Стоимость 3D печати. Примеры моделей с ценами

Для реализации некоторых идей самым быстрым и простым решением становится 3D-печать. В некоторых ситуациях удачным решением может стать приобретение своего 3D-принтера, но иногда гораздо выгоднее и быстрее заказать необходимое изделие в фирме, специализирующейся на 3D-печати. Да и многие обладатели 3D-принтера задумываются о том, чтобы “монетизировать” свое хобби, но как правильно рассчитать свои затраты?

Несмотря на то, что цену принято указывать за грамм рабочего материала, просто умножить вес модели на стоимость 1 грамма будет неправильно. Помимо стоимости расходных материалов в цену изделия добавляется еще много неочевидных, на первый взгляд, расходов. 

Для каждой технологии 3D печати используются свои расходники. Разберем самые популярные и доступные из них.

Доступные технологии и основные отличия

В настоящее время появилось огромное количество 3D аппаратов от небольших настольных, которые уместятся на рабочем столе, до огромных промышленных станков. Среди самых доступных можно выделить 2 технологии - FDM и фотополимерные принтеры (LCD/DLP/SLA).

FDM 3D-печать 

На сегодняшний день самой доступной технологией 3D-печати является FDM. Разнообразие материалов и 3D-принтеров позволяет применять FDM для широкого спектра задач.

Схематичная работа FDM принтера

Большой выбор позволяет легко подобрать 3D-принтер под определенную задачу или найти универсальный аппарат.

Материалом для печати служит пластиковая нить - филамент. На рынке можно найти филамент под различные задачи, на любой “вкус” и кошелек. Это могут быть совсем недорогие ABS и PLA пластики или специфические - токопроводящие, выжигаемые и т.д.

Плюсы:

• Недорогие аппараты

• Дешевые расходники и запчасти

• Большой выбор расходников

Минусы:

• Видно слои на поверхности модели

• Невозможно или сложно изготавливать миниатюрные модели с множеством мелких элементов

Несмотря на то, что FDM позволяет печатать широким спектром пластиков, с различными свойствами, некоторые ограничения у технологии есть. Например нельзя получить идеально гладкую поверхность, изготавливать миниатюрные и очень тонкие элементы или изготавливать детали с очень сложной внутренней геометрией с высокой точностью.

Фотополимерная печать

Фотополимерные принтеры могут работать по одной из 3х технологий - SLA, DLP или LCD. Эти аппараты придут на помощь, если необходимо изготовить небольшую, но очень подробную модель с множеством мелких деталей.

Принцип работы фотополимерных принтеров

В качестве расходного материала используется фотополимерная смола застывающая от УФ излучения. Сейчас появилось большое разнообразие фотополимерных смол на любой вкус. От особо прочных и точных инженерных или ювелирных смол, до мягких флексов.

Плюсы:

• Высокая точность печати

• Хорошее качество поверхности

• Большое разнообразие принтеров и расходников

Минусы:

• Высокая стоимость расходников и запчастей

• Небольшая область печати;

Фотополимерные принтеры хорошо показали себя в различных отраслях, где требуется идеально гладкая поверхность и высокая точность. Их используют в стоматологии, ювелирной промышленности, для изготовления миниатюрных мастер моделей для литья и многого другого.

Промышленные принтеры

Это уже промышленные станки, для которых требуется отдельное помещение и иногда определенные требования к вентиляции и т.д. В этой статье мы не будем подробно разбирать эти аппараты, но кратко рассмотрим самые популярные технологии.

FDM

Помимо настольных аппаратов, работающих по технологии FDM, распространены промышленные принтеры, работающие по тому же принципу. 

К этой категории можно отнести аппараты с большой областью печати (от 30х30х30 см и больше). Например Raise Pro2 с областью печати 30х30х30 см.

Raise Pro2

Или станки, предназначенные для печати тугоплавкими материалами (например PEEK). В таких 3D-принтерах обычно присутствует активная термокамера, а экструдер можно разогревать выше 400 градусов.

CreatBot F160-PEEK предназначенный для работы с тугоплавкими пластиками

Фотополимерные принтеры

Промышленные фотополимерные аппараты обычно имеют намного большую рабочую область, по сравнению со своими “домашними” братьями. Помимо этого оптимизированы и автоматизированы многие процессы для более быстрой работы. На таких принтерах можно быстро и качественно изготовить небольшую партию моделей, большой прототип или мастер модель.

