完全な 3D プリント コストの内訳; 2022 年更新!

3D プリント技術を使用する際に、費用対効果を最大限に高めるために、特に目的がプリント作品の販売である場合は、プリント コストの計算が必要になることがあります。

プリンターの価格は、さまざまなアプリケーションが存在するため、大きく変動する可能性があります。しかし、プリンターの価格を比較しても、印刷物にかかる費用のすべてがわかるわけではありません。

この記事では、さまざまな 3D 印刷技術の材料費、電気代、後処理材料、およびモデルの以前の設計。

アクティブな 3D プリンターの料金は、1 時間あたり約 0.35 ドルです。これには、フィラメントの消費 (1 時間あたり 15 セント) だけでなく、電気代 (1 時間あたり 1.58 セント)、ノズルの交換 (1 時間あたり 1 セント)、マシンの償却 (1 時間あたり 0.17 ドル) も含まれます。 控えめに言って、稼働日 (252 日/年) で 1 日 8 時間マシンを操作すると、年間コストは 695 ドルになります。

この記事を読めば、生産コストを計算して、コストの削減と高品質の維持のバランスを確実に見つけることができます。

3D プリンターの価格

プリンターにはさまざまな種類があります。溶融堆積モデリング (FDM) とステレオリソグラフィー (SLA) は、最近市場に出回っている 2 つの最も人気があり広く普及しているタイプの 3D プリンターです。

FDM プリンターは、溶融した熱可塑性フィラメントの層を押し出して印刷ベッドに堆積させることによって機能しますが、SLA プリンターはレーザーを使用して、光重合と呼ばれるプロセスで液体ポリマー樹脂を層ごとに選択的に硬化させます。

幅広い価格帯が存在するという事実にもかかわらず、最も低コストの 3D プリンターはほとんどの場合 FDM プリンターです。これがおそらく、愛好家の 3D プリンターの中で最も広く使用されている 3D 印刷方法であり、限られた数の比較的単純なプロトタイプのみが印刷されるような場合です。高性能のプロフェッショナルおよび産業用 FDM プリンターも、プロフェッショナルに人気があります。当然、そのコストは大幅に高くなります。

利用可能なさまざまな FDM 3D プリンター カテゴリの推定価格は次のとおりです。

• DIY 3D プリンター キット:約 200 ドル
• 趣味のプリンター:500 ～ 1,500 ドル
• プロフェッショナル FDM 3D プリンター:約 2,500 ドルから
• 大判の業務用 FDM プリンタ:約 4,000 ドルから。

SLA テクノロジーは、以前は高価な産業用グレードのセグメントでしか利用できませんでしたが、幸いなことに、このプロセスは現在、はるかにアクセスしやすくなっています.

プロフェッショナル向けの SLA デスクトップ プリンターは 3,500 ドルから、より大きなビルド ボリュームを提供する大判のベンチトップ プリンターは約 11,000 ドルです。そうは言っても、Elegoo Mars 2 Pro などの高品質の愛好家向け SLA プリンターを約 200 ドルで入手することは可能です。

FDM プリンターと SLA プリンターの印刷品質の違い

FDM プリンターは、印刷ベッドに溶融フィラメントを重ねることによって作品を作成します。このプロセスでは、各レイヤーの丸みを帯びた線の間に空隙があるため、押出ノズルのサイズによって解像度が定義されます。

さらに、FDM 印刷では、レイヤー間に機械的な結合が生成されます。層間の界面が弱点となるため、この建設的な特性は強度に影響します。

一方、SLA技術は、液状樹脂をレーザーで硬化させて各層を形成するという異なるプロセスを使用します。このプロセスにより、より細かいディテールを達成することができ、高品質の結果を繰り返し達成する上でより信頼性が高くなります。その結果、滑らかな表面、高い部品精度、精度が得られます。

FDM プリンターとは異なり、SLA プリンターは化学結合を作成し、その結果、高度な横方向強度を提供する完全に高密度のパーツが生成され、等方性パーツになります。

3D プリンターの運用コスト

考えられていることとは反対に、3D プリンターの運用コストは、3D プリンターのコストだけの問題ではありません。

これでは、印刷部品のコストについて完全にはわかりません.

