Custos de impressão 3D:como manter os preços baixos e maximizar o valor

A impressão 3D é a opção mais econômica e como você pode manter seus custos baixos? Explore todos os fatores que determinam o preço da impressão 3D, incluindo como reduzir o custo de impressão de suas peças personalizadas.

Impressão 3D:cálculo de custos e equilíbrio de valor 

A impressão 3D costuma ser a maneira mais rápida e econômica de produzir peças para prototipagem e uma gama crescente de aplicações de uso final. Vários fatores determinam o custo da impressão 3D de peças personalizadas, incluindo os materiais necessários, o tempo de produção por peça e o tipo de impressora que você deseja usar. 

Em geral, os plásticos são mais baratos que os metais, as peças mais pequenas utilizam menos material e as peças mais simples ou menos robustas podem ser impressas utilizando tecnologias mais económicas. 

Se você escolher entre os diversos processos e materiais de impressão 3D disponíveis, deverá considerar fatores como precisão dimensional, acabamento superficial e requisitos de pós-processamento. Todos esses fatores influenciarão o custo final da sua peça.  

Em última análise, as flutuações nos custos dos materiais, entre outros elementos da cadeia de abastecimento, tornam difícil prever o preço das peças impressas em 3D. Este artigo aborda os principais fatores que afetam o preço das peças, enquanto a plataforma Protolabs Network oferece uma maneira rápida e precisa de estimar o custo das peças que você deseja construir.

O que afeta o preço da impressão 3D?

Existem muitos fatores que afetarão o custo final das peças impressas em 3D. Estes são alguns dos fatores mais importantes:

• 
  Materiais:Cada tecnologia de impressão 3D vem com seu próprio conjunto de materiais poliméricos. Carretéis de filamento para FDM (modelagem de deposição fundida) tendem a ser relativamente baratos, enquanto a resina SLA e os pós SLS e MJF são, em geral, mais caros. A quantidade de material necessária para imprimir a peça afetará diretamente o preço – isto é especialmente importante ao imprimir com FDM, que muitas vezes requer estruturas de suporte. 
  
• 
  Volume da peça:Peças maiores requerem mais material e mais espaço na máquina e demoram mais para serem produzidas. Esses aumentos nos materiais e no tempo de produção, por sua vez, aumentam o custo. 
  
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  Pós-processamento:Depois de terminar a impressão de uma peça, pode ser necessário trabalho manual adicional para concluir o componente. Esses métodos de acabamento incluem remoção de suporte ou pó, limpeza, lixamento e outros tipos de pós-processamento, que agregam ao preço final da peça. 
  
• 
  Custos de equipamento:Esses custos incluem tempo de instalação e configuração, custos operacionais, manutenção periódica de máquinas e mais manutenção ad-hoc. Você provavelmente incorrerá nesses custos, independentemente do tipo de tecnologia de fabricação que estiver usando. 
  

Um dos principais fatores que mantêm a impressão 3D como uma opção econômica para muitas aplicações é o baixo custo de configuração da tecnologia. Isso torna a impressão 3D ideal para números menores de peças, embora se torne competitiva em termos de preço em comparação com a usinagem CNC e a moldagem por injeção quando você tem tiragens de produção maiores.

Quanto custam os materiais de impressão 3D?

A impressão 3D usa uma grande variedade de materiais para construir peças, e cada tecnologia exclusiva de impressão 3D é compatível com diferentes materiais. Em geral, a impressão 3D de peças metálicas é mais cara do que a utilização de polímeros, embora os compósitos sejam geralmente mais caros que os metais – outros fatores podem apresentar o cenário inverso em casos específicos. 

Nesta seção, compararemos os custos de muitos materiais comuns de impressão 3D. Você pode encontrar uma visão geral mais detalhada das propriedades e preços dos materiais em nosso Índice de Materiais.

