Costos de impresión 3D:cómo mantener los precios bajos y maximizar el valor

¿Es la impresión 3D la opción más rentable y cómo se pueden mantener bajos los costes? Explore todos los factores que determinan el precio de la impresión 3D, incluido cómo reducir el costo de imprimir sus piezas personalizadas.

Impresión 3D:cálculo del coste y equilibrio del valor 

La impresión 3D es a menudo la forma más rápida y rentable de producir piezas para la creación de prototipos y una gama cada vez mayor de aplicaciones de uso final. Varios factores determinan el costo de la impresión 3D de piezas personalizadas, incluidos los materiales necesarios, el tiempo de producción por pieza y el tipo de impresora que desea utilizar. 

En general, los plásticos son más baratos que los metales, las piezas más pequeñas utilizan menos material y las piezas más simples o menos robustas se pueden imprimir utilizando tecnologías más rentables. 

Si elige entre los numerosos procesos y materiales de impresión 3D disponibles, debe considerar factores como la precisión dimensional, el acabado de la superficie y los requisitos de posprocesamiento. Todos estos factores influirán en el coste final de su pieza.  

En última instancia, las fluctuaciones en los costos de los materiales, entre otros elementos de la cadena de suministro, dificultan predecir el precio de las piezas impresas en 3D. Este artículo cubre los principales factores que afectan el precio de las piezas, mientras que la plataforma Protolabs Network ofrece una manera rápida y precisa de estimar el costo de las piezas que desea construir.

¿Qué afecta el precio de la impresión 3D?

Hay muchos factores que afectarán el coste final de las piezas impresas en 3D. Estos son algunos de los factores más importantes:

• Materiales:Cada tecnología de impresión 3D viene con su propia variedad de materiales poliméricos. Las bobinas de filamento para FDM (modelado por deposición fundida) suelen ser relativamente baratas, mientras que la resina SLA y los polvos SLS y MJF son, en general, más caros. La cantidad de material necesario para imprimir la pieza afectará directamente el precio; esto es especialmente importante cuando se imprime con FDM, que a menudo requiere estructuras de soporte. 

• Volumen de piezas:las piezas más grandes requieren más material y más espacio en la máquina, y su producción lleva más tiempo. Estos aumentos en los materiales y el tiempo de producción a su vez elevan el costo. 

• Postprocesamiento:después de terminar de imprimir una pieza, es posible que sea necesario realizar trabajo manual adicional para completar el componente. Estos métodos de acabado incluyen eliminación de soporte o polvo, limpieza, lijado y otros tipos de posprocesamiento, todo lo cual suma en el precio final de la pieza. 

• Costos de equipo:estos costos incluyen el tiempo de instalación y configuración, los costos de funcionamiento, el servicio periódico de las máquinas y más mantenimiento ad hoc. Es probable que incurra en estos costos sin importar qué tipo de tecnologías de fabricación esté utilizando. 

Uno de los principales factores que hacen que la impresión 3D sea una opción económica para muchas aplicaciones es el bajo coste de instalación de la tecnología. Esto hace que la impresión 3D sea óptima para un número menor de piezas, aunque su precio es competitivo en comparación con el mecanizado CNC y el moldeo por inyección cuando se tienen tiradas de producción más grandes.

¿Cuánto cuestan los materiales de impresión 3D?

La impresión 3D utiliza una gran variedad de materiales para construir piezas y cada tecnología de impresión 3D única es compatible con diferentes materiales. En general, la impresión 3D de piezas metálicas es más costosa que el uso de polímeros, aunque los compuestos suelen ser más caros que los metales; otros factores pueden presentar el escenario inverso en casos específicos. 

En esta sección, compararemos los costos de muchos materiales de impresión 3D comunes. Puede encontrar una descripción más detallada de las propiedades y precios de los materiales en nuestro Índice de materiales.

Plásticos

Puede dividir los plásticos de impresión 3D en dos categorías:termoplásticos y termoestables. Los termoplásticos reaccionan al calor y pueden fundirse, lo que los convierte en el material más común para los procesos de extrusión de materiales. Las resinas poliméricas termoestables, por otro lado, se curan con luz ultravioleta y son óptimas para imprimir piezas para la creación de prototipos.

