Répartition complète des coûts d'impression 3D ; Mise à jour 2022 !

Pour vous assurer que vous en avez pour votre argent lorsque vous utilisez la technologie d'impression 3D, il sera parfois nécessaire de calculer les coûts d'impression, surtout si l'objectif est de commercialiser les pièces imprimées.

Le prix de l'imprimante peut varier considérablement en raison de la large gamme d'applications qui existe. Mais comparer les prix des imprimantes ne vous dira pas toujours tout sur le coût de votre pièce imprimée.

Dans cet article, nous explorerons de nombreux autres facteurs qui finiront par avoir un impact sur le coût final de fonctionnement d'une imprimante 3D, tels que les coûts des matériaux pour différentes technologies d'impression 3D, ainsi que les coûts d'électricité, les matériaux de post-traitement et les coûts liés au conception précédente du modèle.

Une imprimante 3D active coûte environ 0,35 USD de l'heure. Cela inclut non seulement la consommation de filament (15 cents par heure), mais également les coûts d'électricité (1,58 cents par heure), le remplacement de la buse (1 cent par heure) et l'amortissement de la machine (0,17 $ par heure). De manière prudente, si vous utilisez la machine 8 heures par jour pendant les jours ouvrables (252 jours/an), cela se traduit par un coût annuel de 695 $.

Une fois que vous aurez lu cet article, vous pourrez calculer le coût de votre production en vous assurant d'avoir trouvé un équilibre entre la réduction des coûts et le maintien d'une qualité élevée.

Prix de l'imprimante 3D

Il existe différents types d'imprimantes. La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) et la stéréolithographie (SLA) sont les deux types d'imprimantes 3D les plus populaires et les plus répandus que vous pouvez trouver sur le marché de nos jours.

Alors que les imprimantes FDM fonctionnent en extrudant et en déposant des couches de filament thermoplastique fondu sur un lit d'impression, les imprimantes SLA utilisent un laser pour durcir sélectivement la résine polymère liquide, couche par couche, dans un processus appelé photopolymérisation.

Malgré le fait qu'il existe une large gamme de prix, les imprimantes 3D les moins chères sont le plus souvent des imprimantes FDM. C'est probablement la raison pour laquelle il s'agit de la méthode d'impression 3D la plus utilisée parmi les imprimantes 3D amateurs et pour les cas où seuls des prototypes relativement simples en nombre limité sont imprimés. Les imprimantes FDM professionnelles et industrielles plus performantes sont également appréciées des professionnels. Naturellement, leurs coûts sont nettement plus élevés.

Voici quelques prix estimés pour les différentes catégories d'imprimantes 3D FDM disponibles :

• Kits d'imprimante 3D DIY :environ 200 $
• Imprimantes pour amateurs :500 $ à 1 500 $
• Imprimantes 3D FDM professionnelles :à partir de 2 500 $ environ
• Imprimantes FDM professionnelles grand format :à partir de 4 000 $ environ.

La technologie SLA n'était disponible que pour le segment coûteux de qualité industrielle, mais heureusement, le processus est devenu beaucoup plus accessible de nos jours.

Les imprimantes de bureau SLA professionnelles commencent à 3 500 $ et les imprimantes de paillasse grand format qui offrent un volume de construction plus important coûtent environ 11 000 $. Cela dit, il est possible d'obtenir des imprimantes SLA amateurs de haute qualité telles que l'Elegoo Mars 2 Pro pour environ 200 $.

Différence de qualité d'impression entre les imprimantes FDM et SLA

Les imprimantes FDM construisent des pièces en superposant un filament fondu sur un lit d'impression. Ce processus rend la résolution définie par la taille de la buse d'extrusion car il y a des vides entre les lignes arrondies à chaque couche.

De plus, l'impression FDM produit une liaison mécanique entre les couches. Cette caractéristique constructive affecte la résistance puisque l'interface entre les couches devient des points faibles.

D'autre part, la technologie SLA utilise un processus différent où la résine liquide est durcie par un laser pour former chaque couche. Ce processus nous permet d'obtenir des détails beaucoup plus fins et est plus fiable pour obtenir à plusieurs reprises des résultats de haute qualité. En conséquence, nous obtiendrons des surfaces lisses, une précision et une exactitude élevées des pièces.

Contrairement aux imprimantes FDM, les imprimantes SLA créent des liaisons chimiques résultant en des pièces entièrement denses qui offrent des degrés élevés de résistance latérale, se transformant en pièces isotropes.

Coûts d'exploitation d'une imprimante 3D

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les coûts de fonctionnement d'une imprimante 3D ne dépendent pas seulement du coût de votre imprimante 3D.

