Coûts d'impression 3D :comment maintenir les prix bas et maximiser la valeur

L’impression 3D est-elle l’option la plus rentable et comment pouvez-vous réduire vos coûts ? Découvrez tous les facteurs qui déterminent le prix de l’impression 3D, notamment comment réduire le coût d’impression de vos pièces personnalisées.

Impression 3D – calcul du coût et de la valeur d'équilibrage 

L'impression 3D est souvent le moyen le plus rapide et le plus rentable de produire des pièces destinées au prototypage et à une gamme croissante d'applications finales. Plusieurs facteurs déterminent le coût de l’impression 3D de pièces personnalisées, notamment les matériaux requis, le temps de production par pièce et le type d’imprimante que vous souhaitez utiliser. 

En général, les plastiques sont moins chers que les métaux, les pièces plus petites utilisent moins de matériaux et les pièces plus simples ou moins robustes peuvent être imprimées à l'aide de technologies plus rentables. 

Si vous choisissez entre les nombreux processus et matériaux d’impression 3D disponibles, vous devez prendre en compte des facteurs tels que la précision dimensionnelle, la finition de surface et les exigences de post-traitement. Tous ces facteurs influenceront le coût final de votre pièce.  

En fin de compte, les fluctuations des coûts des matériaux, entre autres éléments de la chaîne d’approvisionnement, rendent difficile la prévision du prix des pièces imprimées en 3D. Cet article couvre les principaux facteurs ayant une incidence sur le prix des pièces, tandis que la plateforme Protolabs Network offre un moyen rapide et précis d'estimer le coût des pièces que vous souhaitez fabriquer.

Qu'est-ce qui affecte le prix de l'impression 3D ?

De nombreux facteurs affecteront le coût final des pièces imprimées en 3D. Voici quelques-uns des facteurs les plus importants :

• Matériaux :Chaque technologie d’impression 3D est livrée avec sa propre multitude de matériaux polymères. Les bobines de filament pour FDM (modélisation par dépôt de fusion) ont tendance à être relativement bon marché, tandis que la résine SLA et les poudres SLS et MJF sont, en général, plus chères. La quantité de matériau nécessaire pour imprimer la pièce affectera directement le prix; ceci est particulièrement important lors de l'impression avec FDM, qui nécessite souvent des structures de support. 

• Volume de la pièce :les pièces plus grandes nécessitent plus de matériau et plus d'espace sur la machine, et prennent plus de temps à produire. Ces augmentations de matériaux et de délais de production augmentent à leur tour les coûts. 

• Post-traitement :une fois l'impression d'une pièce terminée, un travail manuel supplémentaire peut être nécessaire pour terminer le composant. Ces méthodes de finition comprennent le dépoudrage du support ou, le nettoyage, le ponçage et d'autres types de post-traitement, qui contribuent tous au prix final de la pièce. 

• Coûts d'équipement :ces coûts comprennent le temps d'installation et de configuration, les coûts de fonctionnement, l'entretien périodique des machines et une maintenance plus ponctuelle. Vous devrez probablement supporter ces coûts, quel que soit le type de technologies de fabrication que vous utilisez. 

L’un des principaux facteurs qui font de l’impression 3D un choix économique pour de nombreuses applications est le faible coût de mise en place de cette technologie. Cela rend l’impression 3D optimale pour un plus petit nombre de pièces, même si son prix devient compétitif par rapport à l’usinage CNC et au moulage par injection lorsque vous avez des séries de production plus importantes.

Combien coûtent les matériaux d'impression 3D ?

L’impression 3D utilise une grande variété de matériaux pour fabriquer des pièces, et chaque technologie d’impression 3D unique est compatible avec différents matériaux. En général, l'impression 3D de pièces métalliques est plus coûteuse que l'utilisation de polymères, bien que les composites soient généralement plus chers que les métaux. D'autres facteurs peuvent présenter le scénario inverse dans des cas spécifiques. 