Material Descripción Comparación de costes PLA Alta rigidez, buen detalle, asequible. $ Resina Alto detalle y superficie lisa, prototipos similares a moldes de inyección. $$ ABS Plástico básico, propiedades mecánicas y térmicas mejoradas en comparación con el PLA. $ Nylon Se utiliza para sustituir piezas funcionales moldeadas por inyección, buena resistencia química. $$ PETG Bueno para piezas mecánicas con alta resistencia al impacto y flexibilidad. Esterilizable. $ TPU Material similar al caucho, adecuado para tubos, empuñaduras, sellos y juntas. $ Estabilidad ASA UV y alta resistencia química, material preferido para aplicaciones en exteriores. $$$ PEI Plástico de ingeniería, aplicaciones de alto rendimiento, retardante de fuego. $$$ PC Termoplástico industrial de alta precisión, durabilidad y alta resistencia. $ PEEK Excelentes propiedades mecánicas, resistente al calor y al desgaste, buen sustituto de algunos metales en cuanto a relación resistencia-peso. $$$

Metales

El acero inoxidable y el aluminio son los metales más comunes para la impresión 3D, mientras que las aleaciones de titanio y cobre son ideales para aplicaciones más especializadas. Es importante tener en cuenta que, si bien la impresión 3D con metal produce piezas duraderas, el costo tiende a ser mucho más alto que el uso de materiales poliméricos.

Material Descripción Comparación de costes Acero inoxidable Alta resistencia a la tracción, temperatura y corrosión. $$$$$ Aluminio Alta maquinabilidad y ductilidad, buena relación resistencia-peso. $$$$

Compuestos

Los materiales compuestos como la fibra de carbono, el Kevlar y los hilos de fibra de vidrio están a la vanguardia de la innovación en la impresión 3D. Suelen tener excelentes relaciones resistencia-peso y, a menudo, son más resistentes que el aluminio. Los compuestos para impresión 3D son comunes en industrias como la aeroespacial, la tecnología médica, las energías renovables y la automoción de alto rendimiento, donde reducir el peso es más importante que reducir los costos.

Sin embargo, los materiales compuestos pueden costar entre 8 y 12 veces más que otros plásticos y entre 2 y 5 veces más que los metales. Dependiendo de la aplicación, es posible compensar el mayor costo de los compuestos si se utiliza un diseño más simple que requiera menos material para lograr la misma integridad estructural. También se puede considerar un enfoque híbrido, combinando compuestos con metales y plásticos para determinadas piezas.

¿Cuánto cuesta cada proceso de impresión 3D?

Cada proceso y tecnología de impresión 3D tiene sus propios costos de material y equipo únicos. Comparemos las principales tecnologías que ofrecemos en Protolabs Network.

FDM (modelado por deposición fundida)

La creación de prototipos FDM es la opción de impresión 3D más rentable para geometrías de piezas simples y tiradas de producción más pequeñas. De todos los procesos que se ofrecen, FDM tiene el costo de material base más bajo, aunque a medida que las piezas se vuelven más complejas, es posible que necesite estructuras de soporte adicionales, mayores tiempos de posprocesamiento y más intervención humana. Todos estos factores aumentan el costo de FDM.

Lo singular de este proceso es que las máquinas FDM, a diferencia de otras tecnologías aditivas, no imprimen objetos sólidos. En su lugar, utilizan una estructura de rejilla interna para minimizar los requisitos de material. Este relleno se define mediante un porcentaje. Es común imprimir con un relleno del 25%, aunque tanto el 50% como el 75% aumentan la fuerza relativa del objeto. La impresión con un 100% de relleno da como resultado un objeto completamente sólido, lo cual es menos común en FDM. 

Es importante tener en cuenta que diferenciamos entre FDM de creación de prototipos (escritorio) y FDM industrial. Industrial FDM utiliza máquinas de alta gama que pueden imprimir materiales de calidad industrial con alta resistencia y resistencia a altas temperaturas. Esta forma de impresión FDM es mucho más cara que su contraparte de creación de prototipos.

SLA (estereolitografía)

Como parte de la familia de fotopolimerización en tina, SLA puede producir geometrías más complejas y lotes de mayor volumen que FDM. Para los plásticos, el SLA tiene los costos generales de material más altos en comparación con otras tecnologías, aunque los costos de posprocesamiento son mucho más manejables. SLA tiene el tiempo de preparación de piezas más bajo y, gracias a la gran calidad de la superficie de las piezas impresas con SLA, menores costos de posprocesamiento. 

SLA está disponible en sus aplicaciones industriales y de creación de prototipos (escritorio), según sus requisitos específicos de piezas personalizadas. 

