Schauen wir uns an, was wichtig ist, wenn wir Dinge herstellen, die zählen. Welche Überlegungen gibt es, was ist wichtig, was beeinflusst die Kosten? Betrachten Sie die Stellschrauben beim Laser-Pulverbett-Schmelzen, Sintern und MJF, um zu sehen, was ein 3D-Druck-Geschäft machen oder brechen kann. Ziel ist, Ihnen eine Vorstellung von den wichtigsten Kostentreibern und den Stellschrauben zu geben, die Prozesseigenschaften und Einschränkungen beeinflussen.
Wir beginnen mit Cathys „Brace Yourself“. Cathy will ein Unternehmen zur Herstellung von Orthesen gründen. Als Solopreneurin hat sie 350.000 $ zum Investieren, plant, einen relativ günstigen Standort zu mieten, und möchte die gesamte Produktion selbst in ihrer Gemeinde erledigen. Nun gibt es eine Grundannahme, die ihr Geschäft töten wird, aber sie kann sie ändern; es ist nicht zu spät. Cathy glaubt, dass sie an Wochenenden nicht arbeitet. Aber wir werden später Cathys Unternehmen retten.
Die nachfolgenden Beispiele und Zahlen sind größtenteils realistisch. Die Idee ist, Sie dazu zu bringen, tiefer in die Kostentreiber der additiven Fertigung einzutauchen und auf die Dinge zu achten, die beim Entwerfen und Produzieren von LPBF-Teilen aus SLS oder MJF zu beachten sind. Das hier verwendete Modell ist größtenteils solide, aber wie wir sehen, liefert es in einigen Fällen ziemlich verrückte Ergebnisse. Das ist jedoch nicht der Punkt. Der Punkt ist, dass Sie verstehen, was zählt. Sobald das klarer wird, können Sie wirklich entscheiden, welche Maschine für Sie die richtige ist und was Sie benötigen.
Cathy prüft entweder den Kauf eines Formlabs X1 mit sämtlichem Zubehör oder drei HP 1200 MJF-Druckern. Sie ist sich noch nicht sicher, ob sie Flexibilität oder einen größeren Drucker für größere Teile möchte. Sie kauft einen DyeMansion VX1 für 33.000 $ für schöne, glatte Teile; eine großartige Rosle-Shot-Peening-Maschine gebraucht irgendwo; ein feines Sieb; und den weltweit teuersten Staubsauger. Sie nutzt Fusion 360 und eine illegal heruntergeladene Kopie von Rhino.
The Devil is in the Details
Angenommen, wir wollen eine Art erweiterte Handorthese herstellen, die etwa 150 g wiegt. Wir könnten dieses Objekt auf beiden Maschinen, dem Formlabs X1 oder dem HP 1200, fertigen. Wenn wir eine komplette Armorthese hätten, könnten wir sie nicht auf dem 1200 herstellen und hätten nur den X1. Die 150 g sind willkürlich, aber es ist wichtig, dass Masse zählt. Das ist Pulver, das wir verbrauchen. In jedem Teil gibt es Pulver, das wir verlieren, das an unserer Kleidung, einer seifigen Schicht an unseren Händen oder im Staubsauger endet. Unser Pulver zersetzt sich in der Maschine. Wir können es recyceln, aber wir werden Pulver wegwerfen. Wenn wir die Komplexität der Teile oder die Wahrscheinlichkeit, dass sie brechen, reduzieren, wird das Ergebnis völlig anders sein. Wenn ein Teil eine Verstopfung mit eingeschlossenem Pulver hat und ich jedes Mal Mühe habe, es zu entfernen, sammelt sich das Pulver und verschwendete Zeit an. Wenn ich etwas Zartes herstelle, breche ich mehr davon. Wenn ich eine Passfläche brauche, kann diese beim Abkühlen verformen und nicht funktionieren, was bedeutet, dass ich viel mehr Teile verschrotten muss, als wenn ich das nicht im Design benötige. Wenn ich flache Dinge habe, wird das eine schreckliche Zeit sein. Ich würde niemals ein LPBF-Geschäft mit vielen flachen Teilen starten. Wenn ich viel Masse in meinem Objekt oder im Build habe, werden die Abkühlzeiten länger. Wenn ich ein massives Objekt und ein dünnes habe und diese beiden mein Projekt bilden, kann ich viel Verzug und fehlerhafte Teile wegen des Unterschieds bekommen. Wenn ich etwas nur ein klitzekleines Stück kleiner mache, kann ich 30 % mehr davon bauen. Es geht nicht darum, wie viele Dinge Sie in den Drucker passen. Es geht darum, wie viele Dinge jedes Mal gut herauskommen. Ein etwas besseres Packen kann also zu längerer Abkühlung oder mehr Schrumpfung führen.
