Cena druku 3D: Czynniki wpływające na koszt druku 3D

Dążenie do wydajniejszej automatyzacji procesów produkcyjnych i tworzenia precyzyjnych produktów doprowadziło do powstania drukarek 3D. Wykorzystują one metody addytywne do budowania trójwymiarowych obiektów z cyfrowego modelu stworzonego za pomocą oprogramowania CAD. Chociaż technika ta jest fascynująca, producenci często ważą cenę druku 3D i zastanawiają się, czy jest to opłacalne na dłuższą metę.

Technika drukowania pozwala producentom tworzyć złożone geometrie z dużą precyzją. Innymi powodami, dla których druk 3D jest brany pod uwagę w produkcji, jest to, że umożliwia szybsze prototypowanie, znacznie zmniejsza ilość odpadów materiałowych i sprawia, że produkcja jest dostępna dla wszystkich rozmiarów firm.

Producenci, którzy chcą wykorzystać tę technikę druku, mogą zlecić ten proces na zewnątrz lub wykonać go samodzielnie (DIY). Koszt druku 3D będzie się znacznie różnić w zależności od tego, jak producent radzi sobie z produkcją. Niniejszy artykuł przedstawia wszystko, co należy wiedzieć o prawdziwej cenie druku 3D.

Podział kosztów druku 3D w przypadku outsourcingu

Outsourcing druku 3D eliminuje potrzebę początkowych inwestycji kapitałowych w zakup technologii. Na etapie prototypowania lub produkcji na małą skalę pozwala to producentowi uwolnić środki, które może zainwestować w inne kluczowe sektory.

Na koszt outsourcingu druku 3D będzie miało wpływ kilka czynników, w tym rozmiar i liczba części, złożoność projektu, rodzaj materiału, z którego zostanie on wykonany. Materiał do druku 3DDokładna technika, która zostanie wykorzystana do opracowania produktu, a także ilość i jakość pracy, która będzie zaangażowana w przetwarzanie końcowe.

Rozmiar i liczba części

Im większy rozmiar części do wyprodukowania, tym więcej materiału będzie potrzebne. Bezpośrednie koszty materiałowe stanowią zazwyczaj od 30% do 70% całkowitych kosztów produkcji, w zależności od branży. ^[1]. W przemyśle motoryzacyjnym koszty materiałów są zazwyczaj wyższe. Podobnie, im większa liczba części, tym więcej materiałów będzie potrzebnych, co również zwiększy koszty.

Złożoność projektu

Złożone projekty wymagają zazwyczaj większej ilości materiałów, co podnosi cenę druku 3D. Dodatkowo, więcej pracy będzie wymagać obróbka końcowa złożonych projektów w celu dopracowania szczegółów. Jak już wiesz, robocizna jest droga, zwłaszcza jeśli produkujesz w Stanach Zjednoczonych. Jednym ze sposobów na obniżenie kosztów pracy jest nearshoring.

Rodzaj materiału

Druk 3D może być wykonywany z różnych materiałów, w tym tworzyw sztucznych (nylon, PLA, TPU itp.), żywic fotopolimerowych oraz proszków metali lub włókien węglowych. Wybór materiału będzie zależał od używanej technologii druku 3D i zamierzonych właściwości produkowanej części.

Tworzywa sztuczne są najczęściej używane z drukarkami FDM lub FFF (Fused Filament Fabrication). Proszki metali są zwykle używane w technologii bezpośredniego spiekania laserowego metali (DMLS) lub Binder Jetting, podczas gdy żywice są używane w stereolitografii (SLA). Każdy materiał ma swoje konsekwencje kosztowe ^[2]. Plastik jest najpopularniejszy i najtańszy.

Technologia druku 3D

Istnieją różne technologie druku 3D, a materiały, które obsługują, różnią się od siebie. Fused Deposition Modeling (FDM) topi i wytłacza plastikowe filamenty w celu stworzenia produktu. Są one najbardziej powszechne i przystępne cenowo. Produkty z tej maszyny wymagają jednak większej obróbki końcowej, która jest pracochłonna. Poniższa tabela przedstawia porównanie różnych kosztów druku 3D.

