3D 프린팅
산업 제조
3D 인쇄 기술을 사용할 때 비용 대비 효과를 극대화하려면 특히 인쇄된 조각을 판매하는 것이 목표인 경우 인쇄 비용을 계산해야 하는 경우가 있습니다.
프린터의 가격은 존재하는 다양한 응용 프로그램으로 인해 많이 다를 수 있습니다. 그러나 프린터 가격을 비교한다고 해서 인쇄된 제품의 비용이 얼마인지에 대한 전체 정보를 항상 알 수 있는 것은 아닙니다.
이 기사에서는 다양한 3D 인쇄 기술에 대한 재료 비용, 전기 비용, 후처리 재료 및 관련 비용과 같이 3D 프린터 실행의 최종 비용에 영향을 미치는 다른 많은 요소를 탐색할 것입니다. 모델의 이전 디자인.
액티브 3D 프린터의 비용은 시간당 약 $0.35입니다. 여기에는 필라멘트 소비(시간당 15센트)뿐만 아니라 전기 비용(시간당 1.58센트), 노즐 교체(시간당 1센트) 및 기계 상각(시간당 $0.17)도 포함됩니다. 보수적으로, 근무일(252일/년) 동안 하루에 8시간 기계를 작동하면 연간 비용이 $695로 변환됩니다.
이 기사를 읽고 나면 생산 비용을 계산하여 비용 절감과 고품질 유지 사이의 균형을 찾을 수 있을 것입니다.
다양한 종류의 프린터가 있습니다. FDM(Fused Deposition Modeling) 및 SLA(Stereolithography)는 오늘날 시장에서 가장 널리 사용되는 두 가지 유형의 3D 프린터입니다.
FDM 프린터는 용융된 열가소성 필라멘트 층을 인쇄 베드에 압출 및 증착하는 방식으로 작동하지만 SLA 프린터는 레이저를 사용하여 광중합이라고 하는 과정에서 액체 고분자 수지를 층별로 선택적으로 경화합니다.
다양한 가격대가 존재한다는 사실에도 불구하고 가장 저렴한 3D 프린터는 FDM 프린터가 아닌 경우가 대부분입니다. 이것이 아마도 취미로 하는 3D프린터들 사이에서 가장 널리 사용되는 3D프린팅 방식이며, 제한된 수의 비교적 단순한 프로토타입만 출력되는 경우에 가장 널리 사용되는 방법일 것입니다. 고성능 전문가용 및 산업용 FDM 프린터도 전문가들에게 인기가 있습니다. 당연히 비용이 훨씬 더 많이 듭니다.
다음은 사용 가능한 다양한 FDM 3D 프린터 범주에 대한 몇 가지 예상 가격입니다.
SLA 기술은 예전에는 값비싼 산업 등급 부문에서만 사용할 수 있었지만 다행히 오늘날에는 프로세스에 훨씬 더 쉽게 접근할 수 있게 되었습니다.
전문 SLA 데스크탑 프린터는 $3,500부터 시작하며 더 큰 빌드 볼륨을 제공하는 대형 탁상용 프린터는 약 $11,000입니다. 그런데 Elegoo Mars 2 Pro와 같은 고품질 애호가용 SLA 프린터를 약 200달러에 구입할 수 있습니다.
FDM 프린터는 용융 필라멘트를 인쇄 베드에 겹쳐서 조각을 만듭니다. 이 공정은 각 층의 둥근 선 사이에 공극이 있기 때문에 압출 노즐의 크기로 정의된 해상도를 만듭니다.
또한 FDM 인쇄는 레이어 사이에 기계적 결합을 생성합니다. 이러한 구조적 특성은 레이어 간의 경계면이 약점이 되기 때문에 강도에 영향을 미칩니다.
반면 SLA 기술은 액체 수지를 레이저로 경화시켜 각 층을 형성하는 다른 공정을 사용합니다. 이 프로세스를 통해 훨씬 더 미세한 세부 사항을 얻을 수 있으며 반복적으로 고품질 결과를 얻을 때 더 안정적입니다. 결과적으로 매끄러운 표면, 높은 부품 정밀도 및 정확도를 얻을 수 있습니다.
FDM 프린터와 달리 SLA 프린터는 화학 결합을 생성하여 높은 수준의 측면 강도를 제공하는 완전히 조밀한 부품을 생성하여 등방성 부품으로 나타납니다.
생각과 달리 3D 프린터 운영 비용은 3D 프린터 비용의 문제가 아닙니다.
인쇄된 부품의 비용이 얼마인지에 대한 전체 정보는 제공하지 않습니다.
인쇄 재료, 전력 소비, 기계 유지 관리 및 후처리 추가 재료는 부품당 최종 비용에 큰 영향을 미치는 요인 중 일부입니다.
