3Dプリントコストの計算方法：主要因とコスト削減のヒント

3Dプリントメーカーに「部品を3Dプリントするのにいくらかかりますか？」と尋ねると、答えはたいてい「ケースバイケースです」となります。メーカーが謎めいたことを言っているのではなく、正確な見積もりを出すには多くの異なる要素が関わるからです。この記事では、3Dプリント部品のコストに影響を与える要素を明らかにし、生産開始前に賢くコスト削減の意思決定ができるようサポートします。以下は3Dプリントにおける主要なコストドライバーです。

部品数とネスティング性

例えば、総プリント数が8個の場合、ビルドトレイに3個ではなく4個のネスト部品を配置できれば、3回ではなく2回のプリントで生産できます。これにより1回分のプリントサイクルコストが節約され、部品単価が全体的に下がります。大量生産は規模の経済により、部品単価をさらに下げる傾向があります。

Carbon L1マシンなどの大型3Dプリンターはビルドトレイが大きいため、大型部品をプリントでき、アセンブリの部品数を減らせば、より少ない部品を安価に製造できます。大型部品のプリントは、最終アセンブリの破綻点（ブレークポイント）も減らせます。また、大型ビルドトレイでは1回のプリントあたりより多くの部品をネストできるため、コスト削減につながります。

材料選択

材料の選択も全体的な製造コストに影響します。ABS、PLAなどの熱可塑性フィラメントは一般的な3Dプリント材料として比較的安価で、低コストで多くの部品を作るのに適しています。安価な材料でプロトタイピングとテストを行い、最終生産で高性能材料に切り替えることでコストを節約できる場合もあります。

部品形状

ソリッドな体積や厚い断面を持つ部品は、より多くの材料を必要とするだけでなく、プリントプロセスを遅くする可能性があります。その結果、後処理が増え、コスト増と不良品の原因になります。その理由の一つは、大きな連続した材料ブロックが、各スライス間でレジンのリフレッシュとリフィルの機会を妨げ、シンクマーク、ケイブ、バレーといった高コストな失敗を招くためです。通常、最も簡単な解決策は、適切なラティス（後述）を見つけて、その断面や連続領域の厚さを減らすことです。

ラティス

ラティスは、エラストマー製産業用グリッパーから靴底まで幅広い用途があり、コスト削減のメリットも大きいです。ラティスは、材料使用量の削減とプリント時間の短縮の両面でコストを削減するシンプルな方法です。例えば、部品の中央にラティス設計を用いると、プリント成功率が向上するだけでなく、材料使用量を大幅に削減できます。用途によっては材料コストを最大50%削減できます。

プリント時間

メーカーは、部品がプリンター上で費やす時間を減らすことで製造コストを削減できます。その最良の方法の一つは、部品設計からトラップドボリューム（閉じ込められた空間）や真空成形領域を取り除くことです。これらはプリントプロセスを妨げ、不良品の原因になります。Fast Radiusの自動設計チェックで、部品設計にこれらの問題があるか判定でき、専門エンジニアが失敗を回避するための再設計を支援します。Fast RadiusのCarbonマシンは、プリントプロセス中に内部ボイドで真空が形成され始めると自動的に検知し、プリント速度を調整して補正します。

後処理

3Dプリントは即座に完了するプロセスではありません。使用するプロセスによっては、サポート材を除去するためにある程度の後処理が必要です。サポート構造は部品コストを増やすため、サポートが必要な面を減らすことで、後工程の時間と労力を削減できます。

これを実現する方法の一つは、サポート構造が必要となる臨界角度以上のオーバーハングを避けることです。多くのプリンターでは45度が境界ですが、Carbonプリンターでは一部の材料で水平に近い角度まで対応可能です。場合によっては、サポート構造を必要としないより小さなコンポーネントに分割してプリントする方が効率的ですが、組み立て時間とコストも考慮する必要があります。

Fast Radiusで3Dプリントコストを抑える

3Dプリントジョブのコストは、部品数、ネスティング性、設計、厚み、ラティスの採用、サポート構造など多くの要因に影響されます。朗報は、これらのコスト要因の多くが設計者のコントロール下にあることです。生産中にプリントコストを抑える最善の策は、設計段階でこれらを考慮することです。経験豊富なアディティブ製造パートナーなら、コストを意識した設計を容易に支援できます。

Fast Radiusでは、エンジニアが製品チームの設計改善を支援し、より優れた部品をより安価に製造できるようサポートします。弊社の3Dプリントサービスでコスト削減を実現する方法について詳しく知りたい方は、今すぐお問い合わせください。