SLS (sinterización láser selectiva) 

La tecnología de fusión de lecho de polvo SLS tiende a tener el costo general más bajo para geometrías de piezas complejas, lotes de mayor volumen y acabados de piezas de alta calidad. 

Los costos del material base para SLS suelen ser más altos que los de otros procesos de impresión 3D, aunque no se necesitan estructuras de soporte. Además, puedes reutilizar los materiales base, lo que minimiza el desperdicio. Ambos factores tienden a reducir los costos generales de material. 

En términos de costos de equipo, SLS implica tiempos de configuración y mantenimiento más largos entre lotes para manipular los materiales en polvo. La falta de estructuras de soporte también reduce el posprocesamiento, lo que a su vez reduce los costos.

MJF (Fusión Multi Jet)

MJF, también una tecnología de fusión de lecho de polvo, rivaliza con el SLS en términos de su menor costo para lograr una complejidad impresionante y acabados de alta calidad. Imprimir con MJF también significa que puede reutilizar materiales base y eliminar la necesidad de estructuras de soporte. 

Sin embargo, a diferencia de SLS, la velocidad de impresión de MJF solo viene dictada por la altura Z de su pieza. La velocidad de una máquina SLS tiene una relación lineal con el volumen de material. La mayoría de los materiales MJF terminarán costando más que otros polímeros de impresión 3D, pero el hecho de que puedas reutilizar los materiales continuamente te permitirá ahorrar dinero por pieza durante toda la producción.

¿Cómo afecta el diseño a los costes de impresión 3D?

Las decisiones de diseño tienen un impacto directo en el costo total de su pieza personalizada. Durante el proceso de diseño, debes considerar la cantidad de material que deseas utilizar, si necesitarás estructuras de soporte y qué posprocesamiento será necesario. 

Repasemos las consideraciones de diseño clave que afectarán el costo final de sus piezas personalizadas.

Volumen de piezas

El volumen total de su pieza afectará significativamente el costo de impresión. Las reducciones incrementales en el tamaño de las piezas pueden en realidad reducir bastante el costo. 

Estructuras de soporte

La impresión de estructuras de soporte requiere materiales adicionales, lo que eleva rápidamente el costo de cualquier componente impreso en 3D. Es importante recordar el precio adicional que conllevan las estructuras de soporte a la hora de elegir la tecnología de fabricación adecuada. 

FDM, por ejemplo, suele ser el proceso de impresión 3D más barato disponible, hasta que se empieza a producir piezas complejas que necesitan estructuras de soporte para imprimirse correctamente. SLS y MJF tienen un costo base más alto que FDM, pero como tecnologías de fusión de lecho de polvo, no es necesario pensar en el costo adicional de las estructuras de soporte con estos procesos. 

Geometría de la pieza

La forma en que diseña la geometría de su pieza dicta la cantidad de material y estructuras de soporte que necesitará cuando llegue el momento de imprimir la pieza en 3D. Para reducir los costos de geometría, puede dividir el modelo de pieza en varios componentes, reducir la longitud o el ángulo de los voladizos y reorientar el modelo en la base de impresión para minimizar las estructuras de soporte.

Consejos clave de diseño para la impresión 3D

A continuación se ofrecen varios consejos y trucos de diseño esenciales que le ayudarán a reducir el coste de la impresión 3D y garantizarán que sus diseños se traduzcan en componentes impresos en 3D impecables. 

• Utilice transiciones graduales entre superficies que bordean entre sí

• Asegúrate de no tener diferencias significativas en la sección y el volumen de tu pieza

• Opte por esquinas más redondeadas, ya que las esquinas afiladas pueden crear tensiones residuales en la pieza de trabajo

• Evite pandeo o deformación quitando paredes delgadas y sin soporte (especialmente si son innecesariamente altas)

• Aplana los ángulos poco profundos de las superficies para evitar escalones

• Diseño para análisis de capacidad de fabricación lo antes posible

Evite aplicar tolerancias excesivas a sus piezas, ya que esto lleva a imprimir con capas más delgadas y requisitos de mecanizado secundario adicionales.

¿La reducción de modelos 3D afecta los costes?

Si producir su modelo a escala no es crucial (por ejemplo, si está produciendo un prototipo visual), puede imprimir en 3D una pieza o un conjunto de piezas más pequeñas para reducir significativamente sus costos de fabricación. 