인쇄 비용을 계산할 때 고려해야 할 주요 사항 중 하나는 재료 비용입니다. 이는 차례로 3D 프린팅 재료 자체의 비용, 주어진 부품(폐기물 포함)을 생성하는 데 필요한 재료의 양, 재료의 저장 수명 및 인쇄에 필요한 다른 요소가 있는지 여부에 따라 달라집니다. 부품.
각 PLA, ABS 또는 PETG의 일반적인 비용은 1.75mm 필라멘트의 1Kg 스풀에 대해 약 $20입니다. .
ABS 및 PETG는 내구성과 내충격성이 특징이며 PLA는 사용하기 쉽고 다양한 용도로 사용됩니다.
많은 추가 비용(장갑, 이소프로필 알코올 등)을 고려해야 하는 SLA 프린터와 달리 FDM 프린터를 사용할 때 숨겨진 비용이 없습니다.
수지 가격은 재료 500ml당 $15에서 $45까지 다양하며 1000ml의 경우 가격 범위는 $28에서 $80 사이입니다.
필라멘트와 수지 비용을 광범위하게 비교하려면 해당 주제에 대해 쓴 이 기사를 확인하세요.
프린터가 사용하는 전력은 주로 프린터의 브랜드와 크기, 히팅베드와 노즐의 온도, 인쇄물의 크기에 따라 다릅니다. 참고로 북미 지역의 kWh당 평균 비용 12.69센트로 유럽(12.3센트), 아시아(14.65센트), 남미(15.18센트)와 비슷합니다. kWh당 비용이 26센트인 오세아니아에 거주하는 경우 전기 비용이 더 큰 영향을 미칩니다.
예를 들어 더 큰 히팅베드가 있는 프린터나 더 높은 온도에서 인쇄할 수 있는 프린터는 더 많은 전력을 소비하는 경향이 있습니다.
필라멘트나 수지 가격과 비교하면 전기세가 그렇게 많이 들지는 않습니다. 그러나 배치를 인쇄해야 하거나 더 많은 양의 기계가 작동하는 경우에는 중요할 수 있습니다.
예를 들어, 이 기사에서는 전기 사용량 모니터를 사용하여 만든 Ender 3의 전력 소비량에 대한 분석을 찾을 수 있습니다.
3D 프린터는 다른 기계와 다르지 않습니다. 모두 예방적 유지보수가 필요하고 결국 일부 부품 교체가 필요합니다.
적절하게 유지 관리되는 기계는 의도한 대로 작동하며 가동 중지 시간을 피할 수 있습니다.
그러나 여전히 일부 부품을 마모로부터 구할 수 없습니다.
노즐이 그 예입니다. 그들은 인쇄물의 품질에 큰 영향을 미치므로 깨끗한 상태를 유지하고 필요할 때 교체하는 것이 중요합니다.
이 기사에서는 노즐을 교체해야 하는 빈도, 교체 방법 및 막힌 노즐을 청소하는 방법에 대한 정보를 찾을 수 있습니다.
시간이 지남에 따라 교체해야 하는 다른 부품은 스테퍼 모터, 어느 시점의 메인보드, 벨트, 침대 스프링, ABL 센서 등이 될 수 있습니다.
특정 부품의 최종 비용에 영향을 미치는 다른 요인이 있을 수 있습니다. 이는 모델 인쇄가 아닌 사후 처리와 엄격하게 관련이 있습니다.
3D 프린팅 부품은 일반적으로 약간의 후처리 처리가 필요합니다. 여기에는 조각 청소 또는 고정, 표면 마무리 및 채색과 같은 관행이 포함될 수 있습니다.
비용을 계산할 때 관련된 모든 재료의 가격과 이러한 처리를 수행하는 데 걸리는 시간을 고려해야 합니다.
후처리 재료 내에서 사포, 아세톤, 페인트, 브러시, 스프레이 페인트 등을 셀 수 있습니다.
후처리는 비용이 많이 들 수 있습니다. 특히 수작업으로 수행하는 경우 시간이 오래 걸리고 부품 파손 비용도 여기에 포함된다는 사실 때문에 대량 생산에서는 지속 불가능할 수 있습니다.
Cura 또는 Prusa Slicer와 같은 슬라이서는 일반적으로 무료이지만, 예를 들어 Simplify3D는 그렇지 않습니다. Simplify3d를 구입할 필요는 거의 없지만 참고용으로 라이선스 비용은 약 $150입니다.
모델을 자르고 인쇄하는 방법을 배우려고 할 때 Cura와 같은 무료 소프트웨어는 기본을 배우기 시작하는 좋은 방법이며 고품질 인쇄물을 생산할 수도 있습니다.