Diese Dinge unterscheiden sich in ihrer Bedeutung, je nachdem, ob ich eine Vorrichtung, ein medizinisches Implantat oder einen Teebeutel herstelle. Verformungen und Verzug sind bei manchen Merkmalen, Designs oder Objekttypen wahrscheinlicher. Thermische Verzerrung beim Abkühlen ist real, genauso wie ungeschickte Hände. Wir könnten vielleicht ein cooles Living-Hinge haben; das wird jedoch zu einem unbestimmten Zeitpunkt versagen. Vielleicht ist das Hinzufügen eines Befestigungselements einfacher. Wir könnten ein cooles Snap-Fit haben, aber die Reinigungskosten und die zusätzlichen Fehlteile könnten es unwirtschaftlich machen. Vielleicht können Sie in der Designphase nicht gewinnen, aber Sie können hier definitiv verlieren. Damit 3D-Druck funktioniert, ist es besser, wenn Sie keine andere Wahl haben. Wenn es auf anderem Weg hergestellt werden kann, dann machen Sie es bitte auf anderem Weg. Es gibt das Konzept Design for Additive Manufacturing, oder DfAM; es ist wie das CrossFit des 3D-Drucks, weil diese Leute nicht aufhören, darüber zu reden. Und ich gebe es zu, es ist wirklich wichtig. Das richtige Design spart Geld. Jetzt sollten Sie sich in dieser Phase auch um Kosten kümmern: Ausbeute, Schichten, die tatsächlichen Stunden, die Sie benötigen, um Dinge zu erledigen und an den richtigen Orten zu sein. Kleine Änderungen im Design können enorme Auswirkungen auf die Rentabilität haben. Einen weiteren Bauteil in einem Build unterzubringen oder einen weiteren in einer 100-teiligen QA-Prüfung macht wirklich einen Unterschied. Also designen für Additive, aber ingenieurtechnisch für Rentabilität.
Idle Printers are the Devil’s Playthings
Wenn Cathy kundenspezifische Orthesen herstellen möchte, gibt sie sich selbst 20 % mehr Arbeit und macht ihr Geschäft zehnmal komplexer. Bei kundenspezifischen Teilen, die im falschen Karton ankommen, wird das Vertrauen eines Kernkunden untergraben, es kann zu zwei Rücksendungen und Umtauschen führen oder sogar zu zwei Nachdrucken. Bei kundenspezifischen Teilen kann ein großer, bequemer Sicherheitsfaktor eine Illusion sein, weil das Design ein sich bewegendes Ziel ist. Bei kundenspezifischen Teilen erfordern Rücksendungen oder Garantien einen Nachdruck des Artikels und ein Redesign. Wenn Sie ein kundenspezifisches Geschäft betreiben wollen, würde ich Ihnen raten, zunächst dasselbe Produkt in begrenzten Größen zu verkaufen. Schnellere Markteinführung mit einem einfacheren Produkt verschafft Ihnen Zeit und Geld zum Experimentieren, zum Ändern Ihres Wertversprechens, zum Anpassen von Designs, zum Erreichen neuer Zielgruppen, zum Anpassen Ihrer Vermarktungsstrategie. Finden Sie heraus, ob Menschen Orthesen wollen, und erfüllen Sie deren Bedürfnisse. Dann können Sie in einer späteren Phase weitere Größen anbieten, um komfortablere Orthesen zu produzieren. Dann Modelle, die andere nicht anbieten, um neue Bedürfnisse zu decken. Dann gehen Sie zu speziellen Orthesen für Tennis, Schwimmen, Padel usw. Erst dann würde ich Ihnen empfehlen, eine teurere kundenspezifische Version in Ihr Sortiment aufzunehmen. Das ist eine gute Idee, weil Sie nicht von Anfang an so viel Fertigungskomplexität übernehmen. Außerdem ist es eine gute Idee, weil Ihr Unternehmen so Zeit hat, seine Kunden zu finden und ein starkes Wertversprechen zu entwickeln. Kundenspezifische Orthesen stehen Ihrer Entwicklung eines guten Wertversprechens und einer Marke im Weg. Welche Art von Orthesen? Für wen? Zu welchem Preis? Was unterscheidet Sie? Wenn Sie Ihre gesamte Zeit damit verbringen, etwas isoliert vom Markt zu produzieren, haben Sie keine Zeit mehr, es an die Realität anzupassen. Aber wenn Sie annehmen, dass Ihr ganzes Geschäft aus kundenspezifischen Orthesen besteht, werden Sie selbstgefällig werden, das Produkt-Markt-Fit zu erreichen, weil Sie psychologisch denken, Ihre Orthesen würden jedem perfekt passen.
