6 maneiras de reduzir custos de fabricação com impressão 3D

A evolução da impressão 3D tem mostrado que a tecnologia está se tornando mais rápida, os processos mais automatizados e os volumes de produção aumentando. A impressão 3D agora evoluiu a um ponto em que oferece um valor de produção significativo para as empresas. Um aspecto desse valor é a capacidade de reduzir significativamente os custos de manufatura em todas as áreas da manufatura, do design ao desenvolvimento e produção do produto. Com a impressão 3D mostrando seu valor em todos os estágios de fabricação, compartilharemos as 6 maneiras pelas quais a tecnologia pode ajudar as empresas a reduzir seus custos de fabricação.

1. Desenvolvimento de Produto

O desenvolvimento de produtos ou, mais precisamente, a prototipagem rápida continua sendo um dos principais casos de uso da impressão 3D, e por um bom motivo. Usar a impressão 3D para prototipagem pode ajudar as empresas a reduzir significativamente o custo de desenvolvimento de novos produtos. Como a impressão 3D é baseada em dados CAD digitais, fazer iterações de um protótipo requer apenas uma mudança no design. Isso significa que as empresas podem fazer várias iterações de um produto com muito mais rapidez e a um custo muito menor do que os métodos convencionais de manufatura. As iterações de design mais rápidas, por sua vez, significam uma fase de desenvolvimento de produto acelerada, pois as falhas do produto podem ser corrigidas e as melhorias podem ser feitas no início do estágio de design - minimizando a probabilidade de erros caros.

Outra maneira de a impressão 3D pode reduzir os custos associado ao desenvolvimento de produto é a minimização da quantidade de trabalho necessária para produzir modelos, ferramentas e peças de protótipo. Isso é especialmente verdadeiro para a prototipagem de metal, que muitas vezes pode ser muito trabalhosa e cara. No entanto, empresas como Desktop Metal e Markforged estão oferecendo soluções de impressão 3D econômicas para prototipagem de metal funcional.

2. Custos de material mais baixos

A redução dos custos de matéria-prima é outro motivo para considerar a impressão 3D como uma alternativa de produção viável. Como a matéria-prima na impressão 3D é adicionada camada por camada e somente onde necessário, o processo de impressão reduz drasticamente o desperdício de material. Ao contrário dos métodos de manufatura subtrativos, que normalmente produzem mais desperdício de material, a impressão 3D é eficiente em termos de recursos, especialmente quando materiais de alto valor são usados. A impressão 3D também permite reduzir a quantidade de material necessária para produzir uma peça, com a leveza do metal é um ótimo exemplo disso. Peso leve de metal refere-se à prática de tornar as peças de metal mais leves usando tecnologias de impressão 3D. Em setores como aeroespacial e automobilismo, onde até mesmo um quilograma economizado pode se traduzir em economias de custo significativas, a impressão 3D é uma das poucas maneiras pelas quais peças de metal leves podem ser produzidas de maneira econômica.

Com a manufatura subtrativa, a remoção de material de uma peça para reduzir seu peso a torna mais cara. Corte, furação e usinagem requerem trabalho extra e, portanto, envolvem custo extra. Com a impressão 3D, a complexidade envolvida na produção de estruturas leves não tem um custo adicional. Na verdade, é exatamente o oposto:quanto mais leve a peça, mais barato e rápido o processo de produção.

3. Novas oportunidades de design

A impressão 3D permite que designers e engenheiros de produto experimentem designs e geometrias complexas que não podem ser obtidas com qualquer outro método de fabricação. Para empresas com visão de futuro, esta é mais uma maneira de obter economia de custos e, ao mesmo tempo, manter a inovação do produto.

