Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> 3D печать

Затраты на 3D-печать:как сохранить низкие цены и максимизировать ценность

Является ли 3D-печать наиболее экономичным вариантом и как снизить затраты? Изучите все факторы, определяющие цену 3D-печати, в том числе способы снижения стоимости печати нестандартных деталей.

3D-печать:расчет стоимости и балансовая стоимость

3D-печать часто является самым быстрым и экономически эффективным способом производства деталей для прототипирования и растущего спектра конечных приложений. Несколько факторов определяют стоимость 3D-печати нестандартных деталей, включая необходимые материалы, время производства каждой детали и тип принтера, который вы хотите использовать. 

В целом пластик дешевле металла, для изготовления более мелких деталей требуется меньше материала, а более простые или менее прочные детали можно печатать с использованием более экономичных технологий. 

Если вы выбираете между множеством доступных процессов и материалов 3D-печати, вам необходимо учитывать такие факторы, как точность размеров, качество поверхности и требования к постобработке. Все эти факторы повлияют на окончательную стоимость вашей детали.  

В конечном счете, колебания стоимости материалов, а также других элементов цепочки поставок затрудняют прогнозирование цен на 3D-печатные детали. В этой статье рассматриваются основные факторы, влияющие на цену деталей, а сетевая платформа Protolabs предлагает быстрый и точный способ оценить стоимость деталей, которые вы хотите изготовить.

Что влияет на цену 3D-печати?


Существует множество факторов, которые повлияют на конечную стоимость деталей, напечатанных на 3D-принтере. Вот некоторые из наиболее важных факторов:

Одним из основных факторов, делающих 3D-печать экономичным выбором для многих приложений, является низкая стоимость установки технологии. Это делает 3D-печать оптимальной для меньшего количества деталей, хотя она становится конкурентоспособной по цене по сравнению с обработкой на станках с ЧПУ и литьем под давлением, когда у вас большие производственные циклы.

Сколько стоят материалы для 3D-печати?

В 3D-печати для изготовления деталей используется огромное разнообразие материалов, и каждая уникальная технология 3D-печати совместима с разными материалами. В целом, 3D-печать металлических деталей обходится дороже, чем использование полимеров, хотя композиты обычно дороже, чем металлы — в отдельных случаях другие факторы могут привести к обратному сценарию. 

В этом разделе мы сравним стоимость многих распространенных материалов для 3D-печати. Более подробный обзор свойств материалов и цен вы можете найти в нашем указателе материалов.

Пластик

Пластики для 3D-печати можно разделить на две категории:термопласты и термореактивные пластики. Термопласты реагируют на тепло и могут плавиться, что делает их наиболее распространенным материалом для процессов экструзии материалов. С другой стороны, термореактивные полимерные смолы отверждаются ультрафиолетовым светом и оптимальны для печати деталей для прототипирования.

Материал Описание Сравнение стоимости PLA Высокая жесткость, хорошая детализация, доступная цена. $ Смола Высокая детализация и гладкая поверхность, прототипирование, напоминающее литье под давлением. $$ ABS Товарный пластик, улучшенные механические и термические свойства по сравнению с PLA. $ Нейлон Используется для замены функциональных деталей, отлитых под давлением, обладает хорошей химической стойкостью. $$ PETG Подходит для механических деталей с высокой ударопрочностью и гибкостью. Стерилизуемый. $ ТПУ Резиноподобный материал, подходящий для трубок, ручек, уплотнений и прокладок. $ ASA Устойчивость к ультрафиолетовому излучению и высокая химическая стойкость, предпочтительный материал для наружного применения. $$$ PEI Инженерный пластик, высокопроизводительные, огнестойкий. $$$ PC Промышленный термопласт, обладающий высокой точностью, долговечностью и высокой прочностью. $ PEEK Отличные механические свойства, термостойкость и износостойкость, хороший заменитель некоторых металлов по соотношению прочности и веса. $$$

Металлы

Нержавеющая сталь и алюминий являются наиболее распространенными металлами для 3D-печати, а титановые и медные сплавы идеально подходят для более специализированных применений. Важно отметить, что, хотя 3D-печать металлом позволяет получить долговечные детали, ее стоимость обычно намного выше, чем при использовании полимерных материалов.