Meine Haupteinnahmequelle ist der Drucker. Er sollte sich immer bewegen, denn selbst wenn er sich bewegt, druckt er wahrscheinlich nicht, sondern trägt nur Pulver nach. Der Drucker sollte nicht untätig sein. Der Build sollte sofort starten. Optimierung von Abkühlung, Build-Entnahmen, Pulverrückgewinnung, Designs, Nesting und Arbeit helfen dabei. Aber wenn der Drucker untätig ist, wird die Prozesseconomics überhaupt nicht funktionieren. Nesting ist super wichtig, denn je mehr wir unterbringen können, desto effektiver können wir drucken und desto mehr Geld verdienen wir. Ein 3D-Drucker kann pro Minute einen bestimmten Betrag erwirtschaften, und die Optimierung dieser Minute ist entscheidend. Der andere wichtige Teil ist „effektiv drucken“. Erst wenn ein Teil vom Kunden akzeptiert, vom Kunden bezahlt (also das Geld vorhanden ist, nicht nur die Bestellung), in einer Schachtel ist, Qualitätsprüfungen bestanden hat, versendet und erhalten wurde, abgekühlt ist, gedruckt wurde und bestellt wurde, haben Sie dieses Teil effektiv hergestellt und verkauft. Ein Klick auf einer Website ist kein Verkauf; eine Zahlung ist kein Verkauf; es ist erst ein Verkauf, wenn der Zyklus abgeschlossen ist.
The Smell of Victory
Beim 3D-Druck entstehen die besten Business-Cases, wenn wir einen konstanten Pulverfluss in die Maschine hinein und heraus haben. Wenn die Maschine hoch ausgelastet ist, immer druckt und Teile produziert, die bestehen, sollte das Geschäft gut laufen. Idealerweise haben Sie einen ununterbrochenen Strom von Kunden. Also denken wir wie Ryanair. Lassen Sie das Asset füllen, das Asset in Bewegung halten und einen unendlichen Strom von Kunden haben, die mein Asset zu Kosten für mich produzieren. Sobald Sie diesen Strom und eine gute Auslastung haben, fallen die Wirtschaftlichkeitsaspekte von 3D-Druck-Geschäften an ihren Platz. Wenn Sie Schwankungen in Bestellungen, Zeiten von Ebbe und Flut, ruhige Monate, unterbrochene Schichten wegen Krankheit, viele fehlgeschlagene Builds und launische Kunden haben, werden Sie wahrscheinlich scheitern. Aber wenn Bob jeden Monat Teile im Wert von 5.000 $ von Ihnen bestellt und nie Beschwerden hat, sind Sie auf dem Weg zu einem guten Geschäft. Es geht immer darum, das Flugzeug zu füllen. Und wenn wir das Flugzeug bei jedem Flug komplett füllen, haben wir ein ausgezeichnetes Geschäft. Also sollte Cathy die Nachfrage betrachten. Cathy sollte sich definitiv nicht nur auf Orthesen konzentrieren. Es gibt ein Limit, wie viele Prototypen sie täglich sinnvoll herstellen und testen kann. Kann sie nebenbei Auftragsarbeiten übernehmen? Wird es mehr Orthesen geben, wenn im Winter Ski gefahren wird? Oder wird die Nachfrage stark zurückgehen, wenn die lokale Universität im Sommer schließt? Kann sie, selbst bei miesen Margen, etwas finden, um die Maschine zu füllen? Denn das Schöne daran ist, dass wir, sobald die Fixkosten gedeckt sind, uns selbst bezahlen und dann nach Gold im Pulverkuchen graben. Jeder Schnickschnack ist reiner Gewinn, nachdem wir alles gedeckt haben. Das