stampo e un prezzo per parte stampata.
• Calcoli N = T ÷ (S − M) e lo confronti con il volume previsto durante il ciclo di vita del prodotto.
• Aggiunga il costo delle modifiche di progettazione che prevede ancora di apportare.
• Aggiunga il valore del tempo di immissione sul mercato.
• Controlli se il progetto richiede caratteristiche che solo la tecnologia SLS può realizzare.
• Controlli se il materiale e la superficie finali devono essere stampati.

Per l'aspetto progettuale della decisione, inclusa la possibilità di rendere una parte stampabile in seguito, gli specialisti di prototype.builders possono esaminare il Suo intento di progettazione. Per quanto riguarda l'equazione relativa alla tecnologia SLS, carichi la parte nel calcolatore SLS istantaneo e provi alcune quantità: il prezzo per parte si aggiorna immediatamente.

Domande frequenti

Quando la stampa 3D è più economica dello stampaggio a iniezione?

Quando la quantità è inferiore al punto di pareggio: approssimativamente il costo dello stampo diviso per la differenza tra il prezzo per parte in SLS e il prezzo per parte stampata. Per parti complesse o piccole e progetti in evoluzione, quel punto può corrispondere a centinaia o migliaia di pezzi.

Come calcolo il punto di pareggio tra SLS e stampaggio a iniezione?

Divida il costo dello stampo T per la differenza tra il prezzo per parte in SLS S e il prezzo per parte stampata M: N = T / (S - M). Utilizzi il prezzo SLS per la Sua quantità reale, poiché diminuisce man mano che più parti condividono un processo di stampa.

La tecnologia SLS può essere utilizzata per la produzione a basso volume?

Sì. La tecnologia SLS non richiede attrezzature e annida molte parti in un unico processo di stampa, quindi da decine a centinaia di parti in PA 12 rappresentano un utilizzo tipico, incluse le serie pilota mentre viene realizzato uno stampo.

Le parti in SLS sono resistenti quanto le parti stampate a iniezione?

Non esattamente. Il PA 12 sinterizzato è resistente e tenace, ma una parte in nylon stampata è completamente densa e solitamente più duttile. Utilizzi le parti in SLS per l'adattamento e la funzione; testi i campioni stampati quando il materiale finale deve essere qualificato.

Le parti in SLS necessitano di angoli di sformo?

No. Non c'è alcuno stampo da cui estrarre, quindi gli angoli di sformo, i punti di iniezione e i segni degli estrattori non si applicano. Se la parte verrà stampata in seguito, includa lo sformo fin dall'inizio.

Quanto sono veloci le parti in SLS rispetto a un nuovo stampo?

Uno stampo di produzione richiede solitamente settimane, oltre alla campionatura. Le parti in SLS vengono stampate, rifinite e spedite in pochi giorni, con tre velocità di consegna nel calcolatore.