Материал Описание Сравнение стоимости Нержавеющая сталь Высокая прочность на разрыв, устойчивость к температуре и коррозии. $$$$$ Алюминий Высокая обрабатываемость и пластичность, хорошее соотношение прочности и веса. $$$$

Композиты

Композитные материалы, такие как углеродное волокно, кевлар и волокна стекловолокна, находятся на переднем крае инноваций в 3D-печати. Они, как правило, имеют превосходное соотношение прочности и веса и зачастую прочнее алюминия. Композиты для 3D-печати широко распространены в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, медицина, возобновляемые источники энергии и автомобилестроение, где снижение веса важнее сокращения затрат.

Однако композитные материалы могут стоить в 8–12 раз дороже, чем другие пластики, и в 2–5 раз дороже, чем металлы. В зависимости от применения можно компенсировать более высокую стоимость композитов, если использовать более простую конструкцию, требующую меньше материала для достижения той же структурной целостности. Вы также можете рассмотреть гибридный подход, сочетая в определенных деталях композиты с металлами и пластиками.

Сколько стоит каждый процесс 3D-печати?

Каждый процесс и технология 3D-печати имеют свои уникальные затраты на материалы и оборудование. Давайте сравним основные технологии, которые мы предлагаем в сети Protolabs.

FDM (моделирование наплавленными осаждениями)

Прототипирование FDM — наиболее экономичный вариант 3D-печати для деталей простой геометрии и небольших производственных циклов. Из всех предлагаемых процессов FDM имеет самую низкую стоимость базового материала, хотя по мере того, как детали становятся более сложными, вам могут потребоваться дополнительные вспомогательные структуры, более длительное время постобработки и большее вмешательство человека. Все эти факторы повышают стоимость FDM.

Уникальность этого процесса заключается в том, что машины FDM, в отличие от других аддитивных технологий, не печатают твердые объекты. Вместо этого они используют внутреннюю сетчатую структуру, чтобы минимизировать требования к материалам. Это заполнение определяется в процентах. Обычно печатают с заполнением 25 %, хотя и 50 %, и 75 % увеличивают относительную прочность объекта. При печати со 100% заполнением получается полностью сплошной объект, что встречается реже при FDM. 

Важно отметить, что мы различаем прототипирование (настольное) FDM и промышленное FDM. Industrial FDM использует высокопроизводительные машины, которые могут печатать материалами промышленного класса с высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам. Эта форма печати FDM намного дороже, чем ее прототип.

SLA (стереолитография)

Являясь частью семейства фотополимеризаций в ваннах, SLA может производить более сложную геометрию и более объемные партии, чем FDM. Что касается пластмасс, SLA имеет самые высокие общие затраты на материалы по сравнению с другими технологиями, хотя затраты на постобработку гораздо более управляемы. SLA требует минимального времени на установку деталей и, благодаря отличному качеству поверхности деталей, напечатанных с помощью SLA, снижает затраты на постобработку. 

SLA доступно для прототипирования (настольных) и промышленных приложений, в зависимости от ваших конкретных требований к деталям. 

SLS (селективное лазерное спекание) 

Технология плавки в порошковом слое SLS имеет тенденцию иметь самые низкие общие затраты для деталей сложной геометрии, больших объемов партий и высококачественной отделки деталей. 

Затраты на базовые материалы для SLS обычно выше, чем для других процессов 3D-печати, хотя вам не нужны вспомогательные конструкции. Кроме того, вы можете повторно использовать базовые материалы, что сводит к минимуму отходы. Оба эти фактора способствуют снижению общих материальных затрат. 