Семейство промышленных фотополимерных принтеров Prismlab с большой рабочей областью

3DP

3DP - Three-Dimensional Printing (переводится как трехмерная печать) является логичным продолжением обычных двухмерных принтеров. Печать производится при помощи сопел которые выборочно наносят связующее вещество на материал (обычно это гипс). В связующее вещество можно добавить краситель и модель получится цветная.

Цветная гипсовая модель

Поскольку гипсовая модель получается хрупкой, похожий принцип используют для печати металлами. Только готовое изделие нужно обработать в печи для удаления связующего вещества и повышения прочности. Но несмотря на обработку такие металлические отпечатки все равно будут уступать по прочности литым изделиям.

MJM

Это фирменная технология компании 3D Systems. MJM - это смесь FDM, 3DP и иногда SLA (зависит от выбранного материала). Печать производится при помощи множества небольших сопел (от 96 до 488), расположенных на голове станка. Точность и качество поверхности моделей, изготовленных таким способом, ничем не уступает фотополимерным принтерам.

Модели изготовленные при помощи MJM технологии

Такие аппараты умеют работать с фотополимерными смолами, воском или термопластиком. Можно комбинировать сразу несколько материалов - например для сложных моделей можно использовать в качестве поддержки воск.

SLM

SLM - это послойное спекание металлического порошка при помощи мощного лазера. Есть несколько похожих технологий - SHS/SLS. Принцип работы один и тот же, только вместо лазерного луча используется тепловая печатающая головка. 

Турбина, изготовленная методом SLM

В качестве материала для печати можно использовать порошки различных металлов - золото, нержавейка, алюминий, различные сплавы и т.д.

Рабочая камера при печати заполняется инертным газом, чтобы не происходило окисления металлов. Это позволяет печатать даже титановым порошком.

Модели, изготовленные таким методом ничем не уступают, а иногда и превосходят,  литые изделия. SLM позволяет изготавливать модели со сложной внутренней геометрией, которые невозможно изготовить другим методом (литье или фрезеровка).

Себестоимость 3D-печати

Себестоимость модели складывается обычно из нескольких факторов.

• Материал для печати. В зависимости от требований модель может быть пустотелая или с заполнением. Так что вес одной и той же модели может отличаться.

• Стоимость электричества.;

• Амортизация оборудования. Принтеру как любому станку требуется обслуживание и периодическая замена некоторых запчастей. При работе постепенно растягиваются ремни, изнашиваются втулки или линейные подшипники. Например, при износе втулок или линейных подшипников; может появится выработка на валах и потребуется их замена.

• Расходники. Помимо материала, для работы может понадобиться клей для лучшей адгезии с печатной поверхностью, стекло или специальное покрытие (для FDM принтеров).

FDM

Mag Pull (петля быстрого извлечения) для G3 магазинов.

Модель бесплатно скачана из открытого источника (файл можно скачать тут). Печать инженерным угленаполненным пластиком (цена за катушку от 4700руб). Вес модели с поддержкой около 25 грамм. Постобработка не понадобилась. Стоимость готовой модели - 250р.

Пластиковая застежка

Файл скачан из открытого источника (можно скачать здесь). Пластик - угленаполненный нейлон (цена за катушку от 4700р). Вес готового изделия около 20 грамм. Отпечаток без постобработки. Итоговая стоимость - 200р.

Макет часов

Модель смоделирована на заказ (стоимость моделирования от 1000р). Изделие напечатано на промышленном принтере с использованием растворимой поддержки. Отпечаток без постобработки. Стоимость готового изделия - от 700р за штуку (зависит от количества необходимых изделий).

Тяговый протез

Модель взята из открытого источника (скачать доработанную версию протеза можно здесь). Вес израсходованного материала около 600 гр, печать ABS пластиком (стоимость катушки от 800 р). После печати производилась постобработка и сборка. Итоговая стоимость изделия - от 3000 р (зависит от материала печати, материала поддержки, заполнения и т.д).

Макет педали

Изготовление 3D-модели по чертежу (от 1000 р). Вес готовой модели около 200 гр. Изделие печаталось инженерным угленаполненным пластиком (стоимость катушки от 4700 р). Постобработка не понадобилась. Стоимость готового изделия около 3000 р.

