3D-Druck-Preis: Faktoren, die die Kosten für den 3D-Druck beeinflussen

Die Suche nach einer effizienteren Automatisierung von Fertigungsprozessen und der Herstellung von Präzisionsprodukten führte zur Entwicklung von 3D-Druckern. Sie nutzen additive Verfahren, um dreidimensionale Objekte aus einem mit CAD-Software erstellten digitalen Modell zu bauen. Diese Technik ist zwar faszinierend, aber die Hersteller wägen oft den Preis des 3D-Drucks ab und fragen sich, ob es sich auf lange Sicht lohnt.

Die Drucktechnik ermöglicht es Herstellern, komplexe Geometrien mit hoher Präzision zu erstellen. Weitere Gründe, warum der 3D-Druck für die Fertigung in Betracht gezogen wird, sind, dass er eine schnellere Erstellung von Prototypen ermöglicht, den Materialabfall erheblich reduziert und die Produktion für Unternehmen jeder Größe zugänglich macht.

Hersteller, die sich die Drucktechnik zunutze machen wollen, haben die Möglichkeit, den Prozess entweder auszulagern oder selbst durchzuführen (DIY). Die Kosten für den 3D-Druck variieren erheblich, je nachdem, wie der Hersteller die Produktion handhabt. In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über den tatsächlichen Preis des 3D-Drucks wissen müssen.

Aufschlüsselung der 3D-Druckkosten beim Outsourcing

Durch das Outsourcing des 3D-Drucks entfallen die Vorabinvestitionen für den Erwerb der Technologie. In der Prototyping-Phase oder bei Kleinserien setzt dies Mittel frei, die der Hersteller in andere wichtige Bereiche investieren kann.

Mehrere Faktoren wirken sich auf die Kosten für das Outsourcing des 3D-Drucks aus, darunter die Größe und Anzahl der Teile, die Komplexität des Designs, die Art der 3d-Druckmaterialdie genaue Technik, die bei der Entwicklung des Produkts eingesetzt wird, und die Menge und Qualität der Arbeit, die für die Nachbearbeitung erforderlich ist.

Größe und Anzahl der Teile

Je größer das zu produzierende Teil ist, desto mehr Material wird benötigt. Die direkten Materialkosten machen in der Regel 30% bis 70% der gesamten Produktionskosten aus, abhängig von der Branche ^[1]. In der Automobilindustrie sind die Materialkosten in der Regel höher. Je größer die Anzahl der gewünschten Teile ist, desto mehr Material wird benötigt, was ebenfalls zu höheren Kosten führt.

Komplexität des Entwurfs

Für komplexe Entwürfe werden in der Regel mehr Materialien benötigt, was die Kosten für den 3D-Druck in die Höhe treibt. Außerdem ist für die Nachbearbeitung komplexer Entwürfe zur Feinabstimmung der Details mehr Arbeit erforderlich. Wie Sie bereits wissen, ist Arbeit teuer, vor allem, wenn Sie in den Vereinigten Staaten produzieren. Eine Möglichkeit, die Arbeitskosten zu senken, ist das Nearshoring.

Die Art des Materials

Für den 3D-Druck können verschiedene Materialien verwendet werden, darunter Kunststoffe (Nylon, PLA, TPU usw.), Photopolymerharze und Metall- oder Kohlefaserpulver. Die Wahl des Materials hängt von der verwendeten 3D-Drucktechnologie und den gewünschten Eigenschaften des zu produzierenden Teils ab.

Kunststoffe werden meist mit FDM-Druckern oder Fused Filament Fabrication (FFF)-Druckern verwendet. Metallpulver werden in der Regel mit Direktem Metall-Laser-Sintern (DMLS) oder Binder-Jetting verwendet, während Harze mit Stereolithographie (SLA) eingesetzt werden. Jedes Material hat seine Auswirkungen auf die Kosten ^[2]. Kunststoff ist am weitesten verbreitet und am günstigsten.

Die 3D-Drucktechnologie

Es gibt verschiedene 3D-Drucktechnologien, und die Materialien, die sie verarbeiten, sind unterschiedlich. Beim Fused Deposition Modeling (FDM) werden Kunststofffilamente geschmolzen und extrudiert, um das Produkt herzustellen. Sie sind am weitesten verbreitet und am erschwinglichsten. Die Produkte aus dieser Maschine müssen jedoch stärker nachbearbeitet werden, was arbeitsintensiv ist. Die folgende Tabelle zeigt den Vergleich der verschiedenen 3D-Druckkosten.

