Skutečné náklady na 3D tisk

…aneb „Kolik ten 3D tisk vlastně stojí?“

Často se mě známí ptají, kolik stál tenhle výtisk nebo kolik by stálo vytištění konkrétního modelu. Vždycky odpovídám dosti vyhýbavě, protože se jedná o otázku velmi záludnou. Často také na svých stránkách chcete uvádět cenu pro zákazníka za hodinu tisku, za cenu materiálu. Jak tuto cenu stanovit?

Poďme si to spolu trochu vysvětlit. A bude to tentokráte opravdu dlouhé vysvětlování.

Kdo se ptá?

Primárním kritériem odpovědi na otázku „Kolik to stojí?“, je protidotaz „Kdo se ptá?“. Hned vysvětlím. Jiná odpověď bude kamarádovi, který chce vytisknout redukci na kropící konev a jiná zákazníkovi strojírenské firmy, který bude chtít vymodelovat a vytisknout prototyp součásti nového výrobku. V prvním případě kamarádovi naúčtujeme pouze materiál nebo vůbec nic, pokud se jedná o maličkost a dodal si model sám. Ve druhém případě musíme do ceny zahrnout všechny skutečné náklady a počítat opravdu se vším všudy. A právě tímto druhým případem se budu v tomto článku zabývat.

Chci si 3D tiskem vydělávat?

Budeme tiše předpokládát, že ano. Pokud je 3D tisk pouze vaším koníčkem, nemusíte zbytek článku číst a můžete se v konkrétním případě řídit pouze svým pocitem. Podívejme se nejdříve z čeho se cena 3D tisku skládá.

Materiál

Kalkulace nákladů na materiál je nejsnadnější. Kritériem je cena materiálu za kilogram a skutečná spotřeba materiálu. Obě tato kritéria snadno zjistíte.

Cena materiálu

Ceny tiskových strun za kilogramovou cívku se pohybují v řádu od 300 Kč za obyčejné PLA až do 6000 Kč za BVOH podpůrný materiál. fotosensitivní resin do SLA tiskáren se pohybuje od 900 Kč do… teď ani nevím, kolik stojí nejdražší resin – fakt hodně. Vidíte tedy, že rozpětí je značné a záleží na tom, k jakému účelu bude výrobek sloužit. Budete mít zvýšené požadavky na pružnost, pevnost, tepelnou odolnost, přesnost, barevnost, ale i kvalitu návinu, kvalitu materiálu, značku, atd.? Nejčastěji se vyskytující cenou je obyčejné PLA za 400 Kč za kilogram. Cenu za materiál tedy můžete snadno ovlivnit. Na testovací výrobek můžete použít levný materiál a na finální výrobek dražší. Ve sliceru si můžeme zadat cenu za kilogram a slicer vám vypočítá cenu za provedený tisk. Jen tak pro zajímavost – na jedné kilogramové cívce je přibližně 330 metrů struny, jeden metr tedy vyjde přibližně na korunu dvacet – minimálně.

Spotřeba materiálu

Ač se to nezdá, spotřebu materiálu můžete snadno ovlivnit. Jednak druhem a hustotou výplně a počtem perimetrů ale také důkladnou rozvahou před tiskem a s tím související zkušeností. Volba výplní a perimetrů je problematika na samostatný článek, tak sledujte tento web — příspěvek na toto téma mám v plánu. Co se týká rozvahy před tiskem a zkušeností, tak to jsou spojené nádoby a rozebírám je níže v části Testovací tisky.

Každý model musíte připravit ve sliceru a ten nám při určení spotřeby pomůže. Po stisku tlačítka Slicovat se většinou zobrazí údaj o spotřebě v metrech. Tento údaj je důležitý nejen proto, abyste hodili pohled na cívku a zjistili, jestli máte dost materiálu na tisk, ale také k tomu, abyste si mohli spočítat cenu materiálu za tištěný výrobek – pokud to správně nastavený slicer neudělá za vás.

Elektrická energie

Máte-li tiskárnu na dřevoplyn a dostatečnou zásobu lesů, jste za vodou a nemusíme brát v úvahu spotřebovanou elektrickou energii. A ač se to nezdá, není to malá částka. Ale mám dobrou zprávu – spotřebu můžeme velmi dobře ovlivnit. Teda trochu.

Teplota trysky, rychlosti, elektronika, motory

Začnu tím, co můžeme ovlivnit nejméně. Elektroniku a motory téměř vůbec. Teplota trysky ovlivňuje tavení materiálu, přilnavost k podložce a předchozím vrstvám a dle mého jsou to důležitější důvody, než ohled na spotřebu.