Kiedy zlecać drukowanie 3D na zewnątrz, aby obniżyć koszty?

Outsourcing jest najlepszym rozwiązaniem dla producentów próbujących stworzyć prototyp nowego produktu lub zweryfikować proces produkcyjny. Oto kilka sytuacji, w których można zaoszczędzić na kosztach druku 3D, zlecając proces drukowania na zewnątrz.

• Budżet nie pozwala na inwestycje w oprzyrządowanie, szkolenie personelu, materiały i konserwację technologii.
• Jeśli potrzebujesz tylko kilku części na projekt lub co miesiąc, lepiej jest zlecić to na zewnątrz niż inwestować w maszynę, która przez większość czasu będzie bezczynna.
• Gdy część wymaga wąskiej tolerancji lub jest zbyt złożona, aby mogła zostać wyprodukowana we własnym zakresie, outsourcing do wyspecjalizowanych dostawców usług pomoże przezwyciężyć ten problem.
• Outsourcing druku 3D może pomóc w skalowaniu produkcji na żądanie i nadążaniu za zmieniającymi się potrzebami rynku w zakresie produktu.
• Outsourcing to również świetny sposób na poznanie technologii druku 3D, zwłaszcza jeśli planujesz zintegrować ją ze swoim przepływem pracy.

Koszt druku 3D dla majsterkowiczów

Aby drukować 3D swoje produkty we własnym zakresie, należy zrozumieć implikacje kosztowe, aby móc się do tego odpowiednio przygotować. Głównym kosztem, który łatwo zauważyć, jest zakup drukarki i materiałów. Istnieją jednak inne ukryte koszty druku 3D, które również należy wziąć pod uwagę. Dwa z ukrytych kosztów, które z czasem przetestują wydajność twojego procesu DIY, to koszty energii elektrycznej i konserwacji.

Koszt drukarki 3D

Ceny drukarek 3D stale spadają od czasu ich pojawienia się na rynku. W zależności od rodzaju drukarki, precyzji i objętości wydruku, cena może zaczynać się od nieco powyżej $100 i wzrastać do tysięcy dolarów. Oto szacunkowe ceny popularnych drukarek:

• Podstawowe drukarki FDM: $150 - $500
• Drukarki konsumenckie: $800 - ponad $2,000
• Drukarki żywic: $300 - powyżej $1,000, z wyłączeniem stacji utwardzania

Koszt materiałów do druku 3D

Cena materiałów do druku 3D będzie miała znaczący wpływ na ogólne wydatki. Standardowy filament PLA będzie kosztować około $15 do $40 za kilogram, w zależności od dostawcy, podczas gdy kilogram żywicy może kosztować od $50 do $200. Cena materiałów specjalnych może jednak przekroczyć $100 za kilogram.

Idealnie, 1 kg PLA może wydrukować od 30 do 40 etui na telefony lub małych stojaków na telefony. Oznacza to, że każdy produkt kosztuje $1 lub mniej. Jednak drukowanie nie jest w stu procentach wydajne. Uwzględnienie nieudanych wydruków podniesie koszt druku 3D.

Koszt energii elektrycznej

Drukarki 3D działają w oparciu o energię elektryczną i zazwyczaj zużywają od 50 do 250 watów energii elektrycznej na godzinę, czyli od 0,05 do 0,25 kWh. Jeśli wydruk trwa 10 godzin, drukarka zużywa od 0,5 kWh do 2,5 kWh energii elektrycznej.

Ponieważ średnie stawki za energię elektryczną w Stanach Zjednoczonych wahają się od $0,12 do $0,15 za kWh, uruchomienie maszyny o zużyciu energii 0,5 kWh będzie kosztować od $0,06 do $0,075 za wydruk na rachunku za energię elektryczną ^[3]. Chociaż może się to wydawać niewielkie, może się sumować, jeśli drukujesz dużo.