Что касается затрат на оборудование, SLS требует более длительного времени наладки и обслуживания между партиями для обработки порошковых материалов. Отсутствие вспомогательных структур также сокращает объем постобработки, что, в свою очередь, снижает затраты.


MJF (Многоструйный синтез)

MJF, также технология плавления в порошковом слое, конкурирует с SLS с точки зрения более низкой стоимости и достижения впечатляющей сложности и высокого качества отделки. Печать с помощью MJF также означает, что вы можете повторно использовать базовые материалы и отказаться от необходимости в опорных конструкциях. 

Однако, в отличие от SLS, скорость печати MJF определяется только высотой Z вашей детали. Скорость машины SLS имеет линейную зависимость от объема материала. Большинство материалов MJF в конечном итоге будут стоить дороже, чем другие полимеры для 3D-печати, но тот факт, что вы можете постоянно повторно использовать материалы, сэкономит вам деньги на деталь в течение всего производственного цикла.


Как дизайн влияет на стоимость 3D-печати?

Конструктивные решения напрямую влияют на общую стоимость вашей индивидуальной детали. В процессе проектирования вы должны учитывать количество материала, которое вы хотите использовать, потребуются ли вам опорные конструкции и какая постобработка потребуется. 

Давайте рассмотрим ключевые аспекты проектирования, которые повлияют на конечную стоимость ваших нестандартных деталей.

Объем детали

Общий объем вашей детали существенно повлияет на то, сколько будет стоить ее печать. Постепенное уменьшение размера детали может фактически значительно снизить стоимость. 

Структуры поддержки

Для печати опорных структур требуются дополнительные материалы, что быстро повышает стоимость любого компонента, напечатанного на 3D-принтере. При выборе правильной технологии производства важно помнить о дополнительной цене, связанной с опорными конструкциями. 

Например, FDM, как правило, является самым дешевым доступным процессом 3D-печати, пока вы не начнете производить сложные детали, для правильной печати которых требуются опорные конструкции. SLS и MJF имеют более высокую базовую стоимость, чем FDM, но, поскольку используются технологии плавления в порошковом слое, вам не нужно думать о дополнительных затратах на опорные конструкции при использовании этих процессов. 


Геометрия детали

То, как вы проектируете геометрию своей детали, определяет количество материала и опорных конструкций, которые вам понадобятся, когда придет время 3D-печати детали. Чтобы снизить затраты на геометрию, можно разделить модель детали на несколько компонентов, уменьшить длину или угол свесов и переориентировать модель на печатной основе, чтобы минимизировать опорные конструкции.

Основные советы по дизайну для 3D-печати

Вот несколько важных советов и рекомендаций по проектированию, которые помогут снизить стоимость 3D-печати и гарантировать, что ваши проекты будут преобразованы в безупречные 3D-печатные компоненты. 

Избегайте чрезмерных допусков на детали, так как это приводит к печати с более тонкими слоями и дополнительным требованиям вторичной обработки.

Влияет ли уменьшение размера 3D-моделей на затраты?

Если производство вашей модели в масштабе не имеет решающего значения (например, если вы создаете визуальный прототип), вы можете напечатать меньшую деталь или набор деталей на 3D-принтере, чтобы значительно снизить производственные затраты. 

Важно помнить, что мы мыслим в трех измерениях. Куб размером 10x10x10 см имеет вдвое больший объем, чем куб 8x8x8 см, поэтому даже небольшое уменьшение размера вашей модели может означать, что вам придется использовать гораздо меньше материала для производства детали, которая по-прежнему будет выполнять желаемую функцию. 

Один из способов масштабирования вашей 3D-модели — использовать бесплатное программное обеспечение Netfabb. Вот как:

Шаг 4. Загрузите свой дизайн на платформу Protolabs Network для 3D-печати. Не забудьте указать те же единицы измерения, которые вы использовали в Netfabb.

Вы также можете посмотреть это видео о том, как масштабировать 3D-модель в Netfabb.

Могу ли я сократить расходы, очистив 3D-модель?

Выделение детали на этапе проектирования — эффективный способ существенно снизить затраты на 3D-печать. 

