3D-tulostusfilamentin tarran hinta - noin 20–25 dollaria kilogrammalta - saa sen näyttämään uskomattoman halvalta valmistusmenetelmältä. Mutta materiaalikustannukset ovat vain yksi neljästä kustannustekijästä. Kun mukaan lasketaan sähkö, koneen poistot ja epäonnistuneiden tulosteiden tilastolliset kustannukset, todellinen osakohtainen hinta on usein 2–4 kertaa pelkkä raaka-aineluku.

Neljä kustannuskomponenttia

Jokaisella 3D-tulostuksella on neljä kustannustekijää:

  1. Materiaalikustannukset — painon kuluttama filamentti tai hartsi
  2. Sähkön hinta — tulostimen virrankulutus tulostuksen aikana
  3. Koneen poistot — tulostimen ostohinnan jakaminen sen käyttöikään
  4. Epäonnistunut tulostustekijä — tilastolliset kustannukset tulosteista, jotka eivät valmistu onnistuneesti
Total Print Cost = Material + Electricity + Depreciation + Failure Overhead

Materiaalikustannukset: Filamentti vs hartsi

Materiaalinkulutus riippuu osan tilavuudesta ja täyttöprosentista. Kiinteät osat käyttävät huomattavasti enemmän materiaalia kuin osat, joiden täyttöaste on 15–20 %.

Material Cost per kg/L Density Cost per cm³
PLA $20/kg 1.24 g/cm³ $0.025
ABS $22/kg 1.04 g/cm³ $0.023
PETG $25/kg 1.27 g/cm³ $0.032
TPU (flexible) $28/kg 1.21 g/cm³ $0.034
Standard resin $35/L — $0.035
Engineering resin $65/L — $0.065

Esimerkki – 50 cm³ osa, 20 % täyttö (tehollinen tilavuus ~15 cm³):

Material cost (PLA) = 15 cm³ × $0.025 = $0.38
Material cost (standard resin) = 15 cm³ × $0.035 = $0.53

Viipaloijaohjelmisto (Cura, PrusaSlicer) näyttää tarkan materiaalin painon grammoina – jaa 1 000:lla saadaksesi kg, kerrotaan hinnalla kiloa saadaksesi tarkat materiaalikustannukset.

Sähkön hinta painosta kohden

Useimmat FDM-tulostimet kuluttavat 80–200 W aktiivisen tulostuksen aikana. Hartsitulostimet käyttävät vähemmän (30–60 W), mutta vaativat UV-kovetusasemia (20–40 W 5–15 minuuttia tulostusta kohden).

Electricity Cost = (Printer Wattage / 1000) × Print Hours × Electricity Rate

Esimerkki – 8 tunnin tulostus 150 W:lla, sähkö 0,14 $/kWh:

Electricity = (150/1000) × 8 × $0.14 = $0.17

Tämä on tyypillisesti pienin kustannuskomponentti kotitulostimille kohtuuhintaisilla sähköalueilla.

Printer Type Typical Draw 8-hr Cost ($0.14/kWh)
Entry FDM (Ender 3) 80W $0.09
Mid-range FDM (Bambu X1C) 200W $0.22
MSLA Resin (Anycubic Photon) 40W $0.04
Large format FDM 350W $0.39

Koneen poistot

Tulostimet kuluvat. Suuttimet, PTFE-putket, rakennelevyt ja hihnat vaativat kaikki säännöllistä vaihtoa. Koneen kokonaiskustannukset (hankinta + kulutustarvikkeet koko käyttöiän aikana) tulee jakaa tulostustuntien kokonaismäärälle.

Depreciation per Hour = (Machine Cost + Consumables over Life) ÷ Total Print Hours in Lifespan

Esimerkki – $300 FDM-tulostin:

  • Kulutustarvikkeet yli 3 vuotta: ~ 120 dollaria (suuttimet, putket, rakennuslevy)
  • Arvioitu tulostustuntien kokonaismäärä: 3 000 tuntia
Depreciation = ($300 + $120) ÷ 3,000 = $0.14/hour

8 tunnin tuloste: 1,12 dollaria koneen poistosta.

Printer Price Est. Life Hours Hourly Depreciation
$200 entry FDM 2,000 hrs $0.10/hr
$500 mid-range FDM 4,000 hrs $0.13/hr
$800 resin printer 2,000 hrs $0.40/hr
$1,500 CoreXY 5,000 hrs $0.30/hr

Hartsitulostimien tuntipoistot ovat korkeammat FEP-kalvon vaihto- ja arvonlisäveron (hartsisäiliön) kustannusten vuoksi.

Epäonnistuneet tulosteet

Mikään tulostin ei onnistu 100 % ajasta. Ensimmäisen kerroksen tartuntahäiriöt, nauhat, vääntyminen ja sähkökatkot aiheuttavat epäonnistuneita tulosteita, jotka kuluttavat materiaalia, sähköä ja aikaa tuottamatta käyttökelpoista osaa.

Failure-Adjusted Cost = Base Print Cost ÷ (1 - Failure Rate)

Jos epäonnistumisprosenttisi on 15 %:

Adjusted Cost = Base Cost ÷ 0.85 = Base Cost × 1.18

Tyypilliset vikatiheydet kokemustason ja tulostintyypin mukaan:

Scenario Failure Rate
Experienced user, tuned FDM 5–10%
New user, FDM 15–25%
Resin, well-maintained 8–15%
Large complex prints 15–30%

Esimerkkejä todellisista kustannuksista

Kun kaikki yhdistetään kalibroidun keskitason FDM-tulostimen kanssa (500 dollaria), 15 %:n vikaprosentti, PLA:lla 22 $/kg:

Pieni puhelinteline (20g, 3 tuntia):

Component Cost
Material (20g PLA) $0.44
Electricity (3h × $0.022) $0.07
Depreciation (3h × $0.13) $0.39
Subtotal $0.90
Failure overhead (÷ 0.85) $1.06
Total cost $1.06

Suuri toiminnallinen osa (250 g, 18 tuntia):

Component Cost
Material (250g PLA) $5.50
Electricity (18h × $0.022) $0.40
Depreciation (18h × $0.13) $2.34
Subtotal $8.24
Failure overhead (÷ 0.85) $9.69
Total cost $9.69

Suurin osa materiaalista on vain 57 % kokonaiskustannuksista – koneen poistoista on merkittävä 24 %.

Kun hinnoittelet tulosteita muille, lisää näihin laskettuihin kustannuksiin vähintään 50–100 % katteen, joka kattaa asennusajan, suunnittelutyön, jälkikäsittelyn ja marginaalisi. Pelkkä materiaalikustannus ei ole koskaan oikea peruste painopalvelun hinnoittelulle.