Dans cette section, nous comparerons les coûts de nombreux matériaux d’impression 3D courants. Vous pouvez trouver un aperçu plus détaillé des propriétés et des prix des matériaux dans notre index des matériaux.

Plastiques

Vous pouvez diviser les plastiques d’impression 3D en deux catégories :les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques réagissent à la chaleur et peuvent fondre, ce qui en fait le matériau le plus courant pour les processus d’extrusion de matériaux. Les résines polymères thermodurcies, quant à elles, sont durcies par la lumière UV et sont optimales pour l'impression de pièces destinées au prototypage.

Matériau Description Comparaison des coûts PLA Haute rigidité, bons détails, abordable. $ Résine Détails élevés et surface lisse, prototypage semblable à un moule à injection. $$ Plastique ABS de base, propriétés mécaniques et thermiques améliorées par rapport au PLA. $ Nylon Utilisé pour remplacer les pièces fonctionnelles moulées par injection, bonne résistance chimique. $$ PETG Idéal pour les pièces mécaniques à haute résistance aux chocs et flexibilité. Stérilisable. $ TPU Matériau semblable au caoutchouc, adapté aux tubes, poignées, joints et garnitures. $ ASA Stabilité aux UV et haute résistance chimique, matériau privilégié pour les applications extérieures. $$$ PEI Plastique technique, applications haute performance, ignifuge. $$$ PC Thermoplastique industriel avec une grande précision, durabilité et haute résistance. $ PEEK Excellentes propriétés mécaniques, résistant à la chaleur et à l'usure, bon substitut à certains métaux pour le rapport résistance/poids. $$$

Métaux

L'acier inoxydable et l'aluminium sont les métaux les plus courants pour l'impression 3D, tandis que les alliages de titane et de cuivre sont idéaux pour des applications plus spécialisées. Il est important de noter que même si l’impression 3D avec du métal permet d’obtenir des pièces durables, le coût a tendance à être beaucoup plus élevé que l’utilisation de matériaux polymères.

Matériau Description Comparaison des coûts Acier inoxydable Haute résistance à la traction, à la température et à la corrosion. $$$$$ Aluminium Haute usinabilité et ductilité, bon rapport résistance/poids. $$$$

Composites

Les matériaux composites comme la fibre de carbone, le Kevlar et les brins de fibre de verre sont à la pointe de l'innovation en matière d'impression 3D. Ils ont tendance à avoir un excellent rapport résistance/poids et sont souvent plus résistants que l’aluminium. Les composites pour l'impression 3D sont courants dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la technologie médicale, les énergies renouvelables et l'automobile haute performance, où la réduction du poids est plus importante que la réduction des coûts.

Cependant, les matériaux composites peuvent coûter jusqu'à 8 à 12 fois plus cher que les autres plastiques et 2 à 5 fois plus cher que les métaux. Selon l'application, il est possible de compenser le coût plus élevé des composites si vous utilisez une conception plus simple qui nécessite moins de matériaux pour obtenir la même intégrité structurelle. Vous pouvez également envisager une approche hybride, combinant des composites avec des métaux et des plastiques pour certaines pièces.

Combien coûte chaque processus d'impression 3D ?

Chaque processus et technologie d’impression 3D a ses propres coûts de matériaux et d’équipement. Comparons les principales technologies que nous proposons chez Protolabs Network.

FDM (modélisation des dépôts fondus)

Prototypage FDM est l’option d’impression 3D la plus rentable pour les géométries de pièces simples et les petites séries de production. Parmi tous les processus proposés, le FDM présente le coût des matériaux de base le plus bas, même si, à mesure que les pièces deviennent plus complexes, vous aurez peut-être besoin de structures de support supplémentaires, de temps de post-traitement plus longs et d'une intervention humaine plus importante. Ces facteurs augmentent tous le coût du FDM.