이 소프트웨어에 익숙해지면 투자를 정당화할 수 있는 보다 포괄적인 기능 세트가 필요할 수 있습니다.
과거에 유료 슬라이서가 가졌던 품질 이점이 지속적으로 줄어들고 있다는 점에 주목할 가치가 있습니다. 오늘날에는 매우 특정한 경우에만 라이선스 비용을 지불하는 것이 좋습니다.
그런 다음 모델을 설계할 수 있는 CAD 소프트웨어가 있으며 무료로 사용할 수도 있지만 가장 좋은 것은 일반적으로 유료(연간 또는 월별 결제)입니다.
다음 기사에서 다양한 슬라이서 및 CAD 소프트웨어에 대한 정보를 찾을 수 있습니다.
부품을 처음부터 설계하는 것이 항상 최선의 선택은 아닐 수도 있습니다. 많은 시간을 절약할 수 있는 수많은 디지털 디자인 파일이 이미 온라인에 있습니다.
Thingiverse(사용자가 만든 디지털 디자인 파일 공유 전용 웹사이트)에서 볼 수 있는 것과 같은 대부분은 무료입니다. 또한 가장 인기 있는 소스에서 가장 관련성이 높은 결과를 집계하는 자체 검색 엔진을 확인해야 합니다. https://www.3dsolved.com
그러나 특정한 것을 인쇄하려면 STL 파일에 대한 비용을 지불해야 할 수도 있습니다. 이 경우 인쇄해야 하는 부품 수가 많을수록 부품당 비용이 덜 영향을 받는다는 점을 고려하십시오.
이 섹션에서는 3D 프린터의 소유 및 운영 비용을 계산하는 방법의 예를 연구합니다.
가격이 약 $1.000인 Prusa I3 MK3S+ FMD 3D 프린터를 예로 들어 보겠습니다. . 2년 동안 하루에 8시간씩 운영한다고 가정해 보겠습니다. 따라서 8시간 * 365일 * 2년 =5840시간은 프린터가 실행될 총 시간을 제공합니다. . 이것은 물론 매우 보수적인 추정치이며 프린터를 그때부터 사용할 수 없다는 의미는 아니지만 감가상각 일정으로 사용됩니다.
이렇게 하면 가격을 총 시간으로 나누어 시간당 프린터를 소유하는 데 드는 비용(전기 및 필라멘트 제외)을 계산할 수 있습니다. $1.000 / 5840시간=17센트/시간
특정 모델의 필라멘트 비용을 계산하려면 Cura를 사용하여 모델을 슬라이스하면 필요한 필라멘트의 양을 알려주고 스풀 비용을 기준으로 비용을 계산하면 됩니다. 야구장 그림으로, 3D 프린터는 0.2mm 레이어 높이와 보수적인 속도로 인쇄할 때 시간당 약 7.5g의 필라멘트를 소비합니다. 필라멘트 스풀의 비용이 1Kg에 $20라고 가정하면 필라멘트 비용은 시간당 15센트가 됩니다. .
노즐은 약 2개월마다 교체해야 합니다. 하루에 8시간 동안 인쇄하는 경우 해당 비용을 포함해야 합니다. 각 황동 직경 0.4mm 노즐의 비용은 $5.78입니다(몇몇 신뢰할 수 있는 브랜드의 평균). 앞의 예에 따르면 2년 동안 12개의 노즐이 필요하며 이는 $69.36입니다. 이를 총 시간으로 나누면 시간당 약 1센트가 됩니다. .
전기는 거주하는 국가에 따라 다르며 해당 주제에 대해 작성한 전체 기사를 확인할 수 있습니다. 예를 들어 kWh당 약 12.69센트인 북미의 전기 비용을 살펴보겠습니다. . 이를 통해 시간당 비용은 1.58센트, 하루는 12.64센트로 추정됩니다.
일반적인 수리 및 유지 보수는 프린터에 많이 의존하지만 메인 보드와 같은 것이 튀지 않는 한 너무 많이해서는 안됩니다.
다음 목록은 몇 가지 평균 3D 인쇄 비용을 요약한 것입니다.
이 계산기는 대부분 인쇄된 작품에 대해 고객에게 얼마를 청구해야 하는지 알려주도록 설계되었습니다.
gcode 파일을 로드하거나 인쇄 시간과 필라멘트 무게를 수동으로 입력하기만 하면 됩니다. 그러면 다음과 같은 질문에 답할 것입니다. 주문형 3D 인쇄 시 얼마를 청구해야 합니까? 전기가 계산의 주요 요소입니까? 총 투자 수익과 시간은 어떻습니까?