Um exemplo disso em ação é na área de consolidação de peças, onde o projeto para manufatura aditiva pode alcançar economias de custo reais. Enquanto a manufatura tradicional requer que vários componentes sejam produzidos e subsequentemente montados para criar a peça final, a impressão 3D oferece uma abordagem diferente. Usando a tecnologia, uma peça feita de vários componentes separados pode ser impressa como uma peça única e integrada. O uso de técnicas de consolidação de peças desta forma permite que os fabricantes obtenham economias de custo significativas, incluindo custos de mão de obra associados ao trabalho de montagem, custos de estoque reduzidos (como menos ou mesmo nenhum componente adicional precisa ser adquirido e armazenado) e custos de manutenção mais baixos, como o o desempenho da peça é aprimorado.

Até o momento, uma das maiores histórias de sucesso no uso da impressão 3D para reduzir a contagem de peças vem da GE. A empresa usou a impressão 3D para reduzir o número de componentes em seu novo motor turboélice General Electric Catalyst de 845 para apenas 11. De acordo com a GE, a nova abordagem do design não apenas reduz o custo geral, mas também reduz o consumo de combustível em 20% e reduz o peso geral do motor. Ao consolidar as peças no motor, há menos peças que precisam ser projetadas, certificadas, inspecionadas e fabricadas.

4. Produção de baixo volume

Existem muitos casos em que os volumes de produção não justificam o investimento em ferramentas de produção altamente caras. Por esse motivo, as técnicas convencionais de fabricação, como a moldagem por injeção, são normalmente inadequadas para a produção de baixo volume. No entanto, à medida que a impressão 3D evolui para uma tecnologia de produção, isso abriu novas oportunidades para uma maneira mais econômica de fazer produtos em pequenos lotes. Com zero de ferramentas e custos de configuração, a impressão 3D torna-se a solução ideal para entregar peças em pequenas quantidades.

Embora a produção de baixo volume seja um caso de uso atraente para a impressão 3D, várias empresas estão procurando maneiras de impulsionar a tecnologia para uma produtividade ainda maior. Por exemplo, Betatype, uma especialista do Reino Unido em manufatura aditiva, recentemente atingiu as manchetes com suas peças automotivas impressas em 3D. A empresa conseguiu otimizar duas impressoras 3D de metal para entregar 384 peças de metal em uma única construção em apenas 34 horas. Em comparação, levou 400 horas para fazer essa quantidade de peças usando uma impressora 3D não otimizada. O custo por peça também foi reduzido de $ 40 para menos de $ 4. A empresa afirma que "com uma instalação de 7 máquinas executando este processo otimizado, os volumes podem se aproximar de 1 milhão de peças por ano - peças que são mais funcionais e mais econômicas".

5. Custos de ferramentas reduzidos

Os custos de fabricação podem ser reduzidos substancialmente por auxiliares de produção de impressão 3D, como gabaritos e acessórios. Os gabaritos e acessórios são frequentemente terceirizados para fornecedores externos, onde são usinados por CNC ou soldados e montados manualmente. No entanto, os gabaritos e acessórios de impressão 3D internos podem ser uma alternativa muito mais rápida e barata.

A Volkswagen Autoeuropa imprime ferramentas personalizadas há vários anos, utilizando as impressoras Ultimaker 3D. A tecnologia permite que a empresa crie gabaritos e acessórios leves, projetados para melhor ergonomia e desempenho aprimorado. O mais impressionante é que a impressão 3D interna ajuda a Volkswagen Autoeuropa a atingir mais de 90% em reduções de custos em comparação com a terceirização das ferramentas externamente.

6. Peças sobressalentes para impressão 3D

Muitas indústrias mantêm um estoque de peças sobressalentes de baixa demanda e pouco frequente, e isso pode ser um gasto caro. Com a impressão 3D, não há necessidade de manter estoque dessas peças sobressalentes. Aproveitando a tecnologia, os fabricantes podem produzir peças de reposição sob demanda, reduzindo o número de peças armazenadas e, portanto, diminuindo os custos de estoque.

Com o advento da fabricação distribuída, os OEMs e fornecedores de peças de reposição também estão tomando medidas para estabelecer instalações AM localizadas para peças de reposição de impressão 3D mais perto dos clientes. Isso leva a uma entrega mais rápida e simples, reduzindo os custos logísticos e reduzindo a complexidade da cadeia de abastecimento.