Teplota bedu

Tady už je situace lepší, ale jen o málo. Nahřívání bedu (podložky pro tisk) je tu především proto, aby se nám po celou dobu tisku udržel výtisk na podložce. Pokud by tedy byla teplota nižší, než ta správná, výtisk by nám upadl – zvláště při vyšších rychlostech tisku. Teplotou tedy určujeme přilnavost první vrstvy. Můžeme zkusit experimentovat a pro různou velikost a tvar modelu, styčnou plochu, druh podpor, druhu materiálu a rychlosti tisku postupně snižovat teplotu bedu a čekat, při jaké teplotě tisk ještě spolehlivě drží. A proč vlastně? Pokud se podíváte na měřák spotřeby, uvidíte, že se vzrůstající teplotou roste výrazně spotřeba – a to nelineárně. Nahřátí podložky na 110 stupňů při okolní teplotě dílny 15 stupňů, to může být pro lacinější tiskárny velký oříšek a kolečko elektroměru se roztočí do pěkných toček. Proto s tím souvisí i následující.

Správně připravená podložka

Nedávno jsem tisknul velký výtisk PLA na skleněné podložce velmi dobře ošetřenou Izopropylalkoholem (IPA) bez dalších přípravků. Po dokončení tisku nešel výtisk při teplotě bedu cca 60 stupňů odtrhnout, ale jakmile teplota klesla na 30 stupňů, ve výtisku to luplo a ten krásně sám od podložky odskočil. Musí tedy logicky existovat nějaká dobře zvolená teplota a připravenost podložky, třeba i s použitím 3DLACKu nebo jiného přípravku, při které výtisk při tisku spolehlivě drží a přitom teplota je natolik nízká, že spotřeba energie bude přijatelná. To je prostor pro velké experimentování a nabývání zkušeností.

Materiál

Každý materiál má své požadavky na teplotu a tím i na spotřebu elektrické energie. Nemáme moc prostoru pro experimentování. Můžeme ale správně zvolit právě ten materiál. Pokud budeme tisknout velký tisk, u kterého je vcelku jedno, z jakého bude materiálu, bude určitě vhodnější zvolit PLA než ABS. PLA vyžaduje teplotu trysky 200° oproti 250°, teplotu bedu 60° oproti 110° a teplotu okolí cca 20° namísto pokud možno uzavřeného boxu s vyšší teplotou. A to je už opravdu znát na spotřebě energie – třeba i pětinásobek.

Velikost vrstvy versus doba tisku

Velikost vrstvy má vliv na vzhled, na pevnost výrobku a také hlavně na dobu tisku. Tisk modelu s vrstvou 0,1 mm trvá zhruba třikrát déle než vrstva 0,3 mm. Tisknout model 10 hodin nebo třicet hodin se citelně podepíše na spotřebě elektřiny. Zvažte proto, jesli trváte na superkvalitním tisku. Někdy vyšší vrstva přináší vyšší pevnost, rychlý tisk, levnější elektřinu a ve výjimečných případech i hezčí tisk (třeba váza z průhledného PETG tisknutá metodou VASE).

Tarif elektřiny

Pokud máte v místě, kde tisknete zvýhodněný tarif, tzv. noční proud, máte zpoloviny vyhráno. Nevadí-li vám v noci hluk tiskárny a tisknete-li časově krátké tisky (v řádu hodin), můžete nechat tisk na dobu, kdy platí nízký tarif. U dlouhých tisků v řádu desítek hodin prostě nemáte na výběr. Pro výpočet je nutné brát tu správnou cenu, případně vytvořit poměrnou cenu podle doby platnosti tarifu.

Zdroj elekřiny

Pro někoho spíše teoretická volba. Ale přesto – jste-li kutil nebo Elon Musk, můžete si zhotovit střechu ze solárních tašek a k tomu powerwall a nebude vás spotřeba vůbec trápit. Ti méně „Elonovští“ můžou zvolit libovolnou jinou kombinaci. Třeba vlastní baterie s měničem nabíjené nočním proudem. A ani nemusíme kupovat UPSku.

Úsporné režimy tiskárny

Některé tiskárny jsou vybaveny úsporným režimem, který vypne po několika prvních vrstvách vyhřívání bedu. Fajn věc, ale je potřeba vše náležitě vyzkoušet. Když musíte odevzdat do druhého dne velký výtisk, který se tiskne 20 hodin, nemáte moc prostoru pro pokusy. Takže si raději ten úsporný režim odpusťe a nešetřete. Vím to z vlastní trpké zkušenosti. Jinak zkoušet zkoušet a zase zkoušet.

Počítání spotřeby

Pojďme se vrátit k počítání spotřeby. Nejjednodušší způsob, jak skutečnou spotřebu zjistit, je zapojit mezi tiskárnu a zásuvku měřák za dvě stovky a dlouhodobě sledovat, při jakých rychlostech, teplotách trysky a hlavně hlavně hlavně (a ještě jednou to zdůrazním) teplotách bedu je jaká spotřeba elektrické energie. Můžete tak zjistit, že vaše tiskárna s bedem 220×220 při teplotě 60° má příkon cca 70 W. Další údaj, který potřebujete znát je dobu tisku ve vyšším tarifu a dobu tisku v nizkém tarifu a odpovídající ceny za kilowatthodinu – třeba 5 Kč a 3 Kč. Vlastní praktický výpočet si ukážeme ve vzorovém příkladu. Teď stačí jen vzorec a malý příklad:

Cena elektřiny za tisk = počet watthodin / 1000 x cena za kilowathodinu x počet hodin.

