Comprendre les coûts des services d'impression 3D : facteurs clés et comment réduire les dépenses

Les entreprises et les particuliers externalisent désormais leurs projets d'impression 3D vers des services spécialisés, car cela leur donne accès à la production de masse tout en leur permettant de se concentrer sur l'innovation et la conception, et de bénéficier d'un processus de production plus fluide.

Le choix parmi la multitude de services d'impression 3D dépend de facteurs tels que la localisation, les capacités, les infrastructures de fabrication et, surtout, le coût du service d'impression 3D. Cet article examine en détail le coût de l'impression 3D, les facteurs qui l'influencent et comment réduire le coût des pièces imprimées en 3D.

Comprendre le concept de coût des services d'impression 3D

Le coût du service d'impression 3D est le prix global qu'un service facture à son client après le téléchargement du fichier CAO.

Puisque tout le monde n'externalise pas vers des services d'impression 3D, ce coût est un coût d'impression 3D rationalisé. Cela signifie que les services intègrent les facteurs généraux affectant le coût de l'impression 3D — tels que le matériau, les imprimantes 3D et les finitions de post-traitement — dans le devis qu'ils vous fournissent.

Malgré le « coût » attribué à l'impression 3D, elle reste l'un des procédés de fabrication les plus abordables, qu'elle soit utilisée individuellement ou externalisée auprès d'un service d'impression 3D à l'échelle mondiale.

Facteurs déterminant le coût des services d'impression 3D

Le budget est un facteur crucial dans le choix d'un service d'impression 3D, d'où l'importance de comprendre les éléments qui déterminent ce coût. Voici les principaux facteurs à considérer lors de votre décision.

1. L'imprimante 3D

Le coût de l'imprimante 3D utilisée par le service joue un rôle majeur dans le prix de l'externalisation. Le prix d'une imprimante 3D dépend de sa technologie, de ses fonctionnalités, de son coût d'installation, etc., ce qui dicte la facilité d'utilisation, le besoin d'expertise technique, les matériaux compatibles et la complexité des designs.

Un service utilisant des imprimantes 3D haute technologie facturera probablement plus cher. Notez donc les points suivants lors du choix d'une imprimante :

1.1. Technologies d'impression 3D

Les imprimantes 3D créent des pièces à partir d'un modèle CAO, mais leur technologie détermine les matériaux compatibles, le mécanisme, la vitesse de production, le coût des pièces et le coût du service.

Toutes les technologies d'impression 3D ont des prix différents. Par exemple, les imprimantes FDM sont les moins chères pour les plastiques. Elles sont moins coûteuses que les imprimantes SLA qui utilisent des lasers pour durcir la résine, en raison de la précision et de la polyvalence de ces dernières.

Les imprimantes à frittage laser sélectif direct (DSLS) sont onéreuses en raison de leur rareté, de leur facilité d'utilisation, de leur productivité, de l'expertise technique requise, de la qualité d'impression et des matériaux qu'elles traitent.

Un service utilisant une imprimante DSLS facturera plus qu'un service utilisant d'autres imprimantes pour des matériaux compatibles. La technologie d'impression 3D ne concerne pas seulement les services ; les amateurs et particuliers doivent aussi en considérer le coût avant de choisir.

1.2. Prix d'installation de l'imprimante 3D

Le prix d'installation s'ajoute au coût de l'impression 3D pour ceux qui souhaitent une imprimante personnelle ou d'entreprise et engagent un technicien. La plupart font appel à un technicien pour éviter d'endommager l'imprimante ou de déclencher un mauvais réglage lors de l'installation.

Bien que utile, l'embauche d'un technicien a un coût, qui dépend de son expertise, son expérience, sa notoriété et de la sophistication de l'imprimante. Selon la sophistication, le coût d'installation d'une imprimante FDM sera inférieur à celui d'une imprimante DSLS.

1.3. Prix de fonctionnement de l'imprimante 3D

Le coût de fonctionnement s'ajoute également au coût du service. Il correspond au coût de l'imprimante divisé par le total des heures de fonctionnement. Voici une illustration simple :

Imaginez l'achat d'une imprimante FDM à 10 000 $, utilisée 20 heures par jour pendant 4 ans. En ignorant maintenance, réparations et électricité, le coût de fonctionnement sera :

• 20 h × 365 jours × 4 ans = 29 200 heures totales.
• 10 000 $ ÷ 29 200 = 0,342 $/h.
• Avec ce coût horaire, une pièce prenant 10 heures coûtera 0,342 × 10 = 3,42 $.