В то время как принтеры FDM по умолчанию производят полуполые детали с внутренней структурой заполнения, другие технологии 3D-печати, такие как SLA, SLS и MJF, могут производить детали, которые являются на 100% твердыми, если только исходная модель еще не является полой. Если ваша деталь не обязательно должна быть сплошной, мы рекомендуем выдолбить вашу 3D-модель CAD. 

Конечно, эта рекомендация применима только к технологиям на основе порошка и сопровождается дополнительным дизайнерским наконечником для добавления выпускных отверстий, чтобы можно было удалить нерасплавленные материалы после печати. Если вы выдолбите свою конструкцию для SLA, может быть сложно удалить смолу, когда деталь будет готова. 

Вот пошаговое руководство по созданию полостей в вашей модели с помощью бесплатного программного обеспечения Meshmixer.

Вы также можете посмотреть это видео о том, как выдолбить модель с помощью Meshmixer. Как вы увидите, несколько минут редактирования файла САПР могут существенно повлиять на конечную стоимость 3D-печати нестандартных деталей.

Как устранить необходимость в вспомогательных структурах?


Для 3D-печати FDM часто требуются опорные конструкции для печати деталей с выступами. Это приводит к использованию большего количества материалов и дополнительной постобработки для удаления опорных конструкций и сглаживания поверхности детали. Устранение необходимости в вспомогательных структурах — реальный способ снизить стоимость FDM. 

Мы рекомендуем два варианта устранения необходимости в опорных конструкциях в вашем проекте FDM. 

Углы свеса 

Первый вариант — спроектировать деталь с углами свеса более 45 градусов. 

Чтобы глубже изучить опорные структуры в FDM и других методах 3D-печати, прочтите эту статью. Вы также можете найти наши полные рекомендации по проектированию для FDM здесь. 

Разделение модели


Второй вариант — разделить модель на две или более частей, не требующих опорных конструкций. Вы можете собрать эти детали после завершения 3D-печати. 

Вот краткое руководство о том, как это сделать в Netfabb:

Вы также можете посмотреть это видео о том, как разделить модель для FDM в Netfabb.


В чем ценность 3D-печати? 

Несмотря на то, что на протяжении всего процесса 3D-печати необходимо учитывать множество дополнительных затрат, в целом ценность, которую вы получаете от этой технологии аддитивного производства, намного перевешивает неожиданно высокую цену. 

3D-печать обладает невероятным потенциалом для сокращения количества деталей, производства более легких и прочных деталей, а также снижения стоимости сборки. Использование 3D-печати для производства деталей означает получение доступа к функциям деталей, которых либо невозможно, либо гораздо сложнее достичь традиционными методами. 

Кроме того, важно помнить, что 3D-печать не требует приспособлений, форм и различных типов инструментов. Это уравновешивает те дополнительные расходы, которые вы видели до сих пор. Что наиболее важно, так это учитывать общую ценность, которую вы получаете от 3D-печати, которая невероятно впечатляет для растущего списка приложений и отраслей. Некоторые дополнительные расходы, связанные с 3D-печатью сейчас, могут снизить производственные затраты в долгосрочной перспективе и предоставить вам больше свободы проектирования и более качественные детали.

Часто задаваемые вопросы

Насколько дорога 3D-печать?

3D-печать, как правило, дешевле, чем другие производственные технологии для быстрого прототипирования и некоторых видов конечного производства. FDM — наиболее экономичный вариант, если вам не требуется много опорных конструкций, тогда как SLS и MJF предлагают лучшее соотношение цены и качества для широкого спектра применений. 

Как можно сократить расходы на 3D-печать?

Есть много способов снизить затраты на 3D-печать, особенно на этапе проектирования. Эффективные способы снизить стоимость 3D-печати включают в себя вырезание модели, ее разделение, чтобы избежать ненужной опорной конструкции, уменьшение ее размера для целей прототипирования и избежание выступов.

