Hur mycket kostar 3D-utskrift?

Viktiga faktorer att tänka på

Vilka faktorer påverkar kostnaden för 3D-utskrift?
Ingen vill spendera mer pengar än nödvändigt på utveckling av delar. Kunderna tror ofta att deras materialval har störst effekt på kostnaden, men även om materialet har en viss inverkan är de främsta kostnadsdrivarna för additiva delar byggtid och efterbehandlingstid. Det finns flera designfaktorer som påverkar byggtiden, sluttiden eller både och. Genom att ta hänsyn till dessa faktorer i din design kan du minimera kostnaden för dina delar och förbättra den övergripande kvaliteten på delarna.

Vad är byggtid?
För alla Protolabs tekniker för additiv tillverkning är byggtiden uppdelad i två kategorier: dragtid och ommålningstid. Dragningstid är den tid det tar att sintra, smälta eller härda materialet. Den täcker hur lång tid det tar för lasern att rita tvärsnittet av varje lager och drivs av byggnadens totala volym, inklusive stöd om tillämpligt.

När dragningen är klar färdas övermålningsbladet över bygget för att fördela nästa lager av råmaterial. Tiden det tar för recoater-bladet att röra sig över plattformen och tillbaka är vanligtvis en fråga om sekunder och kommer att variera beroende på maskinens storlek. Mängden ommålningstid är direkt relaterad till delens höjd i dess optimala riktning. Men dessa sekunder blir stora när du pratar om hundratals lager av ommålning för varje tum av bygghöjden.

Om du designar delar för bearbetning vill du undvika att ta bort material om det inte är absolut nödvändigt eftersom fler snitt innebär högre kostnader. När man designar för 3D-utskrift är tankesättet det motsatta; du vill bara lägga till material till modellen om materialet är kritiskt, eftersom mer material innebär mer kostnad.

Rita: Delvolym
Artikelvolym är en vanlig faktor som kan driva upp priset i onödan. Övervägandet bör vara din totala delvolym och hur mycket av den volymen som är avgörande för att passa, forma eller fungera. Nedan finns ett block på 127 mm x 50,8 mm x 76,2 mm där de kritiska funktionerna är kanaler. Ändarna på delen är också viktiga eftersom de hjälper till att rikta in delen i monteringen. Denna del är mycket hög volym, men inte all den volymen är kritisk för delens funktion. På den reviderade versionen bibehålls kanalerna samt vardera änden av delen. Resten av materialet som boxas i kanalerna har dock tagits bort, vilket lämnar cirka 2,54 mm. av väggtjocklek för kanalerna. Detta minskar detaljvolymen med 80 % och kan minska kostnaden för delen med 50-60 % beroende på teknik.

Ett annat sätt att minska materialvolymen är att skala delen. Detta lämpar sig bäst för selektiv lasersintring (SLS) och Multi Jet Fusion (MJF) eftersom dessa inte kräver stödstrukturer. Dessutom, eftersom dessa processer ser mer värme än de andra additiva teknikerna, kommer en minskning av volymen att resultera i en del av högre kvalitet, eftersom den undviker dimensionella felaktigheter orsakade av materialkrympning. Nedan visas ett exempel på en organiseringsbricka på 101,6 mm x 101,6 mm x 50,8 mm. Den ursprungliga modellen är mycket hög volym. De andra två versionerna visar olika sätt att minska materialet.

Den första metoden är att använda revben eller bikakor för att bibehålla delens struktur och styvhet, men också för att ta bort överflödigt material. Denna metod minskar volymen med 30 % och minskar kostnaden med 20 %.

Om delens styvhet är mindre kritisk kan du urholka delen istället. För den här exempeldelen i den tredje kolumnen minskar urholkning volymen med 36 % och minskar kostnaden med 26 %. Observera att materialet bör reduceras på ett sätt som håller geometrin öppen, för att möjliggöra fullständig borttagning av osintrat/osmält pulver efter bygget. Förseglade håligheter bör undvikas.