Wann man 3D-Druck auslagern sollte, um Kosten zu sparen

Outsourcing eignet sich am besten für Hersteller, die versuchen, einen Prototyp für ein neues Produkt zu entwickeln oder einen Produktionsprozess zu validieren. Hier sind einige Beispiele, bei denen Sie durch das Outsourcing des Druckprozesses Kosten für den 3D-Druck sparen können.

• Ihr Budget erlaubt keine Investitionen in Werkzeuge, Mitarbeiterschulungen, Materialien und die Wartung der Technologie.
• Wenn Sie nur wenige Teile pro Projekt oder pro Monat benötigen, ist es besser, die Produktion auszulagern, als in eine Maschine zu investieren, die die meiste Zeit ungenutzt bleibt.
• Wenn ein Teil eine enge Toleranz erfordert oder zu komplex ist, um im eigenen Haus hergestellt zu werden, hilft Ihnen die Auslagerung an spezialisierte Dienstleister, das Problem zu lösen.
• Das Outsourcing des 3D-Drucks kann Ihnen helfen, die Produktion nach Bedarf zu skalieren und mit dem schwankenden Marktbedarf für Ihr Produkt Schritt zu halten.
• Outsourcing ist auch eine gute Möglichkeit, sich mit 3D-Drucktechnologien vertraut zu machen, vor allem wenn Sie planen, sie in Ihren Arbeitsablauf zu integrieren.

Die Selbstkosten des 3D-Drucks

Wenn Sie Ihre Produkte selbst in 3D drucken wollen, müssen Sie sich über die Kosten im Klaren sein, damit Sie sich angemessen darauf vorbereiten können. Der größte Kostenfaktor, der leicht zu erkennen ist, ist der Kauf des Druckers und des Materials. Es gibt jedoch noch weitere versteckte Kosten für den 3D-Druck, die Sie ebenfalls berücksichtigen sollten. Zwei der versteckten Kosten, die die Effizienz Ihres Heimwerkerprozesses im Laufe der Zeit auf die Probe stellen werden, sind die Strom- und die Wartungskosten.

Kosten für den 3D-Drucker

Die Preise für 3D-Drucker sind seit ihrer Markteinführung kontinuierlich gesunken. Je nach Art des gewünschten Druckers, der Präzision und des Bauvolumens kann der Preis bei knapp über $100 beginnen und bis zu Tausenden von Dollar steigen. Hier sind die geschätzten Preise der beliebtesten Drucker:

• Grundlegende FDM-Drucker: $150 - $500
• Prosumer-Drucker: $800 - über $2.000
• Kunstharzdrucker: $300 - über $1.000, ohne Aushärtungsstation

Kosten für 3D-Druckmaterial

Der Preis des 3D-Druckmaterials hat einen erheblichen Einfluss auf Ihre Gesamtkosten. Ein Standard-PLA-Filament kostet je nach Lieferant etwa $15 bis $40 pro Kilogramm, während ein Kilogramm Harz $50 bis $200 kosten kann. Der Preis für Spezialmaterialien kann jedoch $100 pro kg übersteigen.

Mit 1 kg PLA lassen sich idealerweise 30 bis 40 Handytaschen oder kleine Telefonständer drucken. Das bedeutet, dass jedes Produkt $1 oder weniger kostet. Allerdings ist der Druck nicht hundertprozentig effizient. Die Anpassung für fehlgeschlagene Drucke treibt die 3D-Druckkosten in die Höhe.

Kosten für Strom

3D-Drucker arbeiten mit Strom und verbrauchen in der Regel 50 bis 250 Watt Strom pro Stunde, also 0,05 bis 0,25 kWh. Wenn ein Druck 10 Stunden lang dauert, hat der Drucker 0,5 bis 2,5 kWh Strom verbraucht.

Da die durchschnittlichen Strompreise in den Vereinigten Staaten zwischen $0,12 und $0,15 pro kWh liegen, kostet der Betrieb einer Maschine mit einem Energieverbrauch von 0,5 kWh $0,06 bis $0,075 pro Druck in der Stromrechnung. ^[3]. Das mag zwar wenig erscheinen, kann sich aber summieren, wenn Sie viel drucken.