Что влияет на стоимость 3D-печати?

На конечную стоимость деталей, напечатанных на 3D-принтере, влияет множество факторов. Размер вашей модели, сколько материала вам нужно использовать, какую технологию вы выберете для изготовления деталей, нужны ли вам опорные конструкции, постобработка и отделка, а также многие другие элементы — это одни из важных вещей, которые следует учитывать.

Как рассчитать стоимость 3D-печати?

Большая часть информации о стоимости процессов и материалов легко доступна на сайте Protolabs Network и в Интернете, но самый простой способ рассчитать затраты на 3D-печать — это обратиться к нашему конструктору предложений и протестировать различные версии вашей CAD-модели.

Сколько стоит 3D-принтер?

Существует множество различных типов 3D-принтеров для настольных компьютеров, прототипирования и других промышленных применений. Большинство машин для любителей будут стоить от 300 до 500 евро, а цена профессиональных 3D-принтеров варьируется от 1500 до 20 000 евро. 3D-принтеры, предназначенные для корпоративного и промышленного использования, могут стоить почти 100 000 евро.

3D-печать дороже, чем литье под давлением?

Хотя 3D-печать во многих случаях имеет тенденцию быть экономически эффективной, литье под давлением будет стоить дешевле, если вы производите более 100 или около того деталей. Чем больше деталей вы изготовите в одной форме, тем большую ценность вы получите за литье под давлением. Тем не менее, SLS и MJF начинают конкурировать с литьевым формованием, когда речь идет об общей стоимости, особенно потому, что методы сварки на основе порошков не требуют использования инструментов.

Действительно ли 3D-печать дороже, чем обработка на станке с ЧПУ?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от того, производите ли вы продукцию для прототипирования или конечной детали. 3D-печать в среднем дешевле, чем обработка на станке с ЧПУ, особенно в небольших объемах, хотя, как только вам начнут требоваться партии более 100 деталей, ЧПУ может начать выглядеть как более экономически эффективная технология.

Действительно ли 3D-печать быстрее традиционного производства?

Абсолютно. 3D-печать — это цифровая технология производства, а это означает, что время выполнения заказа и проверки DFM значительно сокращаются. 

Дополнительные ресурсы для инженеров

Советы DFM для 3D-печатных деталей с тонкими стенками

Прочитать статью

Что такое недостаточная экструзия в 3D-печати?

Прочитать статью

Программное обеспечение для моделирования аддитивного производства

Прочитать статью

3D-печать FDM и SLA

Прочитать статью

Самые быстрые методы 3D-печати

Прочитать статью

Какие материалы имеют лучшую повторяемость?

Прочитать статью

Руководство по проектированию масштабируемости продукта

Прочитать статью

Когда использовать 3D-печать, а когда литье под давлением

Прочитать статью

3D-печать для промышленных целей

Прочитать статью

Что такое GD&T? Как уменьшить количество производственных ошибок и повысить качество

Прочитать статью

Как вы проектируете детали для 3D-печати MJF (Multi Jet Fusion)?

Прочитать статью

Что такое проектирование ради технологичности (DFM)?

Прочитать статью

Советы DFM для 3D-печатных деталей с тонкими стенками

Узнайте требования к минимальной толщине стенок для 3D-печати FDM, SLA, MJF и SLS. Ознакомьтесь с советами по проектированию, которые помогут укрепить тонкостенные детали и избежать типичных неисправностей.

Прочитать статью

Что такое недостаточная экструзия в 3D-печати?

Узнайте, что такое недостаточная экструзия при 3D-печати, почему она возникает, как ее исправить и как избежать ее при печати в будущем.

Прочитать статью

Программное обеспечение для моделирования аддитивного производства

Программное обеспечение для моделирования поможет вам точно предсказать, как конструкция будет работать, задолго до того, как она попадет на рабочую пластину. В этой статье рассказывается, как этот мощный цифровой инструмент может преобразовать ваши рабочие процессы, сократить затраты на прототипирование и вывести вас на рынок раньше конкурентов.