Ommålning: Delorientering
Ommålningstiden är den andra faktorn som driver byggtiden och därmed kostnaden. Ommålningstiden styrs av byggnadens höjd, men detta är inte nödvändigtvis baserat på delens omfattning. Bygghöjden baseras på delens höjd i dess optimala orientering. Den optimala orienteringen kommer att variera beroende på geometri, men i allmänhet, om delen kan utformas för att bygga i en kortare orientering blir det billigare. Du ser detta särskilt med stereolitografi (SLA) och direkt metalllasersintring (DMLS) eftersom dessa tekniker använder stödstruktur, vilket spelar en viktig roll vid val av byggorientering.

Här är en del som behöver byggas i metall med hjälp av DMLS. Den första designiterationen har kanaler som är för breda för att bygga horisontellt utan att kräva interna stöd som kommer att fastna inuti. Men genom att ändra kanalernas tvärsnitt till en självbärande droppform kan delen byggas in i den kortare, andra orienteringen nedan. Denna lilla förändring minskar kostnaden med 18 %.

Sluttid och strategier för att minska den
När det gäller SLA och DMLS – de tekniker som kräver stöd – handlar efterbehandlingstiden om att minska antalet supporter. Detta övervägande går hand i hand med byggtiden eftersom färre stöd innebär mindre tid för att rita och senare ta bort dem. Att skära ner på efterbehandlingstiden är ett annat sätt att minska kostnaderna. Båda teknikerna använder stöd som är gjorda av samma material som själva delarna.

För SLA tas stöd enkelt bort; De kan helt enkelt plockas bort för hand. Efter att ha tagit bort stöden återstår små punktskriftsliknande knölar som slipas ner av vårt efterbehandlingsteam. Eftersom det är relativt enkelt att ta bort stöd ökar inte kostnaden lika mycket om du har fler av dem jämfört med metallstöd med DMLS. Men om du tittar på hundratals delar kan några extra minuters efterbehandlingstid per del bli dyrt.

Å andra sidan är stöd på DMLS-delar mer robusta och kan inte tas bort för hand. Dessa stöd skärs av med roterande verktyg. För större delar använder vi till och med en manuell fräs för att hjälpa till med borttagning av stöd. När stöden har skurits av slipas de återstående graderna och slipas ner. Eftersom processen för borttagning av stöd för DMLS är mycket mer involverad än SLA, kommer en minskning av antalet stöd att ha den största effekten på DMLS-delar.

Detta 127 mm höga rör med flänsar är ett bra exempel på en del som kommer att ha en stor stödvolym eftersom stöd måste växa från den nedre flänsen hela vägen till den övre flänsen för att säkerställa att den formas korrekt. Men om applikationen för denna del tillåter det kan den omformas genom att minska onödigt material från flänsen och lägga till lite material så att flänsarna växer in i en självbärande 45-graders vinkel från byggplattan.

Genom att göra denna lilla förändring minskar efterbehandlingstiden från 3 timmar per detalj till bara 30 minuter och resulterar i en kostnadsminskning på 50 %! Bilden ovan visar båda versionerna av delen, samt omfattningen av stöd som den första versionen kräver jämfört med den andra versionen som designades för additiv tillverkning.

Avslutande tankar
Additiv tillverkning är en mycket geometriberoende process och strategier som fungerar för en del eller teknik kanske inte fungerar för en annan del eller teknik. Den här artikeln innehåller allmänna riktlinjer för att minska kostnaderna och exemplen som visas har skapats specifikt för att demonstrera dessa riktlinjer. När det gäller att tillämpa dessa koncept hjälper vi dig mer än gärna. Du når oss på +46 (0) 8408 391 86 eller customerservice@protolabs.se

4/29/2024 - Industritorget

Contact information

Protolabs

08408 391 86

View homepage

Send Email

Contacts

Links

Videos

Map

Print
Send tip

Mailing address
Halesfield 8
TF74QN Telford

Region
United Kingdom

Organization id:
5366160

Founded: Not specified
Employees: Not specified

Contacts

Links

Videos

Map

Welcome to Protolabs!

The company was founded in 1999 by Larry Lukis, a successful entrepreneur and computer geek. He wanted to radically reduce the time required to produce injection molded prototype parts.

His solution was to automate the traditional production process by developing complex software that communicated with a network of mills and presses. As a result, plastic and metal parts could be produced in a fraction of the time it had previously taken.

How we can help
Faster product development, reduced costs and optimized supply chain with 3D printing, CNC machining and injection molding enabled by technology.

Welcome to contact us!

Send rfq