Koszt utrzymania

Dysze drukarek 3D będą się zatykać, a paski zużywać. Standardowe dysze wykonane z mosiądzu będą kosztować około $5 do $25 i w zależności od użytkowania wytrzymają od 3 do 6 miesięcy. Specjalistyczne filamenty powodują szybsze zużycie dysz.

Odporne na zużycie lub hartowane dysze stalowe mogą kosztować od $20 do $60. Jeśli wytwarzasz produkty, na które stale jest popyt, prawdziwym kosztem druku 3D będzie strata finansowa wynikająca z przestojów.

Koszt modelu

Jeśli nie masz pojęcia, jak stworzyć model za pomocą oprogramowania CAD, będziesz musiał zlecić to na zewnątrz lub zakupić takie oprogramowanie. Zakup modelu może kosztować ponad $50, podczas gdy zatrudnienie projektanta do stworzenia niestandardowego modelu może kosztować około $17 do $30 za godzinę w Upwork.

Kiedy zdecydować się na samodzielne wykonanie projektu druku 3D?

Outsourcing jest zwykle stosowany w celu przyspieszenia produkcji i obniżenia początkowych kosztów oprzyrządowania. Ważne jest, aby wiedzieć, kiedy outsourcing ma sens, a kiedy bardziej opłaca się produkować we własnym zakresie. Aby obniżyć cenę druku 3D w dłuższej perspektywie, należy produkować we własnym zakresie:

• Tworzysz małe serie produktów: Drukarki 3D zwrócą początkowy koszt początkowy, jeśli będziesz produkować powtarzające się małe serie produktów, ponieważ filamenty są bardzo przystępne cenowo
• Chcesz mieć pełną kontrolę nad procesem produkcji: Druk wewnętrzny umożliwia producentowi tworzenie w pełni spersonalizowanych części lub akcesoriów, które mogą być wykorzystywane do promocji
• Twoja firma drukuje na żądanie: Eliminuje to ryzyko inwestowania w tworzenie produktów, które nie będą się sprzedawać
• Projekt prototypowania obejmuje wiele pętli sprzężenia zwrotnego: Drukowanie we własnym zakresie pozwoli na szybkie testowanie i udoskonalanie prototypu produktu.
• Druk 3D znajduje się w centrum strategii innowacji Twojej firmy: Posiadanie drukarki 3D pozwoli producentowi dowiedzieć się, jak ona działa i da mu możliwość wprowadzania innowacji w sprzęcie

Jak obniżyć koszty druku 3D bez utraty jakości?

Sposób zaprojektowania modelu 3D określi ilość materiału, który zostanie użyty podczas drukowania. Dlatego zawsze ważne jest, aby zoptymalizować model 3D w celu zmniejszenia zużycia materiału, co z kolei obniży koszty produkcji. Zmniejszenie zużycia materiału skróci również czas drukowania. Niektóre z modyfikacji projektu, które mogą pomóc obniżyć cenę druku 3D, obejmują:

1. Tworzenie wzorów wypełnienia o strukturze plastra miodu lub żyroskopu

Zamiast wypełnienia stałego 100%, które zużywa więcej materiału, użyj wzorów wypełnienia żyroskopowego lub plastra miodu od 10 do 20% w technologii FDM, aby stworzyć mocne, lekkie części bez uszczerbku dla właściwości termicznych, mechanicznych i wibracyjnych. W przypadku korzystania z druku żywicznego lub proszkowego, należy wydrążyć wnętrze modelu i dodać drenaż lub otwory do odprowadzania niewykorzystanych materiałów.

2. Tworzenie części o cieńszych ściankach

Przeprowadź wiele testów, aby znaleźć minimalną grubość ścianki wymaganą do utrzymania integralności części dla zamierzonego zastosowania. Dostosowanie grubości ścianki w celu wykorzystania mniejszej ilości materiału pozwoli zaoszczędzić na kosztach druku 3D. Zmniejszenie grubości ścianek części nienośnych pozwoli znacznie zaoszczędzić materiał. Projektanci mogą korzystać ze specjalistycznego oprogramowania do analizy i identyfikacji obszarów nienośnych.