Es fundamental recordar que estamos pensando en tres dimensiones. Un cubo de 10x10x10 cm tiene el doble de volumen que un cubo de 8x8x8 cm, por lo que incluso una pequeña reducción en el tamaño de su modelo puede significar tener que usar mucho menos material para producir una pieza que aún cumple la función deseada. 

Una forma de escalar su modelo 3D es utilizar el software gratuito Netfabb. He aquí cómo:

• Paso 1:descargue e instale la versión gratuita de Netfabb.

• Paso 2:abra su modelo, haga clic en el botón "Escalar parte" en la barra de menú y ajuste el tamaño de su modelo. El software utiliza la unidad milimétrica de forma predeterminada, pero puedes cambiarla en la configuración. 

• Paso 3:Guarde su modelo a escala yendo a la parte superior izquierda de la interfaz de usuario y navegando desde Pieza> Exportar pieza> como STL (binario). 

Paso 4:sube tu diseño a la plataforma de impresión 3D de Protolabs Network. Recuerde especificar las mismas unidades que utilizó en Netfabb.

También puedes ver este vídeo sobre cómo escalar un modelo 3D en Netfabb.

¿Puedo reducir mis costes vaciando mi modelo 3D?

Ahuecar su parte en la etapa de diseño es una forma efectiva de reducir sustancialmente los costos de la impresión 3D. 

Mientras que las impresoras FDM producen piezas semihuecas con una estructura de relleno interna de forma predeterminada, otras tecnologías de impresión 3D como SLA, SLS y MJF pueden producir piezas que son 100% sólidas, a menos que el modelo original ya sea hueco. Si su pieza no tiene que ser completamente sólida, le recomendamos ahuecar su modelo CAD 3D. 

Por supuesto, esta recomendación solo se aplica a las tecnologías a base de polvo y viene con una punta de diseño adicional para agregar orificios de escape para que los materiales no fundidos se puedan eliminar después de la impresión. Si ahueca su diseño para SLA, puede resultar difícil eliminar la resina cuando la pieza esté completa. 

Aquí tienes una guía paso a paso para vaciar tu modelo utilizando el software gratuito Meshmixer.

• Paso 1:Descargue e instale Meshmixer.

• Paso 2:abra su modelo y haga clic en Editar> Hueco y seleccione el grosor de su pared. Utilice paredes de 2 mm de espesor como límite inferior seguro para todos los procesos de impresión 3D. 

• Paso 3:agregue orificios de escape a su modelo para que pueda eliminar el exceso de material después de imprimir. Haz doble clic en la superficie de tu modelo en Meshmixer para agregarlos. Recomendamos agregar orificios de escape en lugares que normalmente no son visibles durante el uso de su pieza. Si está imprimiendo con SLS, asegúrese de agregar 2 o más agujeros con un diámetro de al menos 5 mm. 

• Paso 4:haga clic en Aceptar y exporte su modelo como un archivo STL. 

También puedes ver este vídeo sobre cómo vaciar tu modelo usando Meshmixer. Como verá, unos pocos minutos de edición de un archivo CAD pueden afectar significativamente el costo final de la impresión 3D de piezas personalizadas.

¿Cómo se elimina la necesidad de estructuras de soporte?

La impresión 3D FDM a menudo requiere estructuras de soporte para imprimir piezas con voladizos. Esto conduce a más materiales y a un posprocesamiento adicional para eliminar las estructuras de soporte y suavizar la superficie de la pieza. Eliminar la necesidad de estructuras de soporte es una forma viable de reducir el costo de FDM. 

Recomendamos dos opciones para eliminar la necesidad de estructuras de soporte en su diseño FDM. 

Ángulos de voladizo 

La primera opción es diseñar su pieza con ángulos salientes superiores a 45 grados. 

Para profundizar en las estructuras de soporte en FDM y otros métodos de impresión 3D, consulte este artículo. También puede encontrar nuestras pautas de diseño completas para FDM aquí. 

Dividir tu modelo

La segunda opción es dividir su modelo en dos o más partes que no requieran estructuras de soporte. Puede ensamblar estas piezas una vez completada la impresión 3D. 

Aquí hay un breve tutorial sobre cómo hacer esto en Netfabb:

• Paso 1:descargue e instale la versión gratuita de Netfabb. 

• Paso 2:abre tu modelo en Netfabb. Seleccione el campo "Cortes" y especifique la ubicación y el ángulo donde desea dividir la pieza. Asegúrese de que cada componente tenga una superficie plana para usarse como base para la impresión. 