1.4. Coût de maintenance

Sans maintenance, une imprimante 3D ne fournira pas des impressions de haute qualité sur la durée. Une maintenance adéquate est donc essentielle. Les services l'intègrent dans leur coût global, mais les propriétaires individuels doivent l'inclure dans leur calcul. La maintenance peut prendre plusieurs formes :

• Remplacement de pièces de l'imprimante.
• Frais de nettoyage des pièces imprimées.
• Coût de réparation des pièces imprimées.
• Frais du technicien.

La maintenance dépend de la sophistication, des fonctionnalités, de la rareté et de la technologie de l'imprimante. Les utilisateurs d'imprimantes FDM peuvent estimer la maintenance entre 200 $ et 599 $, tandis que pour les imprimantes DSLS, elle dépasse souvent 1 000 $. L'intervention d'un technicien augmente aussi ce coût.

2. Matériau d'impression 3D

Il existe de nombreux types de matériaux pour l'impression 3C, ce qui explique le développement du domaine et détermine la flexibilité du processus, le choix des imprimantes, le coût des pièces et du service. La plupart des services évaluent le coût du matériau selon sa disponibilité et sa compatibilité avec les imprimantes et technologies.

2.1. Comment calculer le coût du matériau

Comprendre ce calcul permet de connaître le coût d'une pièce imprimée. Exemple :

Une pièce nécessite 100 g de PLA, et le filament PLA coûte 25 $/kg. Le coût au gramme est 25 $ / 1000 g = 0,025 $/g. Le coût matière de la pièce sera 100 × 0,025 = 2,5 $. La taille de la pièce n'importe pas pour ce calcul.

2.2. Types courants de matériaux

Les matériaux courants et leur relation au coût :

• Poudres et filaments

Ce sont des thermoplastiques, considérés comme les matériaux les moins chers et les plus courants. Les non-experts et amateurs les utilisent souvent pour créer des modèles 3D.

Ils sont peu coûteux grâce à leur grande accessibilité et disponibilité, et ne nécessitent pas d'imprimantes ou technologies sophistiquées. Par exemple, le PLA et l'ABS coûtent environ 20 $/kg et sont compatibles avec les imprimantes FDM.

Cependant, ils engendrent des coûts supplémentaires car beaucoup de temps est nécessaire pour parfaire les pièces imprimées.

• Résines

Les résines offrent des pièces de haute qualité, sont faciles à travailler et nécessitent rarement des post-traitements. Par conséquent, elles sont chères, ce qui se reflète dans le coût élevé des pièces en résine et des services facturés.

• Matériaux haut de gamme

Les matériaux comme le titane et l'aluminium sont onéreux en raison de leur rareté, indisponibilité et besoin de technologies spécifiques (ex. DMLS pour les métaux, très coûteux).

3. Taille du modèle 3D

La taille souhaitée du modèle influence aussi le coût. Un grand modèle augmente le coût car il faut plus de matière, une imprimante de taille adaptée, plus de temps de fonctionnement et des technologies d'impression appropriées.

4. Complexité du modèle 3D

Un modèle complexe nécessite une technologie d'impression précise, ce qui détermine le coût. Les modèles complexes demandent aussi de la préparation, surtout si le service gère le tranchage et d'autres étapes préparatoires. Il faut bien comprendre la complexité pour éviter le gaspillage de capital et de temps.

5. Volume de production

La production en série réduit généralement le coût unitaire des pièces. Cependant, un grand volume nécessite plus de matière (augmentant le coût matière) et un long temps d'impression (augmentant le coût de fonctionnement).

6. Post-traitement choisi

Les options de post-traitement comme le polissage et la galvanoplastie améliorent la fonctionnalité et l'esthétique des pièces. Chaque processus ajoute au coût du service. Voici les plus courants et leur impact sur le coût :

6.1 Polissage

Le polissage consiste à poncer les pièces, les rincer et appliquer un polissage pour obtenir la surface la plus lisse possible. C'est un processus coûteux car il exige une grande précision dimensionnelle et un niveau de compétence modéré pour garantir la qualité.

6.2 Galvanoplastie

C'est un processus esthétique et/ou fonctionnel qui consiste à recouvrir les pièces de métal par électrolyse. La galvanoplastie est très onéreuse en raison du mécanisme et du choix du métal de revêtement.

6.3 Revêtement époxy

Le revêtement époxy est une option courante de post-traitement : on recouvre les impressions d'une résine époxy, puis on utilise un durcisseur pour améliorer leur résistance et sceller les parties poreuses. Le processus est très efficace, mais son coût dépend du type de revêtement époxy.