Kosten der Instandhaltung

Die Düsen von 3D-Druckern verstopfen, und die Riemen nutzen sich ab. Die Standarddüsen aus Messing kosten etwa $5 bis $25 und halten je nach Nutzung zwischen 3 und 6 Monaten. Bei Spezialfilamenten nutzen sich die Düsen schneller ab.

Düsen aus verschleißfestem oder gehärtetem Stahl können zwischen $20 und $60 kosten. Wenn Sie Produkte herstellen, die ständig nachgefragt werden, sind die wirklichen 3D-Druckkosten der finanzielle Verlust durch die Ausfallzeiten.

Kosten des Modells

Wenn Sie keine Ahnung haben, wie Sie das Modell mit einer CAD-Software erstellen können, müssen Sie ein Modell auslagern oder kaufen. Der Kauf eines Modells kann über $50 kosten, während die Beauftragung eines Designers zur Erstellung eines benutzerdefinierten Modells auf Upwork etwa $17 bis $30 pro Stunde kosten kann.

Wann Sie Ihr 3D-Druckprojekt selbst durchführen sollten

Outsourcing wird in der Regel durchgeführt, um die Produktion zu beschleunigen und die Kosten für die Werkzeugherstellung zu senken. Es ist wichtig zu wissen, wann Outsourcing sinnvoll ist und wann es rentabler ist, die Produktion selbst durchzuführen. Um die Kosten für den 3D-Druck langfristig zu senken, sollten Sie selbst produzieren, wenn:

• Sie machen kleine Produktserien: 3D-Drucker amortisieren sich, wenn Sie wiederholt kleine Produktserien herstellen, da Filamente sehr erschwinglich sind.
• Sie wollen die volle Kontrolle über Ihren Produktionsprozess: Das Drucken im eigenen Haus ermöglicht es dem Hersteller, vollständig individualisierte Teile oder Zubehörteile herzustellen, die für Werbezwecke verwendet werden können.
• Ihr Unternehmen print-on-demand: Damit entfällt das Risiko, in die Entwicklung von Produkten zu investieren, die sich nicht verkaufen lassen.
• Das Prototyping-Projekt umfasst mehrere Feedback-Schleifen: Der Druck im eigenen Haus ermöglicht eine schnelle Prüfung und Verfeinerung des Produktprototyps
• Der 3D-Druck steht im Mittelpunkt der Innovationsstrategie Ihres Unternehmens: Mit einem 3D-Drucker kann der Hersteller lernen, wie er funktioniert, und er hat die Möglichkeit, Innovationen rund um die Hardware zu entwickeln.

Wie man die Kosten für den 3D-Druck ohne Qualitätseinbußen senken kann

Die Art und Weise, wie Sie Ihr 3D-Modell entwerfen, bestimmt die Menge des Materials, das während des Drucks verwendet wird. Daher ist es immer wichtig, Ihr 3D-Modell zu optimieren, um den Materialverbrauch zu reduzieren, was wiederum die Produktionskosten senkt. Eine Verringerung des Materialverbrauchs verkürzt auch die Druckzeit. Einige der Designänderungen, die zur Senkung der 3D-Druckkosten beitragen können, sind:

1. Erstellen Sie wabenförmige oder gyroide Füllmuster

Anstelle von 100% fester Füllung, die mehr Material verbraucht, verwenden Sie 10 bis 20% gyroide oder wabenförmige Füllmuster im FDM-Verfahren, um starke, leichte Teile zu erstellen, ohne Kompromisse bei den thermischen, mechanischen und Schwingungseigenschaften einzugehen. Wenn Sie mit Harz oder Pulver drucken, höhlen Sie das Innere des Modells aus und fügen Sie eine Drainage oder Löcher hinzu, durch die unbenutzte Materialien entweichen können.

2. Teile mit dünneren Wänden herstellen

Führen Sie mehrere Tests durch, um die Mindestwandstärke zu ermitteln, die erforderlich ist, um die Integrität des Teils für die vorgesehene Anwendung zu erhalten. Wenn Sie die Wandstärke anpassen, um weniger Material zu verwenden, sparen Sie Kosten für den 3D-Druck. Das Ausdünnen der Wände von nicht tragenden Teilen führt zu erheblichen Materialeinsparungen. Konstrukteure können spezielle Software verwenden, um nicht tragende Bereiche zu analysieren und zu identifizieren.