印刷材料、電力消費、機械のメンテナンス、追加材料の後処理は、部品あたりの最終的なコストに大きく影響する要因の一部です。

3D プリント材料費 (フィラメント、樹脂)

印刷コストを計算する際に考慮すべき主な事項の 1 つは、材料費です。これは、3D プリント材料自体のコスト、特定のパーツを作成するために必要な材料の量 (廃棄物を含む)、材料の保存期間、および造形に必要な他の要素があるかどうかによって異なります。

各 PLA、ABS、または PETG の通常のコストは、1.75 mm フィラメントの 1 Kg スプールで約 20 ドルです。 .

ABS と PETG は耐久性と耐衝撃性が特徴で、PLA は使いやすく用途が広いことが特徴です。

多くの追加コスト (手袋、イソプロピル アルコールなど) を考慮する必要がある SLA プリンターとは異なり、FDM プリンターを使用する場合、隠れたコストはありません。

レジンの価格は、500ml の材料で 15 ドルから 45 ドル、1000ml で 28 ドルから 80 ドルです。

フィラメントと樹脂のコストの広範な比較については、私がこの件について書いたこの記事をチェックしてください.

電気代

プリンターが使用する電力は、主にプリンターのブランドとサイズ、加熱ベッドとノズルの温度、および印刷物のサイズによって異なります。 参考として、北米での kWh あたりの平均コストはヨーロッパ (12.3 セント)、アジア (14.65 セント)、南アメリカ (15.18 セント) と同様の 12.69 セントです。 kWh あたりのコストが 26 cetns であるオセアニアにいる場合、電力コストはより大きな影響を与えます。

たとえば、より大きな加熱ベッドを備えたプリンターや、より高い温度で印刷できるプリンターは、より多くの電力を消費する傾向があります.

フィラメントや樹脂の価格と比較すると、電力は全体のコストにそれほど追加されません.ただし、バッチを印刷する必要がある場合や、より多くのマシンが稼働している場合は、重要になる可能性があります.

例として、この記事では、Electricity Usage Monitor を使用して行われた、Ender 3 が消費する電力の分析を紹介します。

一般的なメンテナンス

3D プリンターは他のマシンと変わりません。それらはすべて予防保守を必要とし、最終的には部品交換が必要になります。

適切にメンテナンスされたマシンは意図したとおりに機能し、ダウンタイムの期間を回避できます。

ただし、一部の部品を損耗から守ることはまだできません。

その代表例がノズルです。これらはプリントの品質に大きな影響を与えるため、清潔に保ち、必要に応じて交換することが重要です。

これらの記事では、ノズルの交換頻度、交換方法、詰まっていないノズルのクリーニング方法について説明します。

時間の経過とともに交換が必要になるその他の部品は、ステッピング モーター、ある時点でのメインボード、ベルト、ベッド スプリング、ABL センサーなどです。

追加資料

特定の部品の最終的なコストに影響を与える他の要因がある場合があります。これらは厳密にはモデルの印刷とは関係ありませんが、後処理です。

3D プリントされたパーツは通常、何らかの後処理が必要です。これには、作品のクリーニングや修正、表面仕上げ、着色などの練習が含まれます。

コストを計算するときは、関連するすべての材料の価格と、それらの処理を実行するのにかかる時間を考慮する必要があります.

後処理材料の中には、サンドペーパー、アセトン、塗料、ブラシ、スプレー塗料などがあります。

後処理はコストがかかる可能性があり、特に手作業で行うと、時間がかかり、部品破損のコストもここに含まれるため、大規模な連続生産では持続できない可能性があります.

