Цена 3д печати, и как самостоятельно рассчитать стоимость 3д печати

Несмотря на рост популярности 3д печати, расчёт цены услуги по 3д-печати думаю для многих остаётся загадкой. В этом посте я постараюсь (на базе личного опыта) показать простой способ расчёта примерной стоимости 3д печати, на примере бесплатной программы для 3д печати — Cura (для этого наличие 3д принтера совсем не обязательно). Так же приведу примерные параметры, которые включаются в конечную цену, за которую предлагается услуга 3д печати.

Предположим, вы где-либо нашли (или создали сами) интересную модель для 3д печати, теперь вы хотите определиться приблизительно с её стоимостью (в зависимости от размера и т.п.) — то есть оценить сколько потребуется пластика и сколько времени займёт печать.

Основной расходный материал при 3д печати, это очевидно сам пластик, поэтому самой первой составляющей стоимости напечатанной модели является её вес. В программе Cura — вес потраченного пластика рассчитывается автоматически.

Установка программы

Cura — это программа созданная разработчиками 3д принтера Ultimaker, она бесплатна и open-source, архитектурно состоит из Python GUI, и CuraEngine — первая представляет собой GUI интерфейс, а вторая служит для перевода 3д модели в GCode команды для 3д принтера (по сути ЧПУ станок).

Cura может работать с любым RepRap совместимым 3д-принтером (не только с Ultimaker). Так же поддерживает расширение посредством плагинов написанных на Python.

Для установки Cura вам необходимо скачать её с официального сайта — http://software.ultimaker.com/. Текущая версия 14.06 доступна для Win, Mac, Linux.

При установке будет запрошен пусть куда устанавливать программу, и поддерживаемые форматы (по умолчанию STL — можно оставить).

В конце установки будет предложено установить драйвер Arduino (Device Driver) можно не устанавливать.

Настройка принтера

При первом запуске Cura попросит выставить модель 3д принтера. Как правило это характеристики рабочей зоны печати (ширина, глубина, высота), количество сопел, подогрев подложки:

Так как мы не будем 3д-печатать, а только просматривать — то можно оставить по-умолчанию выбранный Ultimaker2 принтер, а вот галочку о посылке анонимной информации об использования — можно сбросить, если нет желания об анонимной активности ПО.

Интерфейс

После будет стартовано само приложение, вот так оно выглядит по-умолчанию:

Слева отображаются настройки печати, справа — рабочая зона печати, где по-умолчанию находится моделька символ Ultimaker принтер.

Загрузка модели

Если вы хотите выбрать другую модель — то можно выделив текущую модель мышкой — нажав Del — удалить, и для загрузки модели нам необходимо открыть файл в формате STL — «File/Load model file…».

После этого модель появится на рабочем поле.

Параметры печати

У 3д печати есть следующие параметры, которые влияют на качество, вес напечатанной модельки и на скорость печати:

• диаметр сопла
• скорость передвижения печатающей головки
• толщина слоя (горизонтального)
• процент заполнения
• толщина стенок
• поддержки

Диаметр сопла — как правило от 0.1мм до 0.5мм, будем считать что у нас установлено 0.3мм.

Скорость передвижения печатающей головки — этот показатель влияет на скорость и качество печати — чем быстрее передвижение головки — тем хуже может получиться печать, чем медленнее тем лучше, но и тем дольше печать — можно оставить 40 мм/с.

Толщина слоя — каждая модель печатается послойно снизу вверх, в зависимости от точности принтера толщина может меняться от 0.05мм до 0.3мм, на практике 0.2мм — вполне достаточно (уменьшение толщины слоя — увеличивает время печати)

Процент заполнения — печатаемая фигура не заполняется на 100% пластиком — как правило в этом нет необходимости, вместо этого она заполняется структурой на подобии сот, и можно указать процент заполнения — вполне нормально 20%. Чем больше заполнение — тем больше расход пластика и увеличение времени печати.

Толщина стенок — 3д модель не содержит в себе информации о толщине стенки — есть информация только о форме, поэтому необходимо указать какой толщины мы хотим сделать стенки (верхнюю, нижнюю и боковые) — это влияет на прочность модели.

Поддержки — это технический элемент — с помощью которого печатаются «навесные» конструкции, после печати они убираются — это влияет на расход пластика и на продолжительность печати — для наших задач оценки — надо включить этот параметр.

Вот пример поддержки (саппортов), при печати Лисы:

Кроме этих параметров — есть ещё дополнительные настройки «тюнинг», но мы их касаться не будем.

Так же отметим (на будущее) — что важным является температура экструдера, и температура подложки — эти параметры не влияют на скорость печати и на расход пластика, но прямым образом влияют на сам факт печати фигуры — т.к. для разных типов пластика (ABS или PLA) — параметры различаются, и выбрав не тот температурный режим — можно либо не напечатать фигуру вообще, либо «забить» головку экструдера. Но для наших текущих задач предварительной оценки (без 3д печати) — эти параметры не важны.

Но сам пластик, из которого будет напечатана модель — имеет значение, т.к. PLA пластик дороже ABS.

Выставим эти настройки — для настройки толщины сопла перейдём во вкладку Advanced.