3. Kombinieren von Teilen

Wenn möglich, sollten Sie Teile in einem einzigen Druck zusammenfassen, anstatt mehrere separate Teile zu drucken, die während der Montage zusammengefügt werden. Der Druck einer einzigen Einheit verkürzt nicht nur die Montagezeit, sondern macht auch Verbindungselemente oder andere Techniken zum Zusammenfügen von Teilen überflüssig, die die Kosten für den 3D-Druck erhöhen.

Auswahl der Lieferanten: Die ultimative Checkliste zur Kosteneinsparung beim 3D-Druck

Die Beherrschung der Kosten des 3D-Drucks beginnt mit der Auswahl des richtigen Anbieters, insbesondere wenn Sie Ihren Druckprozess auslagern. Der richtige Partner sollte Sie auch über Bereiche beraten, in denen Sie Kosten sparen können. Hier finden Sie eine Checkliste, die Ihnen bei der Auswahl des richtigen Anbieters hilft.

Zweck des Projekts

Soll das Produkt ein visueller Prototyp, ein funktionelles mechanisches Teil oder ein ausgefeiltes Ausstellungsmodell sein? Die richtige Definition des Projekts hilft Ihnen bei der Auswahl von Material und Technologie.

Wahl der Technologie

FDM ist am günstigsten und eignet sich am besten für die Herstellung kostengünstiger Funktionsprototypen, wenn eine polierte Oberfläche nicht erforderlich ist. SLA erzeugt glatte Oberflächen, kostet aber mehr.

Auswahl von geeignetem Material

Während Standard-PLA-Filament sehr erschwinglich ist, können Sie durch Designoptimierung höherwertiges Material verwenden, ohne den Preis für den 3D-Druck zu erhöhen. Der richtige Anbieter sollte Sie bei der Auswahl des richtigen Materials beraten.

Nachbearbeitungskosten

Bestimmen Sie, ob Sie eine Nachbearbeitung benötigen und welche Methode genau verwendet werden soll. Der richtige Anbieter sollte die erforderlichen Nachbearbeitungsdienste detailliert auflisten, anstatt sie automatisch zu Ihrem Angebot hinzuzufügen.

Zitate vergleichen

Holen Sie Angebote von verschiedenen Anbietern ein und vergleichen Sie sowohl den Preis als auch die Transparenz. Berücksichtigen Sie bei Ihrer Entscheidung auch die Lieferzeiten.

Zugang zu ihren Erfahrungen

Bitten Sie den Lieferanten, Ihnen Muster zur Verfügung zu stellen, damit Sie die Qualität und Maßhaltigkeit seiner Lieferungen beurteilen können. Führen Sie eine unabhängige Untersuchung durch, um Bewertungen von früheren Kunden zu finden.

Kommunikation

Wählen Sie immer einen Anbieter, der Sie proaktiv über den Fortschritt des Projekts informiert.

Logistik

Berücksichtigen Sie beim Outsourcing ins Ausland die Logistik, wie schnell die Lieferung erfolgen kann und ob Sie Zölle zahlen müssen oder ob der Lieferant dies übernimmt.

Nachdem Sie einen Kostenvoranschlag für den 3D-Druck eingeholt haben, sollten Sie diesen mit den Kosten anderer Verfahren, wie z. B. dem Spritzguss, vergleichen, um festzustellen, welches Verfahren für Ihre Zwecke am besten geeignet ist und das geringstmögliche Budget erfordert. Erster 3D-Druckservice für Formen bietet Ihnen nicht nur ein transparentes Angebot für den 3D-Druck, sondern hilft Ihnen auch beim Vergleich und berät Sie bei der Wahl des richtigen Verfahrens.

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Referenzen

[1] Samani, N. (n.d.). Alles, was Sie über direkte Materialkosten wissen müssen. Deskera. https://www.deskera.com/blog/direct-material-costs/.

[2] MET3DP. (n.d.). Kostenanalyse des 3D-Drucks von Metallpulver. MET3DP. https://met3dp.com/3d-printing-metal-powder-202404034/.

[3] ElectricChoice. (2025, 16. September). Stromtarife. ElectricChoice. https://www.electricchoice.com/electricity-prices-by-state/.