La particularité de ce processus est que les machines FDM, contrairement à d’autres technologies additives, n’impriment pas d’objets solides. Au lieu de cela, ils utilisent une structure de grille interne pour minimiser les besoins en matériaux. Ce remplissage est défini par un pourcentage. Il est courant d'imprimer avec un remplissage de 25 %, bien que 50 % et 75 % augmentent tous deux la résistance relative de l'objet. L'impression avec un remplissage à 100 % donne un objet complètement solide, ce qui est plus rare pour le FDM. 

Il est important de noter que nous faisons la différence entre le FDM de prototypage (de bureau) et le FDM industriel. Industrial FDM utilise des machines haut de gamme capables d'imprimer des matériaux de qualité industrielle avec une résistance élevée et une résistance aux températures élevées. Cette forme d’impression FDM est beaucoup plus coûteuse que son homologue de prototypage.

SLA (stéréolithographie)

Faisant partie de la famille des photopolymérisations en cuve, le SLA peut produire des géométries plus complexes et des lots de volumes plus élevés que le FDM. Pour les plastiques, le SLA présente les coûts globaux des matériaux les plus élevés par rapport aux autres technologies, bien que les coûts de post-traitement soient beaucoup plus gérables. SLA offre le temps de préparation des pièces le plus court et, grâce à la grande qualité de surface des pièces imprimées en SLA, réduit les coûts de post-traitement. 

SLA est disponible dans ses applications de prototypage (ordinateur de bureau) et industrielles, en fonction de vos besoins spécifiques en matière de pièces personnalisées. 

SLS (frittage sélectif laser) 

La technologie de fusion sur lit de poudre SLS a tendance à avoir le coût global le plus bas pour les géométries de pièces complexes, les lots de plus gros volumes et les finitions de pièces de haute qualité. 

Les coûts des matériaux de base pour le SLS sont généralement plus élevés que pour les autres processus d’impression 3D, même si vous n’avez pas besoin de structures de support. De plus, vous pouvez réutiliser les matériaux de base, ce qui minimise les déchets. Ces deux facteurs tendent à réduire les coûts globaux des matériaux. 

En termes de coûts d'équipement, SLS implique des temps de configuration et de maintenance plus longs entre les lots pour la manipulation des matériaux en poudre. Le manque de structures de support réduit également le post-traitement, ce qui réduit les coûts.

MJF (Multi Jet Fusion)

MJF, également une technologie de fusion sur lit de poudre, rivalise avec SLS en termes de coût inférieur pour obtenir une complexité impressionnante et des finitions de haute qualité. Imprimer avec MJF signifie également que vous pouvez réutiliser les matériaux de base et supprimer le besoin de structures de support. 

Cependant, contrairement au SLS, la vitesse d'impression du MJF est uniquement dictée par la hauteur Z de votre pièce. La vitesse d'une machine SLS a une relation linéaire avec le volume du matériau. La plupart des matériaux MJF finiront par coûter plus cher que les autres polymères d'impression 3D, mais le fait que vous puissiez continuellement réutiliser les matériaux vous fera économiser de l'argent par pièce sur l'ensemble du cycle de production.

Comment la conception affecte-t-elle les coûts d'impression 3D ?

Les décisions de conception ont un impact direct sur le coût global de votre pièce personnalisée. Pendant le processus de conception, vous devez considérer la quantité de matériau que vous souhaitez utiliser, si vous aurez besoin de structures de support et quel post-traitement sera nécessaire. 

Passons en revue les principales considérations de conception qui affecteront le coût final de vos pièces personnalisées.

Volume de la pièce

Le volume total de votre pièce affectera considérablement le coût d’impression. Des réductions progressives de la taille des pièces peuvent en fait réduire considérablement le coût. 

Structures de support

L'impression de structures de support nécessite des matériaux supplémentaires, ce qui augmente rapidement le coût de tout composant imprimé en 3D. Il est important de garder à l’esprit le prix supplémentaire associé aux structures de support lors du choix de la bonne technologie de fabrication. 