Plásticos

Você pode dividir os plásticos de impressão 3D em duas categorias:termoplásticos e termofixos. Os termoplásticos reagem ao calor e podem ser derretidos, tornando-os o material mais comum para processos de extrusão de materiais. As resinas poliméricas termofixas, por outro lado, são curadas por luz UV e são ideais para impressão de peças para prototipagem.
Material Descrição Comparação de custos PLA Alta rigidez, bons detalhes, acessível. $ Resina Alto detalhe e superfície lisa, prototipagem semelhante a molde de injeção. $$ Plástico ABS Commodity, propriedades mecânicas e térmicas aprimoradas em comparação ao PLA. $ Nylon Utilizado para substituição de peças funcionais moldadas por injeção, boa resistência química. $$ PETG Bom para peças mecânicas com alta resistência ao impacto e flexibilidade. Esterilizável. $ Material semelhante a borracha TPU, adequado para tubos, alças, vedações e juntas. $ Estabilidade UV ASA e alta resistência química, material preferido para aplicações externas. $$$ PEI Plástico de engenharia, aplicações de alto desempenho, retardante de fogo. $$$ PC Termoplástico industrial com alta precisão, durabilidade e alta resistência. $ PEEK Excelentes propriedades mecânicas, resistente ao calor e ao desgaste, bom substituto para alguns metais na relação resistência-peso. $$$

Metais

O aço inoxidável e o alumínio são os metais mais comuns para impressão 3D, enquanto o titânio e as ligas de cobre são ideais para aplicações mais especializadas. É importante observar que embora a impressão 3D com metal resulte em peças duráveis, o custo tende a ser muito maior do que o uso de materiais poliméricos.
Material Descrição Comparação de custos Aço inoxidável Alta resistência à tração, temperatura e resistência à corrosão. $$$$$ Alumínio Alta usinabilidade e ductilidade, boa relação resistência-peso. $$$$

Compostos

Materiais compósitos como fibra de carbono, Kevlar e fios de fibra de vidro estão na vanguarda da inovação em impressão 3D. Eles tendem a ter excelentes relações resistência-peso e geralmente são mais fortes que o alumínio. Os compósitos para impressão 3D são comuns em indústrias como a aeroespacial, tecnologia médica, energias renováveis ​​e automóvel de alto desempenho, onde a redução de peso é mais importante do que a redução de custos.

No entanto, os materiais compósitos podem custar de 8 a 12 vezes mais que outros plásticos e de 2 a 5 vezes mais que os metais. Dependendo da aplicação, é possível compensar o custo mais elevado dos compósitos se utilizar um projeto mais simples que exija menos material para atingir a mesma integridade estrutural. Você também pode considerar uma abordagem híbrida, combinando compósitos com metais e plásticos para determinadas peças.

Quanto custa cada processo de impressão 3D?

Cada processo e tecnologia de impressão 3D tem seus próprios custos exclusivos de materiais e equipamentos. Vamos comparar as principais tecnologias que oferecemos na Rede Protolabs.

FDM (modelagem de deposição fundida)

A prototipagem FDM é a opção de impressão 3D mais econômica para geometrias de peças simples e tiragens de produção menores. De todos os processos oferecidos, o FDM tem o custo de material base mais baixo, embora, à medida que as peças se tornam mais complexas, você possa precisar de estruturas de suporte adicionais, tempos de pós-processamento mais elevados e mais intervenção humana. Todos estes factores aumentam o custo do FDM.

O que há de único neste processo é que as máquinas FDM, ao contrário de outras tecnologias aditivas, não imprimem objetos sólidos. Em vez disso, eles usam uma estrutura de grade interna para minimizar os requisitos de materiais. Este preenchimento é definido por uma porcentagem. É comum imprimir com preenchimento de 25%, embora 50% e 75% aumentem a resistência relativa do objeto. A impressão com 100% de preenchimento resulta em um objeto completamente sólido, o que é mais raro para FDM. 

É importante observar que diferenciamos entre FDM de prototipagem (desktop) e FDM industrial. A Industrial FDM utiliza máquinas de última geração que podem imprimir materiais de nível industrial com alta resistência e resistência a altas temperaturas. Esta forma de impressão FDM é muito mais cara do que a sua contraparte de prototipagem.

SLA (estereolitografia)

Parte da família de fotopolimerização de cuba, o SLA pode produzir geometrias mais complexas e lotes de maior volume do que o FDM. Para plásticos, o SLA tem os custos gerais de material mais elevados em comparação com outras tecnologias, embora os custos de pós-processamento sejam muito mais administráveis. SLA tem o menor tempo de preparação de peças e, graças à excelente qualidade superficial das peças impressas em SLA, reduz custos de pós-processamento. 

O SLA está disponível em aplicações de prototipagem (desktop) e industriais, dependendo de seus requisitos específicos de peças personalizadas. 