3. Łączenie części

Tam, gdzie to możliwe, konsoliduj części w jednym wydruku, zamiast drukować wiele oddzielnych części, które zostaną połączone podczas montażu. Drukowanie jednej jednostki nie tylko skróci czas montażu, ale także wyeliminuje potrzebę stosowania elementów złącznych lub innych technik łączenia części, które zwiększają koszt druku 3D.

Wybór dostawcy: Najlepsza lista kontrolna dotycząca oszczędności kosztów druku 3D

Zarządzanie kosztami druku 3D zaczyna się od wyboru odpowiedniego dostawcy, zwłaszcza jeśli zlecasz proces drukowania na zewnątrz. Odpowiedni partner powinien również doradzać w obszarach, w których można zaoszczędzić na kosztach. Oto lista kontrolna, która pomoże ci wybrać odpowiedniego dostawcę.

Cel projektu

Czy produkt ma być wizualnym prototypem, funkcjonalną częścią mechaniczną czy dopracowanym modelem ekspozycyjnym? Właściwe zdefiniowanie projektu pomoże w doborze materiałów i technologii.

Wybór technologii

FDM jest najbardziej przystępny cenowo i najlepszy do produkcji tanich prototypów funkcjonalnych, jeśli polerowane wykończenie nie jest konieczne. SLA wytwarza gładkie powierzchnie, ale kosztuje więcej.

Wybór odpowiedniego materiału

Podczas gdy standardowy filament PLA jest bardzo przystępny cenowo, optymalizacja projektu może pozwolić na użycie materiału wyższej jakości bez zwiększania ceny druku 3D. Właściwy dostawca powinien pomóc w wyborze odpowiedniego materiału.

Koszty przetwarzania końcowego

Określ, czy będziesz potrzebować przetwarzania końcowego i dokładnej metody, która zostanie zastosowana. Właściwy dostawca powinien wyszczególnić niezbędne usługi przetwarzania końcowego, a nie automatycznie dodawać je do wyceny.

Porównaj oferty

Uzyskaj oferty od różnych dostawców i porównaj je zarówno pod względem ceny, jak i przejrzystości. Przy podejmowaniu decyzji należy również wziąć pod uwagę czas dostawy.

Dostęp do ich doświadczenia

Poproś dostawcę o dostarczenie próbek w celu oceny jakości i dokładności wymiarowej jego dostaw. Przeprowadź niezależne dochodzenie, aby znaleźć opinie od poprzednich klientów.

Komunikacja

Zawsze wybieraj dostawcę, który aktywnie informuje Cię o postępach w realizacji projektu.

Logistyka

W przypadku outsourcingu zagranicznego należy wziąć pod uwagę logistykę, szybkość dostawy i to, czy należy płacić cło, czy też będzie to obsługiwane przez dostawcę.

Po uzyskaniu wyceny kosztów druku 3D, dobrym pomysłem może być porównanie jej z kosztami innych metod, takich jak formowanie wtryskowe, aby sprawdzić, która z nich lepiej spełni swoje zadanie przy najniższym możliwym budżecie. Usługa druku 3D First Mold nie tylko zaoferuje przejrzystą wycenę druku 3D, ale także pomoże w porównaniu i lepiej doradzi w zakresie dalszych działań.

Wskazówki: Możesz także polubić "Porównanie formowania wtryskowego i druku 3D“.

Referencje

[1] Samani, N. (n.d.). Wszystko, co musisz wiedzieć o bezpośrednich kosztach materiałów. Deskera. https://www.deskera.com/blog/direct-material-costs/.

[2] MET3DP. (b.d.). Analiza kosztów druku 3D z proszków metali. MET3DP. https://met3dp.com/3d-printing-metal-powder-202404034/.

[3] ElectricChoice. (2025, 16 września). Stawki za energię elektryczną. ElectricChoice. https://www.electricchoice.com/electricity-prices-by-state/.