La FDM, par exemple, est généralement le procédé d'impression 3D le moins cher disponible, jusqu'à ce que vous commenciez à produire des pièces complexes nécessitant des structures de support pour s'imprimer correctement. SLS et MJF ont un coût de base plus élevé que FDM, mais en tant que technologies de fusion sur lit de poudre, vous n'avez pas besoin de penser au coût supplémentaire des structures de support avec ces processus. 

Géométrie de la pièce

La façon dont vous concevez la géométrie de votre pièce dicte la quantité de matériau et de structures de support dont vous aurez besoin au moment d’imprimer la pièce en 3D. Pour réduire les coûts de géométrie, vous pouvez diviser le modèle de pièce en plusieurs composants, réduire la longueur ou l'angle des surplombs et réorienter le modèle sur la base d'impression pour minimiser les structures de support.

Conseils de conception clés pour l'impression 3D

Voici plusieurs trucs et astuces de conception essentiels qui vous aideront à réduire le coût de l’impression 3D et à garantir que vos conceptions se traduisent en composants imprimés en 3D impeccables. 

• Utilisez des transitions progressives entre les surfaces qui se bordent

• Assurez-vous de ne pas avoir de différences significatives dans la section transversale et le volume de votre pièce

• Optez pour des coins plus arrondis, car les coins pointus peuvent créer une contrainte résiduelle sur la pièce

• Évitez les déformations ou les déformations en supprimant les murs minces et non soutenus (surtout s'ils sont inutilement hauts)

• Aplatissez les angles peu profonds sur les surfaces pour éviter les marches d'escalier

• Conception pour une analyse de fabricabilité le plus tôt possible

Évitez de trop tolérancer vos pièces, car cela conduit à une impression avec des couches plus fines et à des exigences d'usinage secondaire supplémentaires.

La réduction des modèles 3D affecte-t-elle les coûts ?

Si produire votre modèle à l'échelle n'est pas crucial (par exemple, si vous produisez un prototype visuel), vous pouvez imprimer en 3D une pièce ou un ensemble de pièces plus petit pour réduire considérablement vos coûts de fabrication. 

Il est essentiel de rappeler que nous pensons en trois dimensions. Un cube de 10x10x10 cm a le double du volume d'un cube de 8x8x8 cm, donc même une petite réduction de la taille de votre modèle peut signifier devoir utiliser beaucoup moins de matériau pour produire une pièce qui remplit toujours la fonction souhaitée. 

Une façon de mettre à l'échelle votre modèle 3D consiste à utiliser le logiciel gratuit Netfabb. Voici comment procéder :

• Étape 1 :Téléchargez et installez la version gratuite de Netfabb.

• Étape 2 :Ouvrez votre modèle, cliquez sur le bouton « Mettre à l'échelle la pièce » dans la barre de menu et ajustez la taille de votre modèle. Le logiciel utilise l'unité millimétrique par défaut, mais vous pouvez la modifier dans les paramètres. 

• Étape 3 :Enregistrez votre modèle à l'échelle en allant dans le coin supérieur gauche de l'interface utilisateur et en naviguant depuis Pièce> Exporter la pièce> en tant que STL (binaire). 

Étape 4 :Téléchargez votre conception sur la plateforme d'impression 3D de Protolabs Network. N'oubliez pas de spécifier les mêmes unités que celles que vous avez utilisées dans Netfabb.

Vous pouvez également regarder cette vidéo expliquant comment mettre à l'échelle un modèle 3D dans Netfabb.

Puis-je réduire mes coûts en évidant mon modèle 3D ?

Évider votre pièce dès la phase de conception est un moyen efficace de réduire considérablement les coûts de l’impression 3D. 

Alors que les imprimantes FDM produisent par défaut des pièces semi-creuses avec une structure de remplissage interne, d'autres technologies d'impression 3D comme SLA, SLS et MJF peuvent produire des pièces 100 % solides, à moins que le modèle d'origine ne soit déjà creux. Si votre pièce n’a pas besoin d’être entièrement solide, nous vous recommandons d’évider votre modèle CAO 3D. 