SLS (sinterização seletiva a laser) 

A tecnologia de fusão em leito de pó SLS tende a ter o menor custo geral para peças com geometrias complexas, lotes de maior volume e acabamentos de peças de alta qualidade. 

Os custos do material base para SLS são normalmente mais elevados do que outros processos de impressão 3D, embora não sejam necessárias estruturas de suporte. Além disso, você pode reutilizar materiais básicos, o que minimiza o desperdício. Ambos os fatores tendem a reduzir os custos gerais de material. 

Em termos de custos de equipamento, o SLS envolve tempos de preparação e manutenção mais longos entre lotes para manusear os materiais em pó. A falta de estruturas de apoio também reduz o pós-processamento, o que por sua vez reduz custos.

MJF (Multi Jet Fusion)

MJF, também uma tecnologia de fusão em leito de pó, rivaliza com o SLS em termos de custo mais baixo para alcançar complexidade impressionante e acabamentos de alta qualidade. Imprimir com MJF também significa que você pode reutilizar materiais básicos e eliminar a necessidade de estruturas de suporte. 

Ao contrário do SLS, no entanto, a velocidade de impressão do MJF é determinada apenas pela altura Z da sua peça. A velocidade de uma máquina SLS tem uma relação linear com o volume do material. A maioria dos materiais MJF acabará custando mais do que outros polímeros de impressão 3D, mas o fato de você poder reutilizar continuamente os materiais economizará dinheiro por peça durante toda a produção.

Como o design afeta os custos de impressão 3D?

As decisões de design têm um impacto direto no custo geral da sua peça personalizada. Durante o processo de design, você deve considerar a quantidade de material que gostaria de usar, se precisará de estruturas de suporte e qual pós-processamento será necessário. 

Vejamos as principais considerações de design que afetarão o custo final de suas peças personalizadas.

Volume da parte

O volume total da sua peça afetará significativamente o custo de impressão. Reduções incrementais no tamanho da peça podem, na verdade, reduzir bastante o custo. 

Estruturas de apoio

A impressão de estruturas de suporte requer materiais extras, o que aumenta rapidamente o custo de qualquer componente impresso em 3D. É importante lembrar o preço adicional que acompanha as estruturas de suporte ao escolher a tecnologia de fabricação certa. 

O FDM, por exemplo, é geralmente o processo de impressão 3D mais barato disponível, até que você comece a produzir peças complexas que precisam de estruturas de suporte para serem impressas corretamente. SLS e MJF têm um custo base mais alto que o FDM, mas como tecnologias de fusão em leito de pó, você não precisa pensar no custo extra de estruturas de suporte com esses processos. 

Geometria da peça

A maneira como você projeta a geometria da sua peça determina a quantidade de material e estruturas de suporte necessárias quando chegar a hora de imprimir a peça em 3D. Para reduzir os custos de geometria, você pode dividir o modelo da peça em vários componentes, reduzir o comprimento ou o ângulo dos balanços e reorientar o modelo na base de impressão para minimizar as estruturas de suporte.

Principais dicas de design para impressão 3D

Aqui estão várias dicas e truques essenciais de design que ajudarão a reduzir o custo da impressão 3D e garantir que seus projetos se traduzam em componentes impressos em 3D impecáveis. 

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  Use transições graduais entre superfícies que fazem fronteira entre si
  
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  Certifique-se de que não há diferenças significativas na seção transversal e no volume da sua peça
  
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  Opte por cantos mais arredondados, pois cantos vivos podem criar tensão residual na peça de trabalho
  
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  Evite empenamento ou empenamento removendo paredes finas e sem suporte (especialmente se forem desnecessariamente altas)
  
• 
  Achate ângulos rasos em superfícies para evitar degraus
  
• 
  Projete para análise de capacidade de fabricação o mais cedo possível
  

Evite tolerância excessiva em suas peças, pois isso leva à impressão com camadas mais finas e requisitos extras de usinagem secundária

A redução dos modelos 3D afeta os custos?

Se produzir seu modelo em escala não for crucial – por exemplo, se você estiver produzindo um protótipo visual – você pode imprimir em 3D uma peça menor ou um conjunto de peças para reduzir significativamente seus custos de fabricação. 