• Paso 3:Cuando esté satisfecho con la ubicación, haga clic en "Ejecutar corte" y exporte su archivo a STL. 

También puedes ver este vídeo sobre cómo dividir tu modelo para FDM en Netfabb.

¿Cuál es el valor de la impresión 3D? 

Si bien hay que tener en cuenta muchos costos adicionales durante el proceso de impresión 3D, en general, el valor que se obtiene con esta tecnología de fabricación aditiva supera con creces un precio inesperadamente alto. 

La impresión 3D tiene el increíble potencial de reducir el número de piezas, producir piezas más ligeras y estructuralmente más sólidas y reducir el coste de montaje. Usar la impresión 3D para fabricar piezas significa obtener acceso a características de las piezas que son imposibles o mucho más difíciles de lograr con los métodos tradicionales. 

Además, es fundamental recordar que la impresión 3D no implica accesorios, moldes ni diferentes tipos de herramientas. Esto equilibra los costos adicionales que ha visto hasta ahora. Lo más importante es considerar el valor general que se obtiene con la impresión 3D, que es increíblemente impresionante para una lista cada vez mayor de aplicaciones e industrias. Algunos costos adicionales asociados con la impresión 3D ahora pueden reducir los costos de fabricación a largo plazo y dejarle más libertad de diseño y mejores piezas.

Preguntas frecuentes

¿Qué tan cara es la impresión 3D?

La impresión 3D es generalmente más barata que otras tecnologías de fabricación para la creación rápida de prototipos y determinadas aplicaciones de producción de uso final. FDM es la opción más rentable, a menos que necesite muchas estructuras de soporte, mientras que SLS y MJF ofrecen el mejor valor para una amplia gama de usos. 

¿Cómo se pueden reducir los costos de impresión 3D?

Hay muchas formas de reducir los costes de impresión 3D, especialmente en la fase de diseño. Las formas efectivas de reducir el precio de la impresión 3D incluyen ahuecar el modelo, dividirlo para evitar estructuras de soporte innecesarias, reducirlo para fines de creación de prototipos y evitar voladizos.

¿Qué afecta el costo de la impresión 3D?

Muchos factores influyen en el coste final de las piezas de impresión 3D. El tamaño de su modelo, la cantidad de material que necesita utilizar, la tecnología que elige para fabricar sus piezas, si necesita estructuras de soporte y posprocesamiento y acabado, y muchos otros elementos, se encuentran entre los aspectos importantes a considerar.

¿Cómo puedo calcular los costos de impresión 3D?

Gran parte de la información sobre los costos de proceso y materiales está fácilmente disponible en el sitio de Protolabs Network y en la web, pero la forma más sencilla de calcular sus costos de impresión 3D es dirigirse a nuestro generador de cotizaciones para probar diferentes iteraciones de su modelo CAD.

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

Existen muchos tipos diferentes de impresoras 3D para escritorio, creación de prototipos y aplicaciones más industriales. La mayoría de las máquinas para aficionados cuestan entre 300 y 500 euros, mientras que las impresoras 3D profesionales varían en precio entre 1.500 y 20.000 euros. Las impresoras 3D diseñadas para uso empresarial e industrial pueden costar casi 100.000 euros.

¿Es la impresión 3D más cara que el moldeo por inyección?

Si bien la impresión 3D tiende a ser rentable en muchos casos, el moldeo por inyección costará menos si se producen más de 100 piezas. Cuantas más piezas fabrique por molde, mejor valor obtendrá por el moldeo por inyección. Sin embargo, SLS y MJF están empezando a darle una oportunidad al moldeo por inyección en lo que respecta al valor general, especialmente porque las técnicas de fusión basadas en polvo no implican herramientas.

¿Es la impresión 3D más cara que el mecanizado CNC?

La respuesta a esta pregunta depende en gran medida de si está fabricando para la creación de prototipos o para piezas finales. La impresión 3D es, en promedio, más barata que el mecanizado CNC, especialmente en volúmenes bajos, aunque una vez que comienzas a requerir tiradas de más de 100 piezas, el CNC puede comenzar a parecer la tecnología más rentable.

¿Es la impresión 3D más rápida que la fabricación tradicional?

Absolutamente. La impresión 3D es una tecnología de fabricación digital, lo que significa que los plazos de entrega y las comprobaciones DFM son significativamente más rápidos. 

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