Exemples de coûts de projets d'impression 3D

Pour ceux qui veulent connaître rapidement le coût d'impression d'articles courants, voici des exemples de pièces, coûts estimés et délais. Ces exemples donnent un aperçu du coût des pièces, de comment le calculer et de ce que facturera un service :

Le coût estimé dans le tableau est la dépense totale facturée par le service selon le matériau, la complexité et la taille du modèle, le post-traitement, l'expérience de l'équipe, la qualité d'impression et la notoriété. Le coût varie aussi selon la quantité, la complexité des pièces et le pays du service.

Comment réduire le coût de l'impression 3D ?

Réduire le coût d'un service d'impression 3D implique de réduire le coût de fonctionnement et la matière utilisée. Voici plusieurs méthodes :

1. Utiliser un matériau moins cher

Analysez la complexité du projet, les fonctions de la pièce, son environnement d'utilisation, etc., pour choisir le matériau le moins cher sans perdre en fonctionnalité.

Si possible, choisissez un matériau ne nécessitant pas de technologies élaborées. Par exemple, le polycarbonate peut offrir la dureté souhaitée sans recourir au métal (qui exige une imprimante DSLS coûteuse).

2. Choisir la technologie adaptée

Les technologies sophistiquées augmentent le coût. Le choix dépend du matériau et de la complexité du produit. Optez pour une technologie dans votre budget sans compromettre les fonctions de la pièce ni la productivité.

3. Économiser le matériau d'impression

Il n'est pas idéal de modifier la taille, la complexité ou la fonctionnalité pour réduire les coûts. Toutefois, réduire la taille diminue la matière utilisée mais affecte la fonctionnalité. Si vous en avez la liberté, économisez la matière par :

3.1. Creusage (Hollowing)

Si la pièce n'a pas besoin d'être solide, creusez le modèle pour réduire la quantité de matière. Cela réduit le coût matière et le temps de fonctionnement.

3.2. Supprimer les structures de support

Les supports évitent les porte-à-faux qui affectent la stabilité. Ils consomment plus de matière et augmentent le temps d'impression, donc le coût. Vous pouvez les supprimer en concevant un angle de porte-à-faux supérieur à 45° et en divisant votre modèle.

3.3. Réduire le pourcentage de remplissage (infill)

Réduire l'infill diminue le coût en réduisant la matière et en augmentant la productivité. Appliquez cette astuce seulement si la pièce n'a pas besoin de ses propriétés structurelles.

3.4. Choisir une hauteur de couche et une résolution plus grandes

La hauteur de couche détermine la qualité et la vitesse. Une faible hauteur donne une surface lisse mais augmente le temps de production et le coût de fonctionnement. L'augmenter réduit le temps de production et le coût de fonctionnement. Cette astuce convient aux pièces ne nécessitant pas d'esthétique.

4. Sélectionner la finition appropriée

Assurez-vous que le service utilise une finition de post-traitement équilibrant coût et fonctionnalité/esthétique. Par exemple, la peinture est idéale par rapport à la galvanoplastie pour une esthétique à faible coût. Mais comme elle est moins durable, faites des recherches approfondies avant de choisir. Les services peuvent aussi vous conseiller sur la meilleure technique et son coût.

Conclusion

Le coût de l'impression 3D ne devrait pas limiter l'utilisation de ce procédé, surtout pour ceux qui externalisent leurs projets. Il faut connaître les facteurs déterminant le coût des pièces et des services, tout comme pour l'usinage CNC, le moulage par injection et autres procédés de prototypage rapide. Cet article analyse aussi les leviers pour réduire le coût des services d'impression 3D, à adapter selon l'application du produit.

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FAQ

L'impression 3D est-elle coûteuse ou rentable ?

Oui, l'impression 3D économise temps et coûts grâce à l'automatisation. La réduction du temps assure des coûts opérationnels plus bas et améliore l'innovation et la conception.

L'impression 3D est-elle la même chose que le prototypage rapide et la fabrication additive ?

Oui, l'impression 3D est identique à la fabrication additive. Cependant, le prototypage rapide consiste à créer des prototypes via divers procédés (impression 3D, usinage CNC, moulage par injection, etc.). On peut dire que l'impression 3D est une procédure utilisée par le prototypage rapide.

Pourquoi les imprimantes 3D métal sont-elles si chères ?

Elles sont chères car elles sont récentes, nécessitent de l'expertise et ont un coût de maintenance élevé. De plus, les matériaux métalliques ne sont pas aussi facilement disponibles que les plastiques, filaments et résines.