Wielki szum informacyjny wokół technologii przyrostowych (tzw. druku 3D) spowodował z jednej strony falę entuzjazmu, a z drugiej wprowadził wielu w stan zakłopotania. Okazuje się, że mimo rosnącej świadomości na temat możliwości i ograniczeń druku 3D, przedsiębiorstwa wciąż nie do końca wiedzą jak podejść do ewentualnej próby wdrożenia tych technologii w ich laboratoriach czy działach rozwoju. Dzisiaj postaram się wyjaśnić kilka kwestii, ułatwiając odpowiedź na pytanie: kiedy warto zlecić druk 3D, a kiedy warto zainwestować w drukarkę 3D?
Warto zacząć od tego, że technologie wytwarzania przyrostowego to bardzo rozległy obszar metod oraz materiałów. Za tym idzie również zróżnicowany stopień zaawansowania technologicznego oraz szeroki przedział cenowy usług jak i urządzeń realizujących proces druku 3D. Aby nie rozwlekać się nad wszystkimi technologiami i umożliwić zwięzłe zrozumienie przekazu, skupię się na technologiach pozwalających na budowę obiektów z tworzyw sztucznych. Wybór padł na tworzywa sztuczne, bo to właśnie one mają przeważający udział jeżeli chodzi o wykorzystanie w technologiach wytwarzania przyrostowego.
Powyższa grafika przedstawia uproszczony podział technologii wytwarzania przyrostowego z tworzyw sztucznych. Dla niektórych z Was to tylko przypomnienie, a dla innych to prosty drogowskaz do zgłębienia tematu. Aby przeczytać więcej o danych technologiach, zapraszamy do technologicznej części strony naszej firmy: https://3dl.tech/#onepage_technologie
Zapoznanie się z podstawami tych technologii pomoże lepiej zrozumieć pewne aspekty zawartych w artykule informacji.
Czy wszystko można wydrukować?
„Druk 3D daje nieograniczone i nieosiągalne do tej pory możliwości co do geometrii wytwarzanych elementów” – to parafraza przekazu kreowanego przez media na temat druku 3D. O ile druk 3D rzeczywiście otwiera całkowicie nowy rozdział w podejściu do wytwarzania prototypów jak i wytwarzania w ogóle, to każda z technologii ma swoje ograniczenia. Mogą to być ograniczenia związane z geometrią modelu, jego rozdzielczością, dokładnością odwzorowania szczegółów czy też maksymalnymi i minimalnymi wymiarami oraz tolerancjami wymiarowymi. Dodatkowo pojawia się kwestia anizotropii właściwości mechanicznych wydruków 3D,(w większości technologii) tj. zróżnicowanie poziomu przenoszonych obciążeń w zależności od kierunku ich działania. Powyższa cecha wynika z warstwowego charakteru procesu druku 3D gdzie najczęściej najsłabszym ogniwem jest siła wiązania między kolejnymi warstwami.
W każdej z technologii wykorzystywane są również różne materiały o odmiennych właściwościach termicznych, chemicznych i mechanicznych. Tak na przykład w technologiach FDM i SLS mamy głównie do czynienia z tworzywami termoplastycznymi, a w technologiach SLA, Polyjet, DLP czy CLIP z polimerami światłoutwardzalnymi. Z tego powodu, wybierając technologię druku 3D należy również dobrać odpowiedni materiał mając jednocześnie na uwadze wspomniane wcześniej ograniczenia danej technologii.
Ile kosztuje zlecenie druku 3D? – Tak, odpowiem na to pytanie!
Najczęstszym pytaniem na które odpowiada firma wykonująca usługi druku 3D to właśnie to tytuujące ten akapit. Jako firma świadcząca między innymi takie właśnie usługi spotykamy się z różnym stopniem zrozumienia złożoności wyceny druku 3D.
Generalnie klientów można podzielić na dwa typy. Tych którzy mniej więcej wiedzą jakiej technologii potrzebują i tych, którzy o druku 3D coś słyszeli i chcieliby sprawdzić ile to kosztuje. To właśnie ta druga grupa wymaga wymiany kilku wiadomości bądź dłuższej rozmowy w celu naprowadzenia na właściwe tory i pomocy w podjęciu decyzji co do zlecenia druku 3D. Czasami okazuje się, że to właśnie dla tej grupy druk 3D nie jest odpowiednim rozwiązaniem ich problemu, lub koszty takiej usługi nie spotykają się z oczekiwaniami potencjalnego klienta.
Wracając do sedna, pytanie „Ile to kosztuje?” nie jest rodem z tych na które można zadać w okolicznym warzywniaku kupując kilogram ziemniaków czy też szukając nowego laptopa lub samochodu. Najczęstszym nieporozumieniem w przypadku usług druku 3D jest mylenie ich z produktami. To właśnie konkretny produkt może mieć okreśoną cenę. Jednak druk 3D jest często na pograniczu usługi i produktu, bo koniec końców konkretny model wykonany w 3D jesteśmy w stanie wycenić w oparciu o kilka prostych informacji zapewnionych przez osobę składającą zapytanie. To właśnie podczas zbierania tych informacji ma również miejsce edukacja przyszłych klientów i budowanie świadomości rynku.