Cela ne vous dira pas tout sur le coût d'une pièce imprimée.

Le matériel d'impression, la consommation d'électricité, la maintenance de la machine et les matériaux supplémentaires de post-traitement sont quelques-uns des facteurs qui influenceront considérablement le coût final par pièce.

Coût du matériel d'impression 3D (filament, résine)

L'un des principaux éléments à prendre en compte lors du calcul des coûts d'impression est le coût du matériel. Ceci, à son tour, dépend du coût du matériau d'impression 3D lui-même, de la quantité de matériau nécessaire pour créer une pièce donnée (y compris les déchets), de la durée de conservation du matériau et s'il y a d'autres éléments nécessaires pour imprimer le pièces.

Le coût habituel pour chaque PLA, ABS ou PETG est d'environ 20 $ pour une bobine de 1 kg de filament de 1,75 mm .

L'ABS et le PETG se caractérisent par leur durabilité et leur résistance aux chocs et le PLA par sa facilité d'utilisation et sa multitude d'applications.

Contrairement aux imprimantes SLA, où vous devez prendre en compte de nombreux coûts supplémentaires (comme les gants, l'alcool isopropylique, etc.), il n'y a pas de coûts cachés lors de l'utilisation d'une imprimante FDM.

Le prix de la résine peut varier de 15 $ à 45 $ pour 500 ml de matériau, et pour 1 000 ml, la fourchette de prix se situe entre 28 $ et 80 $.

Pour une comparaison approfondie entre les coûts du filament et de la résine, consultez cet article que j'ai écrit sur le sujet.

Frais d'électricité

La puissance électrique utilisée par une imprimante dépend principalement de la marque et de la taille de l'imprimante, de la température du lit chauffant et de la buse, ainsi que de la taille de la pièce imprimée. À titre de référence, le coût moyen par kWh en Amérique du Nord est de 12,69 cents, ce qui est similaire à l'Europe (12,3 cents), l'Asie (14,65 cents) et l'Amérique du Sud (15,18 cents). Les coûts d'électricité ont un impact plus important si vous vous trouvez en Océanie, où le coût par kWh est de 26 centimes.

Par exemple, les imprimantes avec des lits chauffants plus grands ou celles qui peuvent imprimer à des températures plus élevées ont tendance à consommer plus d'énergie.

En le comparant au prix du filament ou de la résine, l'électricité n'ajoute pas grand-chose au coût global. Cependant, cela peut devenir important dans les cas où vous devez imprimer des lots ou si vous avez un plus grand nombre de machines en fonctionnement.

À titre d'exemple, dans cet article, vous trouverez une analyse de la consommation d'énergie d'un Ender 3, réalisée à l'aide d'un moniteur d'utilisation de l'électricité.

Entretien général

Les imprimantes 3D ne sont pas différentes des autres machines; ils ont tous besoin d'un entretien préventif et éventuellement du remplacement de certaines pièces.

Les machines bien entretenues fonctionneront comme prévu et les périodes d'arrêt peuvent être évitées.

Cependant, vous ne pouvez toujours pas sauver certaines pièces de l'usure.

Un exemple de ceci est la buse. Ils ont un impact majeur sur la qualité de l'impression, c'est pourquoi il est important de les garder propres et de les remplacer si nécessaire.

Dans ces articles, vous trouverez des informations sur la fréquence à laquelle vous devez remplacer une buse, comment la remplacer et comment nettoyer une buse non bouchée.

D'autres pièces qui devront être remplacées au fil du temps pourraient être les moteurs pas à pas, peut-être la carte mère à un moment donné, les courroies, les ressorts de lit, les capteurs ABL, etc.

Matériel supplémentaire

Il peut y avoir d'autres facteurs affectant le coût final d'une pièce spécifique. Celles-ci ne sont pas strictement liées à l'impression du modèle mais au post-traitement.

Les pièces imprimées en 3D nécessitent généralement un traitement post-traitement. Cela peut inclure des pratiques telles que le nettoyage ou la fixation de la pièce, la finition de surface et la coloration.

Lors du calcul des coûts, vous devez tenir compte du prix de tous les matériaux impliqués et du temps nécessaire pour effectuer ces traitements.

Parmi les matériaux de post-traitement, nous pouvons compter le papier de verre, l'acétone, la peinture, les pinceaux, la peinture en aérosol, etc.

Le post-traitement peut devenir coûteux, surtout lorsqu'il est fait à la main et il peut être insoutenable dans la production en grande série en raison du temps qu'il prend et du fait que les coûts de casse des pièces sont également inclus ici.