Прочитать статью

3D-печать FDM и SLA

Независимо от того, создаете ли вы прототипы или производите детали для конечного использования, выбор между FDM и SLA может повлиять на стоимость, гибкость конструкции и общее качество. FDM известен своей доступностью и доступностью, тогда как SLA часто выигрывает в деталях и качестве поверхности. В этом руководстве мы рассмотрим обе технологии, чтобы вы могли найти ту, которая лучше всего подходит для вашего проекта.

Прочитать статью

Самые быстрые методы 3D-печати

Когда дело доходит до 3D-печати, скорость — это не просто роскошь, зачастую это самый важный фактор для инженеров. Такие процессы, как струйная обработка связующим и DLP, открывают новые горизонты в скорости, а SLS и FDM обеспечивают баланс между эффективностью и сложностью функциональных частей. Узнайте больше в этой статье базы знаний о том, как выполнять 3D-печать быстро и точно.

Прочитать статью

Какие материалы имеют лучшую повторяемость?

Ищете последовательность и предсказуемость в своих действиях? Ознакомьтесь с нашим руководством по повторяемости, в котором описаны материалы, которые снова и снова будут работать одинаково.

Прочитать статью

Руководство по проектированию масштабируемости продукта

Как создать деталь или продукт, готовый перейти от прототипа к производству? Прочтите нашу статью, в которой представлены советы и рекомендации по проектированию с учетом масштабируемости.

Прочитать статью

Когда использовать 3D-печать, а когда литье под давлением

Узнайте, на что следует обратить внимание при выборе между 3D-печатью и литьем под давлением, о преимуществах каждого метода производства и многом другом.

Прочитать статью

3D-печать для промышленных целей

Узнайте о преимуществах и недостатках различных методов промышленной 3D-печати, часто используемых материалах и многом другом

Прочитать статью

Что такое GD&T? Как уменьшить количество производственных ошибок и повысить качество

Что такое геометрические размеры и допуски (GD&T) и как они используются? В этой статье рассматриваются основы того, как и когда использовать GD&T, чтобы получить наилучшие результаты от производства нестандартных деталей.

Прочитать статью

Как вы проектируете детали для 3D-печати MJF (Multi Jet Fusion)?

3D-печать Multi Jet Fusion (MJF) позволяет создавать высокоточные и сложные промышленные детали более эффективно и потенциально более экономично, чем другие процессы промышленной 3D-печати. В этой статье рассказывается, как проектировать детали для MJF, распространенные применения этой технологии и ключевые передовые методы.

Прочитать статью

Что такое проектирование ради технологичности (DFM)?

Проектирование для производства (DFM) означает подход к производству, основанный на проектировании. В этой статье мы рассмотрим весь процесс DFM, необходимые шаги для достижения успешного результата, примеры правильного выполнения DFM и способы получения максимальной отдачи от ваших собственных процессов.

Прочитать статью

Готовы преобразовать файл САПР в нестандартную деталь? Загрузите свои проекты и получите бесплатную и мгновенную расценку.

Получите мгновенную расценку


3D печать

  1. Знакомство с университетом аддитивного производства Markforged
  2. Тенденция в 3D-печати на 2022 год:растущая актуальность интеллектуальных данных в 3D-печати
  3. Преобразование DXF в STL:пошаговое руководство по точной 3D-печати
  4. Интервью с экспертом:главный технолог ANSYS по достижению успеха в 3D-печати из металла с помощью моделирования
  5. Литофан:Как его сделать и какую нить использовать!
  6. 5 приложений, демонстрирующих инновации в 3D-печати
  7. Может ли трехмерная печать из нескольких материалов стать следующим шагом для AM?
  8. Как оптимизация топологии и 3D-печать открывают новые возможности дизайна
  9. Роботы-манипуляторы для 3D-печати:ведущие производители, преимущества и недостатки
  10. Мероприятия по 3D-печати, которые стоит посетить в 2020 году:11 лучших выборов