ソフトウェアのコスト (CAD とスライサー)

Cura や Prusa Slicer などのスライサーは通常無料ですが、Simplify3D などはそうではありません。ほとんどの場合、Simplify3d を取得する必要はありませんが、参考までに、そのライセンスの費用は約 150 ドルです。

モデルをスライスして印刷する方法を学ぼうとするとき、Cura のような無料のソフトウェアは基本を学ぶのに最適な方法であり、高品質の印刷物を作成することもできます.

このソフトウェアに慣れてくると、投資を正当化するより包括的な機能セットが必要になる場合があります。

過去に有料のスライサーが持っていた品質上の利点は、ますます小さくなっていることに注意してください。現在では、非常に特殊な場合にのみライセンスを支払うことをお勧めします.

次に、モデルを設計するための CAD ソフトウェアがあり、これらも無料の場合がありますが、最高のものは通常有料 (年払いまたは月払い) です。

次の記事では、さまざまなスライサーと CAD ソフトウェアに関する情報を見つけることができます。

• 3D プリントに最適なスライサー
• Tinkercad は 3D プリントに適していますか?
• Fusion 360 は 3D プリントに適していますか?
• 3D プリント用のモデルを作成する方法
• Simplify3d はコストに見合う価値がありますか? Cura と Prusaslicer との比較

オンラインで見つけられるデザイン (必ずしも無料ではない)

ゼロから部品を設計することが常に最良の選択肢であるとは限りません。オンラインで多数のデジタル デザイン ファイルが既に利用可能であり、時間を大幅に節約できます。

Thingiverse (ユーザーが作成したデジタル デザイン ファイルの共有に特化した Web サイト) にあるものなど、それらのほとんどは無料です。また、最も人気のあるソースから最も関連性の高い結果を集約する独自の検索エンジンもチェックしてください:https://www.3dsolved.com

ただし、特定のものを印刷したい場合は、STL ファイルの料金を支払う必要がある場合があります。この場合、部品あたりのコストは、印刷する必要がある部品の数が多いほど影響が少ないと考えてください。

3D プリントのコストの計算方法

このセクションでは、3D プリンターの所有と運用のコストを計算する方法の例を学習します。

例として、Prusa I3 MK3S+ FMD 3D プリンターの価格は約 $1.000 です . 1 日 8 時間、2 年間実行するとします。したがって、8 時間 * 365 日 * 2 年 =5840 時間で、プリンターが稼働する合計時間が得られます .もちろん、これは非常に控えめな見積もりであり、プリンターが使用できなくなるという意味ではありませんが、減価償却スケジュールとして機能します.

これを行うと、価格を合計時間数で割って、1 時間あたりのプリンターの所有コスト (電気とフィラメントを除く) を計算できます:$1.000 / 5840 hs=17 セント/時間

特定のモデルのフィラメントのコストを計算するには、Cura を使用してモデルをスライスします。必要なフィラメントの量がわかります。次に、スプ​​ールのコストに基づいてコストを計算します。大まかな数字として、3D プリンターは、0.2mm の層の高さで控えめな速度で印刷する場合、1 時間あたり約 7.5g のフィラメントを消費します。フィラメント スプールのコストが 1Kg で 20 ドルであると仮定すると、フィラメントのコストは 1 時間あたり 15 セント になります。 .

ノズルは約 2 か月ごとに交換する必要があります 1 日 8 時間印刷する場合は、そのコストを含める必要があります。直径 0.4 mm の真ちゅうの各ノズルの価格は 5.78 ドルです (いくつかの信頼できるブランドの平均)。前の例に従うと、2 年間で 12 個のノズルが必要になり、69.36 ドルに相当します。これを合計時間で割ると、1 時間あたり約 1 セントの費用が得られます .

