Cosa c'è da sapere sul costo
della stampa 3D di parti di grandi dimensioni
I costi di produzione dei pezzi con le stampanti desktop di piccolo formato sono relativamente trasparenti: i costi della macchina sono abbastanza bassi da non valere l'ammortamento, la manodopera è minima e il costo del pezzo è semplicemente il peso del pezzo moltiplicato per il costo della resina.
Tuttavia, tutto questo cambia quando si possiede una stampante di grande formato. I costi diventano molto più difficili da calcolare e di conseguenza più importanti da conoscere. Quando le aziende effettuano una valutazione dei costi delle loro stampanti di grande formato a filamento, a polvere o a resina, spesso si sorprendono del fatto che sono notevolmente superiori a quanto immaginato. Questa situazione non è aiutata dal fatto che i produttori di 3D raramente sono trasparenti su tutti i costi coinvolti.
Questa ripartizione mostra le diverse aree in cui vengono maturati i costi della stampa 3D:
Photocentricil modello di pricing
PhotocentricLa visione dell'azienda è quella di consentire la fabbricazione digitale di massa, lavorando per consentire la fabbricazione digitale di massa di milioni di pezzi sfruttando la potenza delle stampanti LCD. Ciò presuppone che i costi dei pezzi siano sufficientemente bassi da permettere a qualcuno di acquistarne milioni. Per ottenere questo risultato, i costi dei pezzi devono essere trasparenti e bassi. Photocentric utilizza un modello di calcolo dei costi completo e trasparente, condividendo l'intero foglio di calcolo dei costi. Il nostro punto di vista è che quanto più basso è il costo dei pezzi, tanto maggiore sarà il numero di pezzi prodotti dagli utenti e la quantità di resina acquistata.
Si tratta del costo del materiale contenuto nel pezzo, della struttura di supporto e degli scarti. Nella stampa in resina è necessario includere il costo del polimero solubilizzato nello scarto liquido. Il costo del pezzo più la sua struttura di supporto sarà disponibile direttamente dal software di slicing. È importante valutare se il materiale di stampa non utilizzato è ancora utilizzabile, poiché sia la polvere che il fotopolimero possono deteriorarsi in prossimità di elementi polimerizzati. Uno dei maggiori errori nei calcoli dei costi di stampa dei polimeri è dovuto al materiale di scarto trasportato nella soluzione di lavaggio, che raramente viene contabilizzato in modo accurato, sia per quanto riguarda il materiale perso sia per i costi di smaltimento successivi. Il modo migliore per fare un calcolo accurato è produrre un lotto di pezzi dello stesso tipo, conoscere la resina consumata e il peso dei pezzi vendibili, e dividere i due dati, ma questo è raramente possibile. È pratico pesare il materiale polimerizzato rimosso da un sistema di riciclaggio della resina in cui il materiale solido può essere polimerizzato e pesato, mentre il liquido viene riutilizzato. Photocentric raccomanda l'uso di questi sistemi per ragioni sia ambientali che di costo. Le ipotesi sulla quantità di polimero presente nel lavaggio, fatte misurando l'aumento del peso specifico del liquido di lavaggio, sono raramente accurate. Nei formati SLA si spreca meno resina con il metodo bottom-up piuttosto che top-down, poiché la piattaforma viene in gran parte ripulita dalla resina durante il processo di stampa.
I costi della manodopera sono difficili da calcolare con precisione perché la maggior parte delle parti stampate in 3D sono diverse. Il coinvolgimento totale della manodopera deve includere sia il costo della progettazione (Design for Additive Manufacturing) sia la manodopera diretta nel pezzo e i costi di lavorazione. Nella prototipazione la maggior parte dei costi è sostenuta nel front-end dai costosi operatori del computer rispetto agli operatori di stampa. La conoscenza di come orientare, sostenere, scavare, forare e texturizzare le parti per garantire il successo della stampa non è ancora disponibile con un semplice clic su un programma software. Queste competenze sono costose, ma l'alternativa di sopportare la casualità di un fallimento di stampa è ancora più costosa. Nel caso in cui il processo e l'intento del cliente siano allineati, consentendo di raggiungere una scala con la produzione digitale di massa, i costi di progettazione possono essere ammortizzati fino a diventare quasi nulli. L'elemento variabile critico nelle attività manuali relative al trasferimento della piattaforma, alla rimozione dei pezzi e alla loro finitura è la quantità di manodopera necessaria nella fase di finitura. Alcuni pezzi possono essere semplicemente sottoposti a shock termico dalla piattaforma, a una semplice fase di controllo qualità ed essere pronti per l'uso. Tuttavia, se i pezzi necessitano di supporti, la rimozione di questi ultimi e la levigatura dei manufatti saranno la parte più lunga e quindi costosa del processo. Inoltre, potrebbe essere necessaria la verniciatura, che aumenta ulteriormente i costi. La creazione di processi di produzione additiva automatizzati è fondamentale per ridurre la manodopera.