bedeutet, dass wir die letzten 10 % oder die ersten 10 % eines Builds stark rabattieren können. Und wir sollten wiederkehrende Einnahmen stark rabattieren. Wenn Cathy weiß, dass sie diesen Freitag sowieso bauen muss, kann sie diesem wankenden Kunden einen Rabatt von 80 % geben. Die Ökonomie bedeutet, dass sie den Kunden fast zu jedem Preis gewinnen kann. Die Maschine verliert jeden Tag an Wert. Füllen Sie sie. Sind Sie eingeschlafen? Ihr 3D-Drucker sollte es nicht sein. Aber wenn wir sowieso bauen müssen und wir noch ein weiteres Teil in den Drucker quetschen können, ist das Goldstaub. Das ist nicht der Geruch von geröstetem Polyamid; das ist der Geruch des Sieges. Können wir noch einen Build unterbringen? Schön, wir haben gerade die Miete bezahlt. Und kann es noch besser werden? Ja, wenn unsere Kunden in gewisser Weise uns vorschießen, wenn sie uns im Voraus bezahlen, selbst wenn es nur ein paar Tage im Voraus ist, wird alles noch besser.
What Would Rolex Do?
Wenn wir zu gierig werden und zu viel einpacken, werden Teile fehlschlagen, Toleranzen rutschen, Menschen werden unzufrieden sein. Also gibt es ein Gleichgewicht. Fragen Sie sich: Was würde Ryanair tun? Fragen Sie sich auch: Was würde Rolex tun? Wie können wir unser Asset besser nutzen, wie können wir die Produktqualität erhöhen? Wir wollen nicht zu sehr nach Ryanair handeln – schnellere Durchlaufzeit? Super, aber zur Toilette zahlen? Zu weit. An Sicherheit sparen? Nicht effizient. Ich vertraue Ryanair, weil sie ein Flugzeug betreiben, obwohl ich diesem Flugzeug nicht vertraue. Ich vertraue auch darauf, dass sie nicht abstürzen, weil ein Absturz für sie zu teuer wäre. Andererseits gibt es Grenzen; Billigkeit kann Menschen unglücklich machen und vertreiben. Dort kommt unsere Rolex-Seite ins Spiel.
Wir würden gern einen Knopf drücken und die Teile herauskommen lassen. Aber wir benötigen Entpacken, Shot-Peening, Dampf-Glätten, vielleicht Färben. Die Wahl von zwei Farben in Ihrem Objekt oder zwei Materialien hat also große Auswirkungen. Verschiedene Farben und Oberflächen anzubieten, ebenso. Sie müssen allergisch gegen Komplexität sein und nach Mühelosigkeit streben. Sie sollten alle Ihre Schritte in leicht verdauliche Teile zerlegen können, um sie besonders zu optimieren. Gleichzeitig sollten wir den Gesamtfluss und die Abläufe betrachten, um radikale Änderungen zu prüfen. Ja, das Drucken ist wichtig, aber das Sieben ist ebenfalls super wichtig. Wie können wir Chargengrößen optimieren? Können wir einen Schritt überspringen? Können wir die Handhabung reduzieren? Können wir eine kompakte Station einrichten, an der jemand ein Teil reinigen, prüfen und verpacken kann, ohne sich zu viel zu bewegen? Der UPS-Mann kommt jeden Tag um 16:15, was bedeutet das für mich?
Im Allgemeinen ist dies ein Überblick über viele Dinge, die Sie bei der Entwicklung eines 3D-gedruckten Produkts oder bei der Produktionsplanung berücksichtigen sollten. Aber wir werden im nächsten Teil von Additive Economics noch tiefer in einige Zahlen eintauchen.
