一種新的計算3D打印成本方法
魔猴君 知識堂 18小時前
憑猜測為3D打印定價是一個隱藏的威脅，它會蠶食利潤，浪費你的愛好。太多創(chuàng)客盲目操作，從未真正了解他們熱衷的項目的真實成本，或者給客戶報價過低。對于企業(yè)而言，準(zhǔn)確的成本核算會影響到更高層次的戰(zhàn)略決策，例如，在評估是使用FDM還是CNC加工等替代方法生產(chǎn)零件時。
現(xiàn)在，一項新的研究詳細(xì)介紹了一種更精確的計算單件成本的方法。它提供了一個清晰的框架，讓小型企業(yè)能夠真正了解其盈利能力，并幫助業(yè)余愛好者準(zhǔn)確了解他們的支出，精確到每一克耗材。
由Bálint Leon Seregi和Péter Ficzere共同撰寫的《FDM零件精細(xì)成本計算框架》研究提出了一種方法，將制造零件的總成本劃分為五個不同的可量化類別。對于任何尋求了解和控制運營成本的企業(yè)來說，這種結(jié)構(gòu)都是一個基礎(chǔ)藍(lán)圖。
這種成本核算方法有何不同？
準(zhǔn)確了解真實成本可使企業(yè)自信地降低報價，從而贏得低吞吐量、復(fù)雜工作的競爭性投標(biāo)（來源：MAD模型）
與常規(guī)做法相比，最關(guān)鍵的變化是在步驟4中，噴嘴磨損是根據(jù)所用材料體積而不是打印時間來計算的。作者認(rèn)為，這種基于體積的方法更勝一籌，原因有幾個。它反映了物理現(xiàn)實，噴嘴磨損幾乎完全發(fā)生在擠出耗材時，而不是在打印頭重新定位的“行進(jìn)”過程中。基于時間的計算無法區(qū)分這些動作，因此對實際磨損的測量不太精確。這避免了高估打印時間長但材料使用量低的作業(yè)（例如復(fù)雜、精細(xì)的部件）的成本，也避免低估打印時間短但材料使用量高的作業(yè)（例如大型、密集的部件）的成本。
作者聲稱，他們的成本計算方法也比傳統(tǒng)方法更好，因為它將模具成本與一般機器成本區(qū)分開來。與將所有機器相關(guān)費用捆綁在一起的模型不同，該框架將模具（特別是噴嘴和成型板）視為一個獨立的成本類別。報告稱，這使得這些耗材的成本能夠“更準(zhǔn)確地計算”。
你是否高估或低估了成本
即使是小型印刷農(nóng)場和業(yè)余愛好者也需要跟蹤成本（來源：ccnp4u2nv via Reddit）
作者的核心論點是，采用當(dāng)前或標(biāo)準(zhǔn)的基于時間的方法，企業(yè)有時會高估成本，有時會低估成本，從而導(dǎo)致所謂的“零件成本預(yù)測中的系統(tǒng)性錯誤”。
這項研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，企業(yè)是否高估或低估其成本完全取決于打印任務(wù)的性質(zhì)。作者指出，“材料擠出率”（每小時打印的材料量）是判斷哪些錯誤會發(fā)生的主要指標(biāo)。
以下是他們假設(shè)的詳細(xì)分析：制造商高估了材料擠出率低的作業(yè)成本。這種情況通常發(fā)生在幾何形狀復(fù)雜、細(xì)節(jié)精細(xì)或壁厚較薄的部件上，這些部件需要打印機緩慢移動并進(jìn)行許多非擠出的“移動”。打印時間很長，但實際使用的材料量（以及噴嘴的實際磨損）卻很低。由于打印時間較長，基于時間的標(biāo)準(zhǔn)模型會錯誤地將這些作業(yè)的成本分配到較高水平。
制造商低估了材料擠出率較高的作業(yè)的成本。這種情況通常發(fā)生在需要快速打印厚層大型致密部件時。打印時間雖然短，但大量的材料被擠出噴嘴，造成嚴(yán)重的磨損。標(biāo)準(zhǔn)的基于時間的模型會認(rèn)為打印時間較短，并錯誤地將其歸為低成本，完全忽略了作業(yè)的高磨損現(xiàn)實。