Фотополимерные принтеры

Модели челюстей для изготовления коронок

Файлы для печати получены при помощи 3D-сканера и доработаны в 3D-редакторе (стоимость сканирования от 3000 р, стоимость ручной доработки от 1000 р). Печать на промышленном фотополимерном принтере. Постобработка не нужна. Стоимость готового изделия от 80 р за грамм.

Кольца из выжигаемого фотополимера

Модель изготовлена на заказ. Печать на настольном SLA принтере выжигаемым полимером. Постобработка не нужна. Стоимость готового изделия - 200 р за изделие.

Миниатюры

Модели куплены на сайте myminifactory (стоимость модели от 2$). Изготовлены при помощи настольного DLP принтера. Постобработка не потребовалась. Стоимость готовой фигурки от 70 р за грамм.

3D печать на заказ

Многие обладатели 3D принтеров задумываются о монетизации своего хобби. Но стоит понимать, что цена 3D печати “для себя” и цена коммерческой печати очень сильно отличаются.

Начиная печатать на заказ лучше иметь в наличии несколько принтеров, работающих по разным технологиям.

Стоимость коммерческой 3D печати

Помимо себестоимости модели, к коммерческому изготовлению изделий, можно добавить:

• Моделирование. Часто клиенту нужно не только изготовить деталь, а предварительно смоделировать ее. Это может быть простая зубчатая шестеренка, на моделирование которой не потребуется много времени, а может  сложная скульптура, моделирование которой займет больше времени чем изготовление.

• Постобработка модели. Это может быть просто удаление поддержек, с зачисткой места их соприкосновения с изделием или полный цикл обработки (шпатлевка, шлифовка поверхности, покраска и т.д).

• Другие расходы. Сюда можно отнести аренду помещения, налоги, доставку, рекламу и т.д.

Стоит учитывать, что не всегда модель получится распечатать с первого раза. Иногда может потребоваться несколько попыток. А это дополнительные расходы.

Что невыгодно печатать

Несмотря на широкие возможности 3D печати есть модели которые невыгодно делать на 3D принтере. Для таких моделей лучше использовать другие способы изготовления.

• Очень большие партии запчастей. Например нужно быстро изготовить очень большую партию запчастей (например 1000 шестеренок). Для такого целесообразнее использовать ТПА (Термопласт автомат). Себестоимость детали будет дешевле, а скорость изготовления выше.

• Детали которые изготавливаются серийно, дешевле бывает купить у производителя, чем изготавливать на 3D принтере;

• Партия крупногабаритных изделий (когда изготовление одной детали занимает 2-3 суток). Например нужно изготовить 10-20 шлемов для косплея. На принтере можно изготовить мастер модель, а потом уже при помощи литья в силикон изготовить остальную партию. Это будет быстрее и дешевле.

Примеры коммерческой печати

Ювелирные изделия для дальнейшей отливки

Изготовление рекламной продукции и сувениров

Штучные миниатюры или мастер модель для последующего литья

Макет изготовленный при помощи 3D печати

Выгодно печатать на 3D принтере:

• Если деталь продается только в сборе. Например сломалась небольшая шестеренка в механизме, но механизм продается только “в сборе”. Гораздо дешевле изготовить нужную шестеренку на 3D принтере, чем покупать весь механизм.

• Изменение существующей детали. Можно оптимизировать деталь - добавить ребра жесткости в слабых местах и т.д. Иногда может понадобится изготовить несколько тестовых моделей.;

• Прототипы и макетирование. Появление 3D печати упростило и ускорило изготовление макетов и прототипов. Часто напечатать прототип гораздо быстрее, чем изготавливать его при помощи других методов.

• Небольшая партия деталей. Небольшие партии, особенно моделей со сложной геометрией, выгоднее изготовить на 3D-принтере, чем литьем или другими методами.

Итоги

Если нужно несколько моделей или небольшой проект, иногда целесообразнее будет заказать изготовление в сторонней организации. Ведь помимо покупки оборудования и материалов, придется разбираться в нюансах настроек и характеристиках различных материалов. 

Покупка 3D-принтера, для коммерческого использования, оправдана если удастся полноценно нагрузить его работой или потом его можно будет использовать для других целей.

Для печати на заказ нужно иметь несколько принтеров, работающих по разным технологиям. Лучше обзавестись несколькими аппаратами с меньшей областью печати, чем купить всего один принтер, хоть и с большой рабочей областью.