美國宇航局和其他公開研究表明，例如，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中，80個(gè)部件可以減少到3個(gè)。同樣，通用電氣宣布利用12個(gè)3D打印部件取代Catalyst渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)上的800個(gè)部件。盡管如此，但大眾似乎還不夠了解為什么減少零件數(shù)量對(duì)于最終產(chǎn)品和制造如此有利。



△NASA和Rocketdyne的Baby Bantam 3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將零件數(shù)量從幾十個(gè)顯著減少到3個(gè)，同時(shí)加快了開發(fā)時(shí)間并降低了成本。

總的來說，如果減少裝配中的總組件數(shù)量，我們可以看到無數(shù)優(yōu)勢。例如，可以通過省去緊固件、膠水和材料來高效生產(chǎn)更高性能的最終零件。更少的緊固件和功能零件數(shù)量意味著組件的整體重量將更輕。而一體化的出現(xiàn)也會(huì)以多種方式改變制造方式：以更低成本打印組件，更少的機(jī)器時(shí)間來制造。

另外，3D打印迭代設(shè)計(jì)在更改或開發(fā)新設(shè)計(jì)方面將更便宜，同時(shí)也更快。例如，存儲(chǔ)零件集所需空間減少為單個(gè)零件的存儲(chǔ)空間；所有零件都可以單獨(dú)制作，更好地集成而非離散工作。在整體上，更少的零件也減少了許多其他變量，比如更少的表面積和更少的整體后處理表面，更少的處理成本，機(jī)器工時(shí)更少，進(jìn)而降低成本。QA和QC過程中的處理也將變得更少，這使得需要的零件更少，降低成本并加快過程。同時(shí)，一體化制造減少了工具的使用量，使Buy-to-Fly比率得到改善。



△GE Catalyst是世界上第一臺(tái)采用3D打印組件的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)?D打印降低了制造復(fù)雜性，它將此前通過傳統(tǒng)工藝制造的855個(gè)零件經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少為12個(gè)部件，零件數(shù)量的減少極大提高了生產(chǎn)效率，并將發(fā)動(dòng)機(jī)的重量減少了5％，燃油效率提高了1％，這顯示出3D打印集成制造優(yōu)勢。

通過減少材料用量來減少的組件數(shù)量對(duì)于整體的影響將更加復(fù)雜。比如，移除緊固件、一體化和改變零件形狀等能夠從根本上改變最終零件外形。由于零件更少、質(zhì)量更輕和制造集中化，運(yùn)輸成本也降低了。更少的材料、運(yùn)輸和機(jī)器時(shí)間還可能會(huì)導(dǎo)致更少的排放和更少的能源使用量，從而提高整體可持續(xù)性；而更少的零件、工具和材料在總體上也會(huì)降低存儲(chǔ)成本，這大大地減少了存儲(chǔ)時(shí)間和工廠存儲(chǔ)面積的需求以及相關(guān)輔助費(fèi)用。3D制造在資本上的節(jié)約還不止于此。在新產(chǎn)品問世之前，使用3D打印能夠在工具、備件上投入更少資金，需要時(shí)還可保留工具。備件的資金減少進(jìn)一步降低了倉庫、人員操作等成本。



△中框組件由過去的300個(gè)零件優(yōu)化為一個(gè)

從零件角度來看，3D打印能夠更快地重新設(shè)計(jì)零件，且不需要更改工具。同時(shí)，重新設(shè)計(jì)零件也變得更加便宜、快捷。通過分布式生產(chǎn)方式，還能從空間角度上簡化倉儲(chǔ)和物流。然而，零件一體化意味著最終生產(chǎn)的部件將更大，也更復(fù)雜，因此在它們損壞時(shí)，替換時(shí)零件生產(chǎn)商所收取的費(fèi)用也會(huì)增加。這或許對(duì)用戶來說不具有優(yōu)勢，但好處卻能夠使操作員在MRO和更換備件時(shí)易于操作。基于這一點(diǎn)，MRO和備件服務(wù)商可能會(huì)通過銷售更昂貴的零件和更簡單的操作方式來賺取更多利潤。

3D打印的出現(xiàn)使設(shè)計(jì)迭代變得更加快速、容易，特別是可以在一個(gè)新部件中處理對(duì)其他部分的影響。伴隨著運(yùn)輸成本的減少，供應(yīng)商的訂單風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)降低。新產(chǎn)品所需的現(xiàn)金流和資本支出減更快速地響應(yīng)市嘗更改產(chǎn)品以滿足新的競爭對(duì)手、利基市場或應(yīng)用。這意味著未來的產(chǎn)品更新速度將會(huì)更快，成本更低。



△一體化使制造效率提升

更少的零件意味著更少的服務(wù)成本，更換零件所需時(shí)間更少，使得總體停機(jī)時(shí)間也更少，這可以減少維護(hù)成本。由于重新設(shè)計(jì)的成本更低，可以在使產(chǎn)品版本方面更加大膽，或在提高質(zhì)量方面承擔(dān)更多風(fēng)險(xiǎn)，這能夠變相刺激產(chǎn)品組合、專利以及技術(shù)的不斷發(fā)展。而裝配時(shí)間和步驟的減少能夠降低操作人員的失誤率，還可以消除緊固件、膠水和材料相互干擾的風(fēng)險(xiǎn)、減少材料故障，而整體生產(chǎn)速度也大大加快了。另外，自動(dòng)化流程能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)提供更高的可靠性和可重復(fù)性，同時(shí)還可以排除認(rèn)為因素的干擾。這將縮短未來的新產(chǎn)品的上市時(shí)間，使相關(guān)企業(yè)在未來市場上更具有競爭力。

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