本質(zhì)上，作者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)方法存在根本缺陷，因為它使用了錯誤的指標(biāo)（時間）來衡量磨損。這個缺陷不僅會造成隨機誤差，還會造成一種可預(yù)測的偏差，導(dǎo)致企業(yè)對兩端的工作進(jìn)行錯誤定價。
那么，讓我們來看看該研究的作者建議如何計算成本。
步驟1：計算材料成本
來源：3DMeta
這是最直接的成本組成部分。切片軟件在準(zhǔn)備好打印模型后會提供必要的數(shù)據(jù)。
你需要：
切片機的模型材料體積（例如，以cm3為單位）。
切片機的支撐材料體積（例如，以cm3為單位）。
每單位模型材料的成本（例如，$/cm3）。
一個單位支撐材料的成本（例如，$/cm3）。
計算：
（模型材料量×單位成本）+（支撐材料量×單位成本）=總材料成本
第2步：計算支撐去除成本（如果使用溶劑）
雖然PVA支撐（例如UltiMaker的支撐）只需要將打印件浸入水中以使PVA溶解，但其他材料可能需要特殊的溶劑（來源：UltiMaker）
此步驟僅適用于使用化學(xué)溶液溶解支撐材料的情況。如果你手動移除支撐，則該時間將計入步驟5（人工成本）。
你需要：
待溶解的支撐材料的體積。
你的溶劑的具體價格。
零件在加熱罐中停留的時間。
水箱的能耗和電價。
計算：
（支撐體積×溶劑價格）+（溶解時間×溶劑槽能耗×電價）=支撐去除成本
步驟3：計算機器運行成本
不要低估3D打印機運行所需的電量（來源：UltiMaker）
這涵蓋了運行打印機本身的時間成本，包括折舊、維護(hù)和能源。
你需要：
切片機的總打印時間。
機器折舊和維護(hù)的每小時費率。
打印機的平均能耗和你的電價。
計算：
（每小時折舊+每小時維護(hù)+機器能源成本）×總打印時間=機器運行成本
步驟4：計算模具成本
錯誤估計噴嘴的磨損是高估或低估3D打印成本的主要原因之一（來源：B1nary_hel1x via Reddit）
這是對傳統(tǒng)成本模型最重要的更新。這種方法不再根據(jù)打印時間長短來假設(shè)噴嘴的磨損，而是正確地將磨損與通過噴嘴的材料量聯(lián)系起來。
你需要：
你的型號和支持噴嘴的購買價格。
每個噴嘴的體積壽命（制造商聲明在需要更換之前可以擠出的材料總體積，以立方厘米為單位）。如果未提供，則必須通過跟蹤使用情況來確定。
該作業(yè)所需的模型和支撐材料的體積（來自切片機）。
單個作業(yè)的構(gòu)建表的按比例分配成本。
計算：
查找每個噴嘴每立方厘米的磨損成本：
型號噴嘴價格/型號噴嘴體積壽命=型號噴嘴每立方厘米的成本
支撐噴嘴價格/支撐噴嘴體積壽命=支撐噴嘴每立方厘米的成本
計算特定作業(yè)的噴嘴成本：（
模型噴嘴每立方厘米成本×模型材料體積）+（支撐噴嘴每立方厘米成本×支撐材料體積）+按比例分配的構(gòu)建表成本=總工具成本
第五步：計算勞動力成本
打印機維護(hù)和人工成本是一項重要的成本因素（來源：Eufy Make）
這考慮到了操作員所需的任何實際操作時間。
你需要：
花費在機器設(shè)置和打印準(zhǔn)備上的時間。
手動后處理（包括手動去除支撐）所花費的時間。
操作員的每小時工資。
計算：
（設(shè)置時間+后處理時間）×小時工資=總?cè)斯こ杀?/span>
盡管市面上有很多工具，從像Prusa Calculator和Omni Calculator這樣的獨立計算器，到像AutoQuote3D這樣的集成平臺，它們往往側(cè)重于更直接的成本構(gòu)成。它們通常根據(jù)重量或體積計算材料成本，并根據(jù)時間計算人工和機器成本。然而，似乎沒有一款工具像研究中描述的那樣，突出地宣傳基于體積的動態(tài)刀具磨損模型。如果這項研究得到證實，你很可能會在你常用的自動成本計算器中看到新的算法。
編譯整理：ALL3DP
