计算：3D 打印零件的实际成本是多少？

1。简介：单位成本的真相

问题“这个组件在 3D 打印中要花多少钱？”经常回答错误。许多买家将 CAD 模型的重量乘以每公斤金属粉末的价格。这个计算是致命的。

激光粉末床打印 (PBF) 中的单位成本 (CPP) 是一个复杂的方程式，其中原材料通常占最小比例。本白皮书详细分析了增材制造的真正成本驱动因素。

2。机器小时率（折旧）

工业金属 3D 打印机的成本在 40 万至 200 万欧元之间。

• 折旧：这些机器通常必须在 5 年内摊销。较长的期限会降低小时费率。一台三班倒 (24/7) 运行的机器比只在白天打印的机器要经济得多。
• 维护和磨损：更换过滤器、更换昂贵的涂布机唇部（涂布机刀片）以及定期校准光学器件（振镜扫描仪）会导致高昂的固定成本。
• 结果：多激光系统的典型机器每小时费率通常在 80 到 150 欧元之间。一个组件的打印时间为 40 小时，这是绝对主导的成本因素（3,200 欧元 - 6,000 欧元）。

3。材料成本：不仅仅是组件重量

金属粉末的价格（例如 5 级钛为 150 欧元/公斤，不锈钢为 50 欧元/公斤）只是故事的一半。

• 支撑结构：打印支撑件以将组件固定到板上并散热。它们由同样昂贵的粉末组成，最终在打印后作为废料被扔进垃圾桶。对于设计不佳的组件，支撑件可能占总重量的 30%。
• 粉末降解：建筑空间中未熔化的粉末被回收。但是：每次对粉末进行筛分时，粒度分布变化很小，并且会吸收氧气（尤其是钛）。 10 到 20 个周期后，“旧”粉末通常必须用新鲜（“原始”）粉末按比例更新（刷新率）。必须考虑到这种损失。

4。操作材料：氩气和电

功率为 1,000 瓦的激光器需要从插座提供多倍的电力（冷却（冷却器）、控制技术、循环泵）。

• 保护气体：打印机不断用氩气冲洗腔室，以保持氧值低于 0.1%。大型机器每分钟消耗许多升的高纯度氩气。对于 5 天的打印作业，这总计达数百欧元。

5。隐藏的怪物：后处理

组件已打印。现在手动（或昂贵的自动化）操作开始：

1. 除粉：通常需要几个小时的手工工作。
2. 热处理（消除应力）：外部真空炉也会消耗机器时间和能源。
3. 分离：将组件从昂贵的施工平台上进行线腐蚀 (EDM)。 （施工平台本身必须再次铣平 - 另一个成本因素！）。
4. 数控后处理：功能表面必须在单独的 5 轴机床上重新铣削。这台机器的小时费率很高。

6。无损检测（QA）

如果行业（航空航天/医药）需要对每个组件进行 CT 扫描，则测试实验室的扫描费用通常为每个组件 200 至 500 欧元。这可能会使小组件的价格翻倍。

7。结论：通过打包和 DfAM 节省 ROI

如何使 3D 打印变得经济？通过嵌套/包装（在构建平台上填充尽可能多的组件，如果流程允许，甚至可以在 Z 轴上相互堆叠），每个构建作业的固定成本（设置时间、吹扫气体）可以分摊到更多组件上。

此外，增材制造设计 (DfAM) 是强制性的。通过拓扑优化消除的每一克体积都可以直接节省机器时间和材料，并以指数方式降低每个零件的成本。