電気はお住まいの国によって異なります。このトピックについて書いた記事の全文をご覧ください。例として、北米の電気料金は kWh あたり約 12.69 セントです。 .これにより、1 時間あたり 1.58 セント、1 日あたり 12.64 セントの費用が見積もられます。

一般的な修理とメンテナンスはプリンターに大きく依存しますが、メインボードのようなものが壊れない限り、それほど多くはありません。

次のリストは、平均的な 3D プリントのコストをまとめたものです:

• 1 時間あたりの平均 3D プリント費用:printer_depr。 + fil_cons. + ノズル交換。 + 選出コスト =34.58 セント /時間
• 1 日あたりの平均 3D プリント費用:$2.76
• 年間の平均 3D プリント費用:$695
• 小さなオブジェクト (10 ～ 15 g のフィラメント) を 3D プリントするコスト:67.5 セント
• スマートフォン ケースの 3D プリント費用:27 セント

Prusa Calculator を使用する

この計算機は主に、印刷物に対してクライアントに請求する金額を知らせるように設計されています。

gcode ファイルをロードするか、プリント時間とフィラメントの重量を手動で入力するだけで、次のような質問に答えてくれます。電気は計算の主要な要素ですか?総投資とあなたの時間に対するリターンはどうですか?.

スライサー設定で 3D プリントのコストを下げる方法

高い印刷品質を実現しながら印刷コストを下げたい場合は、常に最適な印刷設定を使用するようにしてください。

実際に必要な場合にのみサポートを使用してください

サポート構造が必要なプロジェクトでは、材料の価格とそれらの構造を構築するのに必要な時間を計算に追加する必要があります。また、部品の後処理に必要な時間とツールも考慮する必要があります.

場合によっては、スライシング ソフトウェア内でオブジェクトの向きを変えるだけで、プリントで不要なプラスチックの必要性を減らすことができます。

不要なサポート構造を回避するもう 1 つの方法は、スライサーがサポートの導入を開始する角度を大きくすることです。お使いのプリンターがわかっている場合は、サポートなしで 60 度のオーバーハングを印刷することができます (通常、Cura は 45 度でそれらを有効にします)。

充填密度を下げる

充填材の密度を下げることで、より多くの材料を節約できるだけでなく、印刷の仕上がりも大幅に速くなります。つまり、プリンターの摩耗や損傷が少なくなり、電力消費量が減り、1 時間あたりの出力が増えます。

デザインの内部を完全にくり抜くと、材料を節約できます。ただし、船体の完全性を維持するために、使用する印刷材料には最小限の壁の厚さが必要になるため、注意が必要です。

砲弾/壁の数を減らす

充填密度を下げる場合と同様に、壁の数を減らすと、使用される材料の量だけでなく、処理時間も削減されます。

構造の完全性を維持し、ピースの強度と品質を高く維持するために、常にインフィルと壁数の削減のバランスを保つようにしてください。

より速く印刷

印刷の品質と強度を常に無視しないようにすることで、時間を節約できるだけでなく、最もエネルギーを消費するノズルとベッドが熱くなっている時間を短縮できます。

ベッドの温度を下げる

ベッドプリントの加熱は、抵抗器として機能する銅の長い痕跡によって行われるため、温度が高くなると電力消費量が多くなります。ご覧のとおり、これは作品の最終的なコストに影響します.

次に、接着が問題にならない場合 (主に PLA で作業する場合) にのみ、床温度を下げることを検討してください。

印刷工程の外注費用

自分の 3d プリンターを購入、操作、保守することに興味がないかもしれません。その場合は、プリントを外部委託することを検討してください!

これは、時間を節約したい場合や、一生に一度の印刷が必要な場合に適したオプションです。アウトソーシングには、他の方法ではおそらく使用できない可能性のある産業用プリンターへのアクセスを提供できるという利点もあります。

3D プリント サービスは、既に述べたすべてのコストに加えて、使用する産業用プリンターを考慮する必要があり、これは非常に高価であり、そのコストに加えて利益率も追加する必要があるため、非常に高価になる可能性があります.

そして、楽しみのために印刷するだけなら、長期的には 3D プリンターを購入するのが最善の選択です。