높은 인쇄 품질과 함께 인쇄 비용을 낮추려면 항상 최적의 인쇄 설정을 사용하고 있는지 확인하는 것이 좋습니다.
지지 구조가 필요한 프로젝트에서는 재료 가격과 이러한 구조를 구축하는 데 필요한 시간을 추가해야 하며, 조각을 후처리하는 데 필요한 시간과 도구도 고려해야 합니다.
때로는 슬라이싱 소프트웨어 내에서 개체의 방향을 변경하는 것만으로도 인쇄물에 불필요한 플라스틱의 필요성을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
불필요한 지지 구조를 피하는 또 다른 방법은 슬라이서가 지지대 도입을 시작하는 각도를 늘리는 것입니다. 프린터를 알고 있다면 지지대 없이 60도 오버행을 인쇄하여 얻을 수 있습니다(Cura는 일반적으로 45도에서 활성화).
채우기 밀도를 줄이면 더 많은 재료를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 인쇄가 훨씬 빨리 완료되므로 프린터 마모가 줄어들고 전력 소비가 줄어들고 시간당 출력이 늘어납니다.
디자인 내부를 완전히 비우면 재료를 절약할 수 있습니다. 그러나 사용하는 인쇄 재료는 선체 무결성을 유지하기 위해 최소 벽 두께가 필요하므로 주의해야 합니다.
채우기 밀도를 줄이는 경우와 마찬가지로 벽의 수를 줄이면 재료 사용량뿐만 아니라 처리 시간도 줄어듭니다.
구조적 무결성을 유지하고 제품의 강도와 품질을 높게 유지하기 위해 항상 채우기와 벽 수 감소 사이의 균형을 유지하도록 노력하십시오.
항상 품질과 강도를 무시하지 않으려고 더 빨리 인쇄하면 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 가장 많은 에너지를 소비하는 노즐과 베드가 뜨거워지는 시간도 줄일 수 있습니다.
베드 프린트 가열은 저항기 역할을 하는 긴 구리 트레이스에 의해 수행되기 때문에 온도가 높을수록 더 많은 전력 소비가 발생합니다. 보시다시피 이것은 조각의 최종 비용에 영향을 미칩니다.
그런 다음 접착에 문제가 없는 경우(주로 PLA로 작업)에만 베드 온도를 낮추는 것을 고려해야 합니다.
자신의 3d 프린터를 구입, 작동 및 유지 관리하는 데 관심이 없을 수도 있습니다. 이 경우 인쇄물을 아웃소싱하는 것을 고려할 수 있습니다!
시간을 절약하려는 경우 또는 평생에 한 번만 인쇄해야 하는 경우에 좋은 옵션이 될 수 있습니다. 아웃소싱은 또한 다른 방법으로는 거의 사용할 수 없는 산업용 프린터에 액세스할 수 있는 이점이 있습니다.
3D 프린팅 서비스는 우리가 이미 언급한 모든 비용 외에도 훨씬 더 비싼 산업용 프린터를 사용해야 하고 그 비용에 이윤을 추가해야 하기 때문에 정말 비쌀 수 있습니다.
그런 다음 재미로 인쇄하는 경우 장기적으로 3D 프린터를 구입하는 것이 최선의 선택입니다.
3D 프린팅
FDM 3D 프린터는 현재 다양한 빌드 볼륨으로 시판되고 있습니다. 베이스가 15 x 15 cm인 프린터에서 베이스가 50 x 50 cm인 프린터까지. 빌드 볼륨이 클수록 좋다는 일반적인 믿음이 있습니다. 이는 소형 프린터에서 인쇄할 수 있는 모든 것을 대형 프린터에서 인쇄할 수 있지만 그 반대는 불가능하다는 추론 때문입니다. 이것은 원칙적으로 정확하고 대용량 프린터가 작은 프린터보다 불리한 점이 없는 것처럼 보이지만 각각의 기술적 측면을 자세히 살펴보면 균형을 유리하게 기울일 수 있는 몇 가지 중요한 장단점이 드러날 것입니다
광경화성 수지의 3D 프린팅은 최근 몇 년 동안 FFF에 이어 두 번째로 인기 있는 3D 프린팅 기술로 자리를 잡아가고 있습니다. , 전문가 및 제작자 환경 모두에서. 이러한 붐은 두 가지 중요한 요인의 결과였습니다. . 한편으로는 수지 3D 프린터의 저렴한 비용 새로운 기술의 출현으로 인해 레진 프린터는 FFF와 동일한 가격대에 놓였습니다. 한편, 신소재의 등장 치과용, 가요성 및 엔지니어링 레진과 같은 기술 덕분에 이전에는 FDM 또는 SLS를 통해서만 실행 가능했던 레진 부품을 생산할 수 있게 되었습니다. 치과나 보석류 등