ADDITIVE MANUFACTURING : Cost and Lead Time Estimation, Benefits and Challenges

Additive manufacturing (AM) is one of the most widely explored technology in the field of manufacturing in recent years. With a rapid development in its process elements such as process speed, dimensional accuracy, surface finish and repeatability, additive manufacturing continues to expand from being a prototyping technology to substituting the conventional manufacturing processes. Like many organizations, which are trying to investigate the economic benefits of adopting AM, Scania wants to study the costs of adopting AM to manufacture parts for its special products division. This study involves costs and lead time estimation, benefits and challenges of adopting AM to manufacture the given case study parts from Scania. The most suitable AM technology to manufacture these case studies is chosen by studying various AM technologies available in the market. The chosen AM technology is Electron Beam Melting (EBM). Simulations are done to estimate the build time of manufacturing these parts using EBM platform. It is also used to estimate the production costs using a suitable cost model and parts lead time. The results are compared to those of traditional manufacturing process. Further to this, benefits and challenges of adopting AM in the context of low volume production and supply chain challenges are also studied. In the cost comparison exercise, it was found that with the current state of technology, cost of manufacturing through AM is roughly four times that of traditional manufacturing processes. However, the lead times corresponding to AM is just a fraction of those corresponding to traditional manufacturing supply chain. It can be concluded that it would not be economical to manufacture the case study parts through AM. However, from further research it was realised that it is important to take advantage of the capabilities of AM to be able to attain an economic advantage over traditional processes from the perspective of their supply chain complexity. One such option is to use Design for Additive Manufacturing (DfAM) to optimise the design of the case study parts to incorporate AM’s part consolidation capabilities thus simplifying the supply chains and shortening the lead time significantly. This study is a good starting point for Scania to explore AM as an alternative manufacturing process. Further study in terms of DfAM can provide a conclusive result on the adoption of AM.Additive manufacturing (AM) är en av de mest utforskade teknologierna inom tillverkningsområdet de senaste åren. Med sin snabba utveckling i processelementen, såsom processhastighet, dimensionsnoggrannhet, ytfinish, repeterbarhet, tillsatsframställning fortsätter att expandera från att vara en prototypteknik för att ersätta de konventionella tillverkningsprocesserna. Liksom många organisationer som försöker undersöka de ekonomiska fördelarna med att använda AM, vill Scania studera kostnaderna för att anta AM för att tillverka delar för sin speciella produktavdelning. Denna studie innehåller kostnader och ledtidsestimering, fördelar och utmaningar att övergå till AM för att tillverka delarna som fås från Scania för detta studiefall. Den mest lämpliga AM-tekniken för att tillverka dessa fallstudier är vald genom att studera de olika AM-teknologier som finns tillgängliga på marknaden. Den valda AM-teknikem är Electron Beam Melting (EBM). Simuleringar görs för att uppskatta byggtiden för tillverkningen av dessa delar genom att använda EBM-tekniken. Detta används vidare för att uppskatta produktionskostnaderna med hjälp av en lämplig kostnadsmodell och ledtid i produktionen av delarna. Resultaten jämförs med traditionell tillverkningsprocess. Vidare studeras fördelar och utmaningar för att anta AM i samband med lågvolymproduktion och försörjningskedjans utmaningar. I kostnadsutjämningsövningen konstaterades att tillverkningskostnaden med den nämnda AM telniken är ungefär fyra gånger högre än traditionella tillverkningsprocesser. De ledtider som motsvarar AM är bara en bråkdel av dem som motsvarar traditionell tillverkningskedja. Sammanfattninsvis kan man dra att det inte skulle vara ekonomiskt att tillverka dessa delar genom AM. Samtidigt inser man vikten av att utnyttja AM tekniken för att kunna uppnå en ekonomisk fördel gentemot komplexiteten i utbudskedjan av de traditionella processerna. Ett sådant alternativ är att använda Design for Additive Manufacturing (DfAM) för att optimera utformningen av fallstudier för att införliva AMs delkonsolideringskapacitet, vilket förenklar försörjningskedjorna och förkortar ledtiden avsevärt. Denna studie är en bra utgångspunkt för Scania att utforska AM som en alternativ tillverkningsprocess. Ytterligare studier i form av DfAM kan ge upphov till ett avgörande resultat vid valett av AM