И выставим 0.3мм на сопло, и 0.22мм на первый слой (для лучшего прилипания):

Далее на вкладке Basic, выставим толщину слоя 0.2мм, толщину боковых стенок 0.6мм (=диаметр сопла * 2), толщину верхних/нижних стенок 0.4мм (два слоя), процент заполнения 20%, скорость печати 40мм/с, так же выставим суппорт — «Touching buildplate», примерно будет выглядеть так:

Настройка модели

По умолчанию Cura автоматически размещает модель в рабочей зоне, и размеры её точно соответствуют тем что были заданы в STL файле.

С помощью Cura интерфейса вы можете:

• изменять размеры модели
• поворачивать модель
• зеркально отображать модель
• перемещать её по рабочей зоне печати

Размер модели — вы можете увеличить, или уменьшить модель — это прямым образом влияет на расход пластика и на время печати, к примеру уменьшение/увеличение высоты на 1 см — может изменить время печати на несколько часов.

Поворот модели — поворот модели важен с точки зрения необходимости саппортов, возможно в какой то плоскости модель можно напечатать «как-есть», а в другом варианте — потребуется наличие «саппортов» — что может увеличить расход, и время печати.

Перемещение по рабочей зоне — если модель одна то это не даёт каких либо изменений, но если вы хотите напечатать сразу 6 моделей — то логично надо понимать время которое будет затрачивать 3д головка на перемещение от одной модели к другой.

Всё это можно проделывать в Cura с помощью иконок слева внизу, когда вы нажмете на модели мышкой:

Это соответственно: повороты, изменение размера и зеркальное отображение. Перемещать фигуру по рабочему пространству можно просто с помощью Drag and Drop.

Пример

При каждом изменении параметров — Cura автоматически пересчитывает время печати и вес модельки, в нашем примере получается:

28 минут, и 3 грамма (высота робота — 3 см.)

Взяв цену пластика (примерные цены): ABS — 1200 руб/кг, PLA — 1900 руб/кг.

Таким образом печатая ABS — мы получим стоимость модели — 3 руб 60 коп.

На мой взгляд, цена владения 3д принтера не такая уж и высокая — за совсем небольшие деньги можно напечатать уникальные элементы.

Надо отметить, что Cura — это лишь одна из программ используемых для 3д печати, есть множество других как и бесплатных (Repetier-Host) так и поставляемые с 3д принтерами, поэтому эти данные можно использовать только для ориентировочных прикидок.

Цена 3д печати

Конечно ожидать, что цена 3д печати будет равна потраченному пластику мы не можем, это подобно тому, что считать услуги такси — по стоимости потраченного бензина.

Из каких же элементов набирается конечная цена услуги по 3д печати?

1. Тип пластик
2. Цена 3д принтера — продавец включает в 3д печать возврат затраченных средств на покупку 3д принтера
3. Обслуживание 3д принтера (как любой механизм он требует затрат на поддержание — по крайней мере смазка)
4. Электричество
5. Аренда помещения
6. Обслуживающий персонал — оператор 3д принтера
7. Возможная оптимизация 3д модели перед печатью, и обработка напечатанной модели после
8. Прибыль

Ещё отмечу, что 3д печать, это не одно и то же, что — вставить А4 лист в лазерный принтер, и получить напечатанный текст.

Процесс запуска 3д печати — это настройка множества параметров, контроль, что пластик приклеился на первом слое, а если по какой-то причине первый слой не «схватится» за подложку — то можно считать, что весь пластик будет «намотан» на головку экструдера.

В процессе печати, если габаритная модель может произойти деформация ABS пластика, и к примеру, после 8 часов печати — произойдёт сдвиг точки — и головка экструдера не захватит новый слой за нижний — и модель не будет напечатана.

Может получиться такая «борода»:

Процесс смены цвета пластика — означает замену пластика из экструдера — это может занять до 30 минут.

Так же процесс смены типа пластика — замена ABS на PLA, или обратно — это так же ручная работа, которая должна быть выполнена без ошибок (в настройках нагрева экструдера) — иначе можно испортить головку экструдера. Можно ещё добавить, что у разных производителей ABS и PLA пластика — могут варьироваться рабочие температуры.

Сводная таблица

Параметры которые влияют на окончательное формирование цены:

Параметр	Комментарий
Тип пластика	Базовые — ABS и PLA
Израсходованный пластик	Толщина слоя, процент заполнения, размеры модели, суппорты и т.п.
Время печати	Толщина слоя, процент заполнения, размеры модели, суппорты и т.п.
Инфраструктура	Аренда помещения и т.п.
Потребляемое электричество	Время печати
Амортизация 3д принтера	Цена 3д принтера
Затраты на Оператора 3д печати	Смена пластика, корректировка 3д модели перед печатью, пост-обработка напечатанной 3д модели
Прибыль

В заключение

Услуга 3д печати уже появляются во многих города России: хакспейсы, фаблабы, ЦМИТы, техспейсы, некоторые дистрибьюторы 3д принтеров, фирмы специализирующиеся на 3д печати — предлагают услугу 3д печати.

Тарификация идёт либо по объёму печати, либо по весу, либо по времени печати.

Для примера в нашем хакспейсе Екатеринбурга MakeItLab — стоимость 3д печати исходит из времени печати, и составляет 100 руб/час — для участников хакспейса, для некоммерческих проектов, что покрывает затраты на обслуживание и расходные материалы.

Как правило в хакспейсах 3д принтер покупается самими участниками, и для участников, поэтому цели коммерческой выходы там нет, и значит цена для участников может быть ниже рыночной.