É essencial lembrar que pensamos em três dimensões. Um cubo de 10x10x10 cm tem o dobro do volume de um cubo de 8x8x8 cm, portanto, mesmo uma pequena redução no tamanho do seu modelo pode significar ter que usar muito menos material para produzir uma peça que ainda cumpra a função desejada. 

Uma forma de dimensionar seu modelo 3D é usar o software gratuito Netfabb. Veja como:

• 
  Passo 1:Baixe e instale a versão gratuita do Netfabb.
  
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  Passo 2:Abra seu modelo, clique no botão “Escala de peça” na barra de menu e ajuste o tamanho do seu modelo. O software usa a unidade milimétrica por padrão, mas você pode alterar isso nas configurações. 
  
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  Etapa 3:salve seu modelo em escala indo para o canto superior esquerdo da interface do usuário e navegando em Peça> Exportar peça> como STL (binário). 
  

Passo 4:Carregue seu projeto na plataforma da Protolabs Network para impressão 3D. Lembre-se de especificar as mesmas unidades usadas no Netfabb.

Você também pode assistir a este vídeo sobre como dimensionar um modelo 3D no Netfabb.

Posso reduzir meus custos esvaziando meu modelo 3D?

Esvaziar sua peça na fase de projeto é uma forma eficaz de reduzir substancialmente os custos de impressão 3D. 

Embora as impressoras FDM produzam peças semi-ocas com uma estrutura de preenchimento interno por padrão, outras tecnologias de impressão 3D como SLA, SLS e MJF podem produzir peças 100% sólidas, a menos que o modelo original já seja oco. Se sua peça não precisa ser totalmente sólida, recomendamos esvaziar seu modelo CAD 3D. 

É claro que esta recomendação se aplica apenas a tecnologias à base de pó e vem com uma ponta de design extra para adicionar orifícios de escape para que materiais não fundidos possam ser removidos após a impressão. Se você esvaziar seu projeto para SLA, pode ser um desafio remover a resina quando a peça estiver completa. 

Aqui está um guia passo a passo para esvaziar seu modelo usando o software Meshmixer gratuito.

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  Passo 1:Baixe e instale o Meshmixer.
  
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  Passo 2:Abra seu modelo e clique em Editar> Oco e selecione a espessura da parede. Use paredes de 2 mm de espessura como limite inferior seguro para todos os processos de impressão 3D. 
  
• 
  Etapa 3:adicione orifícios de escape ao seu modelo para remover o excesso de material após a impressão. Clique duas vezes na superfície do seu modelo no Meshmixer para adicioná-los. Recomendamos adicionar furos de escape em locais que normalmente não são visíveis durante o uso de sua peça. Se estiver imprimindo com SLS, certifique-se de adicionar 2 ou mais furos com diâmetro de pelo menos 5 mm. 
  
• 
  Passo 4:Clique em Aceitar e exporte seu modelo como um arquivo STL. 
  

Você também pode assistir a este vídeo sobre como esvaziar seu modelo usando o Meshmixer. Como você verá, alguns minutos de edição de um arquivo CAD podem impactar significativamente o custo final da impressão 3D de peças personalizadas.

Como eliminar a necessidade de estruturas de apoio?

A impressão 3D FDM geralmente requer estruturas de suporte para imprimir peças com saliências. Isto leva a mais materiais e pós-processamento adicional para remover as estruturas de suporte e suavizar a superfície da peça. Eliminar a necessidade de estruturas de suporte é uma forma viável de reduzir o custo do FDM. 

Recomendamos duas opções para eliminar a necessidade de estruturas de suporte no seu projeto FDM. 

Ângulos de saliência 

A primeira opção é projetar sua peça com ângulos de balanço superiores a 45 graus. 

Para se aprofundar nas estruturas de suporte em FDM e outros métodos de impressão 3D, confira este artigo. Você também pode encontrar nossas diretrizes completas de design para FDM aqui. 

Dividindo seu modelo

A segunda opção é dividir seu modelo em duas ou mais partes que não necessitam de estruturas de suporte. Você pode montar essas peças após a conclusão da impressão 3D. 

Aqui está um breve tutorial sobre como fazer isso no Netfabb:

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  Passo 1:Baixe e instale a versão gratuita do Netfabb. 
  
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  Passo 2:Abra seu modelo no Netfabb. Selecione o campo “Cortes” e especifique o local e o ângulo onde deseja dividir a peça. Certifique-se de que cada componente tenha uma superfície plana para ser usada como base para impressão. 
  