Coûts logiciels (CAO et trancheurs)

Les trancheuses telles que Cura ou Prusa Slicer sont généralement gratuites, mais Simplify3D, par exemple, ne l'est pas. Vous n'aurez probablement pas besoin d'acquérir Simplify3d, mais à titre de référence, sa licence coûte environ 150 $.

Lorsque vous essayez d'apprendre à découper et à imprimer des modèles, des logiciels gratuits comme Cura sont un excellent moyen de commencer à apprendre les bases et ils sont également capables de produire des impressions de haute qualité.

En devenant expérimenté avec ce logiciel, vous aurez peut-être besoin d'un ensemble plus complet de fonctionnalités pouvant justifier un investissement.

Il convient de noter que l'avantage qualitatif que les slicers payants avaient dans le passé ne cesse de diminuer, et de nos jours, il n'est conseillé de payer pour une licence que dans des cas très spécifiques.

Ensuite, il existe des logiciels de CAO pour concevoir les modèles et ceux-ci peuvent aussi être gratuits, mais les meilleurs sont généralement payants (paiements annuels ou mensuels).

Dans les articles suivants, vous trouverez des informations sur les différents slicers et logiciels de CAO.

• Meilleures trancheuses pour l'impression 3d
• Tinkercad est-il adapté à l'impression 3D ?
• La fusion 360 est-elle adaptée à l'impression 3D ?
• Comment créer des modèles pour l'impression 3D ?
• Simplify3d vaut-il le coût ? Comparaison avec Cura et Prusaslicer

Designs que vous pouvez trouver en ligne (pas toujours gratuits)

Concevoir une pièce à partir de rien n'est pas toujours la meilleure option. Il existe un grand nombre de fichiers de conception numérique déjà disponibles en ligne, ce qui vous fera gagner beaucoup de temps.

La plupart d'entre eux, comme ceux que l'on trouve sur Thingiverse (un site Web dédié au partage de fichiers de conception numérique créés par les utilisateurs), sont gratuits. Vous devriez également consulter notre propre moteur de recherche, qui regroupe les résultats les plus pertinents des sources les plus populaires :https://www.3dsolved.com

Mais si vous souhaitez imprimer quelque chose de spécifique, vous devrez peut-être payer pour le fichier STL. Si tel est le cas, considérez que le coût par pièce sera d'autant moins affecté que le nombre de pièces à imprimer sera important.

Comment calculer le coût de l'impression 3D

Dans cette section, nous étudierons un exemple de calcul du coût de possession et d'exploitation d'une imprimante 3D.

Prenons comme exemple l'imprimante 3D Prusa I3 MK3S+ FMD dont le prix est d'environ 1 000 $ . Disons que vous l'exécutez pendant 8 heures par jour pendant deux ans. Ainsi, 8 hs * 365 jours * 2 ans =5840hs nous donne le nombre total d'heures pendant lesquelles l'imprimante fonctionnera . Il s'agit bien sûr d'une estimation très prudente et ne signifie pas que votre imprimante ne sera plus utilisable à partir de là, mais elle sert simplement de plan d'amortissement.

Cela fait, vous pouvez calculer combien il en coûte pour posséder l'imprimante par heure (sans inclure l'électricité et le filament) en divisant le prix par le total des heures :1 000 $ / 5 840 hs =17 cents/heure

Pour calculer le coût du filament pour un modèle spécifique, utilisez Cura pour découper le modèle et il vous indiquera la quantité de filament dont vous aurez besoin, puis calculez simplement le coût en fonction du coût de la bobine. À titre indicatif, une imprimante 3D consomme environ 7,5 g de filament par heure lors de l'impression à une hauteur de couche de 0,2 mm et à une vitesse conservatrice. En supposant que la bobine de filament coûte 20 $ pour 1 kg, cela se traduit par un coût de filament de 15 cents par heure .

Les buses doivent être remplacées environ tous les deux mois si vous imprimez pendant 8 heures par jour, vous devez donc inclure ce coût. Chaque buse en laiton de 0,4 mm de diamètre coûte 5,78 $ (moyenne de quelques marques fiables). En suivant l'exemple précédent, vous auriez besoin de 12 buses en 2 ans, ce qui se traduit par 69,36 $. En divisant cela par le nombre total d'heures, vous obtenez un coût de 1 cent par heure environ .

L'électricité dépend du pays dans lequel vous vous trouvez, et vous pouvez consulter l'article complet que j'ai écrit sur le sujet. À titre d'exemple, prenons le coût de l'électricité en Amérique du Nord qui est d'environ 12,69 cents par kWh . Cela nous donne une estimation de 1,58 cents par heure et 12,64 cents par jour.

