Techno-Economic Assessment between Traditional and Fused Deposition Modeling- based Additive Manufacturing Technology การประเมินเทคโนโลยีและต้นทุนระหว่างเทคโนโลยีการผลิตแบบดั้งเดิมและแบบเพิ่มขึ้นด้วยเทคโนโลยีฉีดเส้นวัสดุ

Abstract

ในปัจจุบันการผลิตแบบเพิ่มขึ้นหรือการพิมพ์ 3 มิติ (3DP) มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตและการออกแบบผลิตภัณฑ์ เนื่องจากการพิมพ์ 3 มิติช่วยลดของเสียที่เกิดจากกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม และสามารถใช้วัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทั้งนี้การวิเคราะห์ความคุ้มค่าและต้นทุนการผลิตของการพิมพ์ 3 มิติ ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ส่งผลต่อการเพิ่มความสามารถในการแข่งขัน โดยงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเปรียบเทียบเทคโนโลยีและต้นทุนการผลิตชิ้นงานทางการแพทย์ กรณีศึกษา เฝือกนิ้วมือ ด้วยวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม และเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิติ โดยพิจารณาต้นทุนการผลิตด้านการจัดการต้นทุน ได้แก่ ต้นทุนเครื่องจักร ต้นทุนวัสดุ และต้นทุนแรงงาน ทั้งนี้ผลการวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตแบบดั้งเดิมจากการฉีดขึ้นรูปสำหรับการผลิตชิ้นงาน 1 ชิ้น จะมีค่าใช้จ่ายในการผลิตชิ้นงานสูง เนื่องจากต้นทุนการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ (Mold) โดยจะมีต้นทุนการผลิตลดลงเมื่อมีปริมาณการผลิตมากขึ้น นอกจากนี้ได้ทำการวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์แบบ 3 มิติ โดยทำการออกแบบการวางแผนการผลิตด้วยโปรแกรม Cura และแสดงผลการทดลองจากการผลิตด้วยเครื่องพิมพ์แบบเพิ่มขึ้นด้วยเทคโนโลยีฉีดเส้นวัสดุ สำหรับจำนวนชิ้นงานการผลิต 1 และ 5 ชิ้นต่อครั้ง พบว่าจุดคุ้มทุนของการผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์แบบสามมิติ เทียบได้กับการผลิตชิ้นงานแบบดั้งเดิมที่ 2,264 ชิ้น และ 17,123 ชิ้น ตามลำดับ ทั้งนี้ผลการวิเคราะห์ข้อมูลต้นทุนการผลิตในงานวิจัยนี้สามารถเป็นแนวทางสำหรับการวางแผนเชิงนโยบายในการเลือกเทคโนโลยีการผลิตต่าง ๆ และการวางแผนงานการผลิตที่เกี่ยวข้องกับทั้งการผลิตแบบดั้งเดิมและแบบเพิ่มขึ้นได้ต่อไป

Additive manufacturing (AM) or 3D printing (3DP) is widely used in production processes and product design nowadays as 3DP can not only reduce waste generated by traditional manufacturing methods but also allow for more efficient use of materials. Accordingly, analyzing the cost-effectiveness and techno-economic assessment of 3DP in various contexts is crucial for enhancing competitiveness. In this research, we aim to study and compare the technology and production costs of medical products, specifically finger splints, produced by traditional methods and 3DP technology by assessing the machine cost, material cost, and labor cost, respectively. The traditional manufacturing based on the injection method is found to have high manufacturing costs due mainly to the mold design and fabrication, in which economies of scale are needed with the increase in manufacturing quantity. In addition, production using AM technology is analyzed following the designed experiment and the aid of the Cura platform to assess the technical and manufacturing cost for the FDM method with one and five healthcare workpieces each time. Finally, the cost analysis and breakeven point are investigated, where manufacturing one and five workpieces using FDM-based AM technology is found to be comparable to producing 2,264 and 17,123 pieces using traditional, injection manufacturing, respectively. The results from the analysis in this study are expected to be practically used as a guideline for selecting diverse production technologies and production scheduling involving traditional and AM technologies.