Druk 3D kosztuje X zł – takiej odpowiedzi zapewne oczekuje część z czytelników. Poniższa tabela przedstawia zakresy cen dla modelu obudowy o wymiarach gabarytowych 100 mm x 70 mm x 18 mm, w zależności od technologii. W celu uproszczenia przedstawionych cen pod uwagę została wzięta typowa, normalna jakość wykonania przykładowego modelu. Dla każdej z technologii założono 100% wypełnienie modelu (niektóre technologie pozwalają na sterowanie stopniem wypełnienia, a w innych istnieją sposoby na wykonanie skorupy modelu – same ściany zewnętrzne bez wypełnienia wewnętrznego). Wybrane do przykładowej wyceny materiały, również są podstawowymi dla danej technologii.
Jak widać ceny różnią się znacznie w zależności od technologii, a w samych technologiach zakres cen bywa bardzo szeroki. Z czego to wynika? Dogłębna analiza to temat na całkowicie osobny artykuł jednak postaram się któtko wyjaśnić podstawowe apekty tych rozbieżności.
W przypadku technologii SLS różnice w cenach zależą głównie od dostawcy usługi i nie ma tu określonego kryterium definiującego te rozbieżności. Na rynku jest kilku znaczących producentów maszyn do wytwarzania w technologii SLS. Jakość oraz parametry uzyskiwanych na tych maszynach elementów, w przypadku poliamidu, są zbliżone. Jest to znaczne uogólnienie i osoby znające temat mogą mieć obiekcje, co do tak macoszego potraktowania tematu, ale tak jak wspomniałem, głębsza analiza to osobna sprawa, nie nadająca się do tego artykułu.
Natomiast w przypadku technologii FDM mamy do czynienia z bardzo szeroką gamą urządzeń i ich możliwości. Zaczynając od urządzeń klasy desktop, na profesjonalnych systemach przemysłowych kończąc. W wielu przypadkach urządzenia z niższej półki cenowej próbują dorównać swoim starszym i znacznie droższym braciom, co z resztą jest osiąganlne. Dotyczy to jednak zazwyczaj podstawowego materiału ABS czy PLA (któro jest tworzywem bardzo łatwym w przetwarzaniu), gdzie tworzywo PLA było do niedawna domeną tanich „biurkowych” urządzeń. Ostatnio jego potencjał dostrzegł sam Stratasys (prekursor technologii FDM), który w swojej najnowszej linii urządzeń F123 dodaje możliwośc druku 3D z tego właśnie materiału.
To właśnie ten „urodzaj” urządzeń pracujących w technologii FDM wpływa na spore różnice cenowe w zakresie usług. O ile tanie drukarki 3D z tej rodziny są w przypadku podstawowych materiałów (ABS, ASA, PLA, PET-G, HIPS…) w stanie konkurować jakością czy parametrami w przypadku mniej skomplikowanych modeli, to próba budowy elementów bardzo skomplikowanych, dużych gabarytowo lub wykonanych z trudnych w przetwarzaniu materiałów (PC-ABS, ULTEM, PA(poliamid), PC, inne mat. inżynierskie) jest już bardzo utrudniona lub wręcz niemożliwa w przeciwieństwie do systemów klasy przemysłowej. Przyczynami są m.in. potrzeba wspierania dodatkowym materiałem podporowym skomplikownanych geometrii czy wymagana stała kontrola temperatury komory roboczej – co najczęściej nie jest zapewniane przez maszyny z najniższej półki cenowej.
Warto wspomnieć, że przykładowy model będący przedmiotem wyceny, nie musi w przypadku technologii FDM być w 100% wypełniony materiałem. Często do zastosowań prototypowych wystarczy odpowiedniej grubości skorupa zewnętrzna z wypełnieniem ustanowionym na poziomie 20% – 90%. To często znacznie obniża ilość zużytego materiału, czas budowy obiektu i co za tym idzie koszt jego wykonania.
W technologiach SLA czy PolyJet/MJP największym czynnikiem definiującym koszt wykonania elementu jest przede wszystkim koszt materiału i czas pracy maszyny, tak jak to miało miejsce w przypadku technologii FDM. Należy dodać, że proces ostatecznego wykańczania elementów wykonanych w technologii SLA jest bardzo często czasochłonny, co znacznie zwiększa koszty związane z wykonaniem obiektu.
Podsumowując kwestię związaną z kosztami druku 3D w wybranych technologiach, chcę podkreślić, że starałem się ująć zakres cenowy dający ogólne pojęcie. Tak samo jak w przypadku technologii obróbki skrawaniem na wycenę ma tu wpływ wiele czynników, gdzie głównym z nich jest czas i materiał. Mowa tu zarówno o czasie pracy operatora, maszyny czy też osób odpowiedzialnych za wykończenie/oczyszczenie modeli po druku 3D.