Bien entendu, cette recommandation ne s'applique qu'aux technologies à base de poudre et est accompagnée d'une pointe de conception supplémentaire permettant d'ajouter des trous d'évacuation afin que les matériaux non fondus puissent être retirés après l'impression. Si vous évidez votre conception pour SLA, il peut être difficile d'enlever la résine une fois la pièce terminée. 

Voici un guide étape par étape pour creuser votre modèle à l'aide du logiciel gratuit Meshmixer.

• Étape 1 :Téléchargez et installez Meshmixer.

• Étape 2 :Ouvrez votre modèle et cliquez sur Edition> Creux et sélectionnez l'épaisseur de votre paroi. Utilisez des murs de 2 mm d'épaisseur comme limite inférieure de sécurité pour tous les processus d'impression 3D. 

• Étape 3 :ajoutez des trous d'évacuation à votre modèle afin de pouvoir retirer l'excédent de matière après l'impression. Double-cliquez sur la surface de votre modèle dans Meshmixer pour les ajouter. Nous vous recommandons d'ajouter des trous d'évacuation à des endroits qui ne sont normalement pas visibles lors de l'utilisation de votre pièce. Si vous imprimez avec SLS, assurez-vous d'ajouter 2 trous ou plus d'un diamètre d'au moins 5 mm. 

• Étape 4 :Cliquez sur Accepter et exportez votre modèle sous forme de fichier STL. 

Vous pouvez également regarder cette vidéo sur la façon d'évider votre modèle à l'aide de Meshmixer. Comme vous le verrez, quelques minutes de modification d’un fichier CAO peuvent avoir un impact significatif sur le coût final de l’impression 3D de pièces personnalisées.

Comment éliminer le besoin de structures de support ?

L'impression 3D FDM nécessite souvent des structures de support pour imprimer des pièces avec des surplombs. Cela conduit à davantage de matériaux et à un post-traitement supplémentaire pour éliminer les structures de support et lisser la surface de la pièce. Éliminer le besoin de structures de soutien est un moyen viable de réduire le coût du FDM. 

Nous recommandons deux options pour éliminer le besoin de structures de support dans votre conception FDM. 

Angles de surplomb 

La première option consiste à concevoir votre pièce avec des angles de porte-à-faux supérieurs à 45 degrés. 

Pour approfondir les structures de support en FDM et d’autres méthodes d’impression 3D, consultez cet article. Vous pouvez également trouver nos directives de conception complètes pour FDM ici. 

Diviser votre modèle

La deuxième option consiste à diviser votre modèle en deux parties ou plus qui ne nécessitent pas de structures de support. Vous pouvez assembler ces pièces une fois l’impression 3D terminée. 

Voici un court tutoriel expliquant comment procéder dans Netfabb :

• Étape 1 :Téléchargez et installez la version gratuite de Netfabb. 

• Étape 2 :Ouvrez votre modèle dans Netfabb. Sélectionnez le champ « Coupes » et spécifiez l'emplacement et l'angle où vous souhaitez diviser la pièce. Assurez-vous que chaque composant a une surface plane qui servira de base à l'impression. 

• Étape 3 :Lorsque vous êtes satisfait du placement, cliquez sur « Exécuter la coupe » et exportez votre fichier au format STL. 

Vous pouvez également regarder cette vidéo sur la façon de diviser votre modèle pour FDM dans Netfabb.

Quelle est la valeur de l’impression 3D ? 

Bien qu'il y ait de nombreux coûts supplémentaires à prendre en compte tout au long du processus d'impression 3D, la valeur globale que vous obtenez avec cette technologie de fabrication additive dépasse de loin un prix étonnamment élevé. 