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  Passo 3:Quando estiver satisfeito com o posicionamento, clique em “Executar Corte” e exporte seu arquivo para STL. 
  

Você também pode assistir a este vídeo sobre como dividir seu modelo para FDM no Netfabb.

Qual é o valor da impressão 3D? 

Embora existam muitos custos extras a serem observados durante todo o processo de impressão 3D, no geral, o valor obtido com essa tecnologia de fabricação aditiva supera em muito o preço inesperadamente alto. 

A impressão 3D tem o incrível potencial de reduzir o número de peças, produzir peças mais leves e estruturalmente mais sólidas e reduzir o custo de montagem. Usar a impressão 3D para fabricar peças significa obter acesso a recursos de peças que são impossíveis ou muito mais desafiadores de serem alcançados com métodos tradicionais. 

Além disso, é fundamental lembrar que a impressão 3D não envolve acessórios, moldes e diversos tipos de ferramentas. Isso equilibra os custos extras que você viu até agora. O mais importante é considerar o valor geral que você obtém com a impressão 3D, o que é incrivelmente impressionante para uma lista crescente de aplicações e setores. Alguns custos extras associados à impressão 3D agora podem reduzir os custos de fabricação no longo prazo e deixar você com mais liberdade de design e peças melhores.

Perguntas frequentes

Quão cara é a impressão 3D?

A impressão 3D é geralmente mais barata do que outras tecnologias de fabricação para prototipagem rápida e certas aplicações de produção de uso final. FDM é a opção mais econômica, a menos que você precise de muitas estruturas de suporte, enquanto SLS e MJF oferecem o melhor valor para uma ampla gama de usos. 

Como você pode reduzir os custos de impressão 3D?

Há muitas maneiras de reduzir os custos de impressão 3D, especialmente na fase de design. Maneiras eficazes de reduzir o preço da impressão 3D incluem esvaziar seu modelo, dividi-lo para evitar estrutura de suporte desnecessária, reduzi-lo para fins de prototipagem e evitar saliências.

O que afeta o custo da impressão 3D?

Muitos fatores influenciam o custo final das peças de impressão 3D. O tamanho do seu modelo, quanto material você precisa usar, qual tecnologia você escolhe para fabricar suas peças, se você precisa de estruturas de suporte e pós-processamento e acabamento e muitos outros elementos estão entre os pontos importantes a serem considerados.

Como posso calcular os custos de impressão 3D?

Muitas das informações sobre custos de processos e materiais estão facilmente disponíveis no site da Protolabs Network e na web, mas a maneira mais fácil de calcular seus custos de impressão 3D é acessar nosso construtor de cotações para testar diferentes iterações de seu modelo CAD.

Quanto custa uma impressora 3D?

Existem muitos tipos diferentes de impressoras 3D para desktop, prototipagem e outras aplicações industriais. A maioria das máquinas amadoras custará entre 300 e 500 euros, enquanto as impressoras 3D profissionais variam de preço entre 1.500 e 20.000 euros. As impressoras 3D concebidas para utilização empresarial e industrial podem custar quase 100.000 euros.

A impressão 3D é mais cara que a moldagem por injeção?

Embora a impressão 3D tenda a ser econômica em muitos casos, a moldagem por injeção custará menos se você estiver produzindo mais de 100 peças. Quanto mais peças você fabricar por molde, melhor será o valor obtido pela moldagem por injeção. No entanto, SLS e MJF estão começando a dar à moldagem por injeção uma corrida pelo seu dinheiro no que diz respeito ao valor geral, especialmente porque as técnicas de fusão à base de pó não envolvem ferramentas.

A impressão 3D é mais cara que a usinagem CNC?

A resposta a esta pergunta depende muito se você está fabricando para prototipagem ou para fins de peça final. A impressão 3D é, em média, mais barata do que a usinagem CNC, especialmente em pequenos volumes, embora, quando você começar a exigir tiragens de mais de 100 peças, o CNC possa começar a parecer a tecnologia mais econômica.

A impressão 3D é mais rápida que a fabricação tradicional?

Absolutamente. A impressão 3D é uma tecnologia de fabricação digital, o que significa que os prazos de entrega e as verificações de DFM são significativamente mais rápidos. 

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