Ile kosztuje drukarka 3D?
Stopień trudności odpowiedzi na to pytanie można porównac do odpowiedzi na pytanie „Ile koszuje samochód?”. W przypadku samochodu możemy tu mówić zarówno o pojeździe klasy Tata Nano jak i samochodzie ciężarowym takim jak np. Mercedes Actros. Zarówno Nano jak i Actros to samochody…. i na tym kończą się ich podobieństwa, bo każdy z nich ma całkowicie inne przeznaczenie i możliwości.
Bardzo podobnie jest z urządzeniami służącymi do wytwarzania przyrostowego czyli potocznie przyjętego druku 3D. Jak pokazuje przedstawiony na początku artykułu schemat, podział technologii a co za tym idzie urządzeń do druku 3D jest bardzo rozbudowany. Kontynuując założenie z poprzedniej części artykułu skupimy się na najbardziej popularnych technologiach wytwarzania przyrostowego z termoplastycznych i światłoczułych tworzyw sztucznych.
Jak widać stopień zróżnicowania cen drukarek 3D jest bardzo duży. Składa się na to bardzo wiele czynników, do których należą m.in: technologia w jakiej pracuje urządzenie, przestrzeń komory roboczej urządzenia, rodzaj materiałów z jakich urządzenie buduje elementy, jakość i powtarzalność wytwarzanych elementów, stopień automatyzacji i łatwość obsługi urządzenia, renoma marki producenta, jakość serwisu urządzeń, niezawodność urządzenia i wiele innych. Dla jasności, nie brane są tu pod uwagę urządzenia klasy RepRap (dotczy to głównie technologii FDM), czyli tak zwanych „druciaków” czy też „składaków” nie mających nic wspólnego z maszynami produkcyjnymi.
Kiedy warto zlecić druk 3D, a kiedy warto zainwestować w drukarkę 3D?
Przyznam, że osobie nie mającej wcześniej kontaktu z drukiem 3D, ciężko odnaleźć się w zróżnicowanym i wciąż zmieniającym się obszarze wytwarzania przyrostowego. Szczególnie w ostatnich latach zrobiło się bardzo głośno na ten temat, a media zrobiły w tym okresie sporo „złej prasy” budując często obraz druku 3D jako magicznej technologii wytwarzania. Z drugiej strony spowodowało to bardzo duże zainteresowanie tematem i chcąc nie chcąc przyspieszenie rozwoju tych technologii. Ci, którzy naiwnie dali się złapać na magiczne możliwości druku 3D podzielili się na dwie grupy. Pierwsza z nich wciąż nie jest świadoma rzeczywistych możliwości i ograniczeń druku 3D, w czym nie ma nic złego – te osoby nie będą nigdy korzystać z druku 3D, który rzeczywiście jest w pewien sposób „magiczny”. Druga grupa to osoby, które dzięki rosnącej popularności druku 3D zaczynają nim się mniej lub bardziej interesować i integrować go z działalnością oraz rozwojem swojego biznesu.
Jeżeli nie posiadasz jeszcze wystarczającej wiedzy na temat technologii przyrostowych i zastanawiasz się nad odpowiedzią na pytanie tego artykułu to najrozsądniejszą drogą może okazać się skorzystanie z usług druku 3D. Dzięki rozmowie ze specjalistami z tego obszaru określisz swoje wymagania co do budowanych prototypów/obiektów i otrzymasz model fizyczny, który pokaże Ci możliwości druku 3D dopasowany do Twojego konkretnego zastosowania. Jeżeli druk 3D okaże się trafionym rozwiązaniem obniżającym koszty wdrażania nowych produktów i rozwiązań w Twojej firmie to możesz kontynuować zlecanie druku 3D w firmie zewnętrznej.
W przypadku gdy zapotrzebowanie na druk 3D osiągnie w Twojej firmie wysoki poziom, możesz przeprowadzić rachunek ekonomiczny i zastanowić się nad możliwością zakupu urządzenia oraz przygotowaniem pracowni wytwarzania przyrostowego. Takie rozwiązanie może dodatkowo skrócić czasy budowania kolejnych prototypów i rozwoju Twoich produktów oraz wdrażania nowych rozwiązań.
Potrzebujesz porady i pomocy we wdrożeniu druku 3D w Twoim biznesie?
Firma 3dl.tech zajmuje się projektowaniem CAD, drukiem 3D oraz sprzedażą maszyn do druku 3D takich marek jak Ultimaker, Zortrax, Fromlabs oraz HBOT 3D. W celu zapoznania się z naszą ofertą drukarek 3D odwiedź nasz sklep pod adresem sklep.3dl.tech. Jeżeli chcesz zapoznać się z możliwościami druku 3D to zapraszamy do kontaktu. Zespół naszych inżynierów dzięki wieloletniemu doświadczeniu w technologiach wytwarzania przyrostowego, pomoże Ci znaleźć optymalne rozwiązanie w zakresie druku 3D oraz wdrożenia tych technologii w Twoim biznesie.