Les réparations générales et l'entretien dépendent beaucoup de l'imprimante, mais cela ne devrait pas être trop à moins que quelque chose comme la carte mère ne soit grillé.

La liste suivante résume certains coûts moyens d'impression 3D :

• Coûts d'impression 3D moyens par heure :printer_depr. + fil_cons. + remplacement_buse. + elect_costs =34,58 centimes / heure
• Coûts moyens d'impression 3D par jour :2,76 USD
• Coûts d'impression 3D moyens par an :695 USD
• Coût de l'impression 3D d'un petit objet (10-15g de filament) :67,5 centimes
• Coût de l'impression 3D d'une coque de téléphone :27 centimes

Utilisez le calculateur Prusa

Cette calculatrice est principalement conçue pour vous permettre de savoir combien facturer vos clients pour une pièce imprimée.

Il vous suffit de charger un fichier gcode ou de saisir manuellement le temps d'impression et le poids du filament, et il répondra à des questions telles que :Combien devriez-vous facturer lors de l'impression 3D à la demande ? L'électricité est-elle un facteur majeur dans le calcul ? Qu'en est-il du retour sur l'investissement total et de votre temps ?.

Comment réduire le coût de l'impression 3D avec les paramètres Slicer

Si vous cherchez à réduire le coût de vos impressions tout en obtenant une qualité d'impression élevée, vous voudrez peut-être vous assurer que vous utilisez toujours les paramètres d'impression optimaux.

N'utilisez les supports qu'en cas de besoin

Dans les projets où des structures de support sont nécessaires, vous devrez ajouter au calcul le prix du matériau et le temps nécessaire pour construire ces structures, ainsi que le temps et les outils nécessaires pour post-traiter la pièce.

Parfois, le simple fait de réorienter votre objet à l'intérieur du logiciel de découpage peut aider à réduire le besoin de plastique inutile dans votre impression.

Une autre façon d'éviter les structures de support inutiles consiste à augmenter l'angle auquel le Slicer commence à introduire les supports. Si vous connaissez votre imprimante, vous pouvez imprimer des surplombs à 60 degrés sans aucun support (Cura les permet généralement à 45 degrés).

Réduire la densité de remplissage

En réduisant la densité de remplissage, non seulement vous économiserez plus de matériau, mais vos impressions se termineront également beaucoup plus rapidement, ce qui signifie moins d'usure de l'imprimante, moins de consommation d'électricité et plus de rendement par heure.

Vous pouvez économiser de la matière si vous évidez complètement l'intérieur de votre conception. Mais vous devez être prudent car le matériau d'impression que vous utiliserez nécessitera une épaisseur de paroi minimale pour maintenir l'intégrité de la coque.

Réduire le nombre de coques/murs

Comme dans le cas de la réduction de la densité de remplissage, la réduction du nombre de murs réduira non seulement la quantité de matériau utilisé, mais également le temps de traitement.

Essayez toujours de maintenir un équilibre entre le remplissage et la réduction du nombre de murs pour maintenir l'intégrité structurelle et maintenir la résistance et la qualité de la pièce à un niveau élevé.

Imprimez plus vite

Essayer toujours d'éviter de négliger la qualité et la résistance de l'impression plus rapide non seulement vous fera gagner du temps, mais réduira également le temps pendant lequel la buse et le lit sont chauds, qui sont ceux qui consomment le plus d'énergie.

Réduire la température du lit

Étant donné que le chauffage de l'impression du lit est effectué par de longues traces de cuivre agissant comme une résistance, des températures plus élevées signifient des quantités plus élevées de consommation d'électricité. Comme on le voit, cela affectera le coût final des pièces.

Ensuite, seulement si l'adhérence n'est pas un problème (en travaillant principalement avec du PLA), vous devriez envisager de réduire la température du lit.

Coûts d'externalisation du processus d'impression

Vous pourriez ne pas être intéressé par l'achat, l'exploitation et la maintenance de vos propres imprimantes 3D. Dans ce cas, vous pourriez envisager de sous-traiter vos impressions !

Cela pourrait être une bonne option si vous cherchez à gagner du temps, ou peut-être si vous avez juste besoin d'une impression unique. L'externalisation a également l'avantage de vous donner accès à des imprimantes industrielles que vous ne pourriez probablement pas utiliser autrement.

Les services d'impression 3D peuvent être très coûteux car, outre tous les coûts que nous avons déjà mentionnés, ils doivent tenir compte des imprimantes industrielles qu'ils utilisent, qui sont nettement plus chères, et ils doivent également ajouter une marge bénéficiaire à ce coût.

Ensuite, si vous imprimez juste pour le plaisir, l'achat d'une imprimante 3D serait le meilleur choix à long terme.