I costi di gestione sono un'area in cui i produttori raramente sono aperti sui costi coinvolti. Poiché l'energia è un fattore significativo nei costi di gestione di qualsiasi azienda, è importante esaminare la quantità di energia consumata dalla stampante 3D di grande formato. Nella stampa 3D LCD, l'energia viene consumata principalmente nell'unità di polimerizzazione, mentre la stampante ne consuma poca e il lavaggio quasi nulla. La stampa LCD ha quindi tre costi di gestione: i costi dell'elettricità, il film in tino, il detergente per la resina e il suo smaltimento. I nuovi progressi nella produzione di film in tino hanno ridotto la necessità di cambiarlo. Il detergente per resina ha una durata determinata che dipende dalla quantità di polimero solubilizzato in esso. Altri materiali di consumo da tenere in considerazione sono l'alcol isopropilico per la pulizia del pezzo finito, la carta vetrata, le salviette, i guanti, ecc. Ulteriori tecniche di post-processo, come la burattatura, la sabbiatura o la verniciatura a spruzzo, hanno tutti dei costi di gestione. Photocentric consiglia l'acquisto di un sistema di riciclaggio della resina che genera materiale solido che può essere completamente indurito alla luce del sole e solvente che può essere completamente riutilizzato. È inoltre possibile separare l'acqua di risciacquo dal polimero solido per consentire lo smaltimento di entrambi in modo sicuro ed economico.
Photocentric ammortizza le attrezzature in 5 anni con un valore residuo del 30%. Il metodo di ammortamento dipende da una valutazione della possibilità di utilizzare il processo di stampa in futuro e del fatto che il macchinario sia ancora funzionante in un futuro così lontano. È inoltre necessario valutare quanto tempo all'anno si potrà utilizzare la macchina per stimare la percentuale dell'anno in cui la macchina può funzionare e anche se si ha lavoro per essa. Photocentric basa il suo ammortamento sull'affidabilità dello schermo LCD illuminato dalla luce del giorno, che è supportata dall'utilizzo delle stampanti per oltre 5 anni nella Print Farm di Photocentriccon pochi problemi. È possibile, ad esempio, stampare più a lungo durante la notte per migliorare l'utilizzo. Tutte le stampanti Photocentric sono dotate di alimentatori a LED con protezione da sovracorrente, sovratemperatura e sovratensione che ne garantiscono il funzionamento notturno senza l'intervento umano.
Con alcune tecnologie, la manutenzione può essere molto costosa, rendendo l'affidabilità della macchina nel corso della sua vita un fattore critico nella determinazione del costo ammortizzato. Nel corso del tempo, i costi di manutenzione possono aumentare e rendere la riparazione della macchina non più conveniente. Le macchine di grande formato spesso devono essere riparate in loco da tecnici specializzati dell'azienda che le ha vendute. Le parti possono richiedere sostituzioni frequenti, il software può avere abbonamenti annuali e l'assistenza in loco può essere costosa. La riparazione può essere vista come un importante generatore di reddito, rendendo bizzarramente più redditizia per il produttore una macchina che si rompe spesso rispetto a una affidabile. Nella stampa su resina, le lampade dei proiettori digitali necessitano di essere sostituite, così come i motori di luce dei laser. Gli schermi delle stampanti LCD illuminati con luce visibile anziché UV durano molti, molti anni, mentre gli schermi illuminati con luce UV si bruciano, ma i costi di sostituzione sono molto bassi.