L'impression 3D a l'incroyable potentiel de réduire le nombre de pièces, de produire des pièces plus légères et structurellement plus solides et de réduire le coût d'assemblage. Utiliser l’impression 3D pour fabriquer des pièces signifie accéder à des caractéristiques de pièces qui sont soit impossibles, soit beaucoup plus difficiles à réaliser avec les méthodes traditionnelles. 

De plus, il est essentiel de se rappeler que l’impression 3D n’implique pas de montages, de moules et différents types d’outillage. Cela équilibre les coûts supplémentaires que vous avez constatés jusqu’à présent. Le plus important est de considérer la valeur globale que vous obtenez avec l’impression 3D, ce qui est incroyablement impressionnant pour une liste croissante d’applications et d’industries. Quelques coûts supplémentaires associés à l’impression 3D peuvent désormais réduire les coûts de fabrication à long terme et vous laisser plus de liberté de conception et de meilleures pièces.

Questions fréquemment posées

Combien coûte l'impression 3D ?

L'impression 3D est généralement moins chère que les autres technologies de fabrication pour le prototypage rapide et certaines applications de production finale. FDM est l'option la plus rentable, à moins que vous n'ayez besoin de nombreuses structures de support, tandis que SLS et MJF offrent le meilleur rapport qualité-prix pour un large éventail d'utilisations. 

Comment réduire les coûts d’impression 3D ?

Il existe de nombreuses façons de réduire vos coûts d’impression 3D, notamment en phase de conception. Les moyens efficaces de réduire le prix de l’impression 3D consistent à creuser votre modèle, à le diviser pour éviter une structure de support inutile, à le réduire à des fins de prototypage et à éviter les surplombs.

Qu'est-ce qui affecte le coût de l'impression 3D ?

De nombreux facteurs influencent le coût final des pièces imprimées en 3D. La taille de votre modèle, la quantité de matériau que vous devez utiliser, la technologie que vous choisissez pour fabriquer vos pièces, si vous avez besoin de structures de support, de post-traitement et de finition et bien d'autres éléments font partie des éléments importants à prendre en compte.

Comment puis-je calculer les coûts d'impression 3D ?

La plupart des informations sur les coûts des processus et des matériaux sont facilement disponibles sur le site de Protolabs Network et sur le Web, mais le moyen le plus simple de calculer vos coûts d'impression 3D est de vous rendre sur notre générateur de devis pour tester différentes itérations de votre modèle CAO.

Combien coûte une imprimante 3D ?

Il existe de nombreux types d’imprimantes 3D pour les applications de bureau, de prototypage et plus industrielles. La plupart des machines pour amateurs coûteront entre 300 et 500 €, tandis que le prix des imprimantes 3D professionnelles varie entre 1 500 et 20 000 €. Les imprimantes 3D conçues pour un usage professionnel et industriel peuvent coûter près de 100 000 €.

L'impression 3D est-elle plus chère que le moulage par injection ?

Bien que l’impression 3D ait tendance à être rentable dans de nombreux cas, le moulage par injection coûtera moins cher si vous produisez plus d’une centaine de pièces. Plus vous fabriquez de pièces par moule, plus vous obtiendrez de valeur pour le moulage par injection. Cependant, SLS et MJF commencent à donner du fil à retordre au moulage par injection en ce qui concerne la valeur globale, d’autant plus que les techniques de fusion à base de poudre n’impliquent pas d’outillage.

L'impression 3D est-elle plus chère que l'usinage CNC ?

La réponse à cette question dépend en grande partie du fait que vous fabriquiez à des fins de prototypage ou de pièces finales. L'impression 3D est en moyenne moins chère que l'usinage CNC, en particulier dans les petits volumes, mais une fois que vous commencez à exiger des séries de plus de 100 pièces, la CNC peut commencer à ressembler à la technologie la plus rentable.

L'impression 3D est-elle plus rapide que la fabrication traditionnelle ?

Absolument. L'impression 3D est une technologie de fabrication numérique, ce qui signifie que les délais de livraison et les contrôles DFM sont tous deux nettement plus rapides. 

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