Příkad pro tisk 8 hodin ve vysokém tarifu: Cena = 70 / 1000 * 5 * 8 = 2,80 Kč.

Tato cena se nezdá vysoká, ale pokud budete tisknout ABS tisk na velkoformátové tiskárně tři dny, může se cena elektřiny za tisk vyšplhat i na 252 Kč. Jenom za eletřinu za jeden tisk. A s tím už je nutné počítat.

I kutilové často tisknou jeden výtisk za druhým, aby tiskárna nezahálela. Pak nastává čas pro velká čísla, které si často neuvědomujeme. Pokud hobík svoji malou tiskárnu bude vytěžovat bez přestávky každý den, pak se roční náklady za elektřinu vyšplhají na krásných 3000 korun.

Testovací tisky

Zkušený konstruktér, který se v oboru pohybuje dostatečně dlouho a dokáže správně analyzovat problém a navigovat klienta k požadovanému výsledku, zná tolerance a vlastnosti materiálu a postupy tisku, navíc umí rychle a dokonale modelovat – tak ten dokáže vytvořit model a vytisknout výrobek na „první dobrou“. Upozornění – takový člověk neexistuje. A i kdyby existoval, tak i on (pokud to není Chuck Noris) musel v začátcích překonávat desítky trablů. A to je pro nás dobrá zpráva. Máme prostor pro zlepšování.

Určitě se setkáte s problémy:

  • klient stále mění požadavky
  • vy měníte návrhy – stále vás napadá něco nového, lepšího
  • měníte vhodnější materiál, velikost vrstvy, výplň,…
  • nedaří se tisk – nenáviděná první vrstva, stringování, láme se to, není to hezký
  • nedaří se to napasovat – vady návrhu, tolerance

Tak jako se říká, že Antoniho Stradivari nedal z ruky housle, které nebyly perfektní, tak i vy jistě nedáte klientovi výtisk, který byste nepovažovali za když ne dokonalý, tak alespoň dobrý. Nechcete přeci, aby jste si pokazili jméno – to je jasný. A tak zkoušíte, laborujete, tisknete jeden výtisk za druhým, až nakonec zjistíte, že byste museli za svůj čas, energii a materiál naúčtovat klientovi milión. Ale nebojte, tohle se bude s nabytými zkušenostmi zlepšovat.

Jak tedy započítat testovací tisky do ceny? Buď domluvou se zákazníkem, třeba procentem, nebo to prostě musíte zkousnout a počítat s tím, že teď to půjde do mé režie a časem – snad – budete dělat tisky na tu „první dobrou“. My si pro náš výpočet určeme třeba 5 procent navíc z celkové ceny.

Amortizace tiskárny

Tak přesně tady začíná být problematika výpočtu nákladů na tisk zajímavá. A taky hodně často opomíjená. Hobík si řekne: „Prostě mám tiskárnu, tak co? Je mi jedno, jestli cenu tiskárny rozpočítám do tisku.“. A Frantovi amortizaci nezapočítá, protože i kdyby mu ten model autíčka netiskl, tak tiskárnu stejně bude mít pro svoje potřeby. My jsme se ale rozhodli, že nebudeme výpočet šidit a započítáme všechno.

Pořizovací náklady tiskárny

Vyjděme z jednoduchého příkladu. Koupili jsme si už hotovou (tj. sestavenou) kvalitní tiskárnu za 25 tisíc. Jsme správní hospodáři a na tiskárně budeme tisknou od rána do rána a nenecháme ji ani na chvíli zahálet. Tiskárna tedy poběží od nevídím do nevidím a protože nic netrvá věčně, za dva roky spolehlivě odejde. Ať už fyzicky nebo morálně zastará. Prostým podělením ceny tiskárny a dobou provozu dojdeme k závěru, že každá hodina tisku navýší cenu tisku o 1,43 Kč. Amortizace takto vytížené tiskárny navýší běžný dvacetihodinový tisk o bezmála 30 korun. A to je ten nejideálnější případ.

Hobík, který si koupí stavebnici za 19 990 Kč a každou sobotu a neděli si vytiskne pár figurek, o dovolený dá tiskárně pohov a tiskárna mu vydrží tři roky, než si pořídí novou a starou za dva tisíce střelí, bude muset počítat s tím, že amortizační hodina stojí 2,60 Kč a že mu jedna malá patnáctihodinová figurka Groota navýší cenu tisku jenom amortizací tiskárny o 40 korun.

Pokud počítáte, že tiskárnu po pár letech prodáte za nějakou cenu, tak tuto zbytkovou cenu odečtete od pořizovací.

Náklady na opravy a náhradní díly + ještě volitelné příslušenství

Pořízení tiskárny není jediným výdajem. Po roce začnou odcházet ventilátory (je to fakt spotřebák), možná trysky, o ložiscích ani nemluvě. Dále si občas koupíte tu novou trysku, tu lepší desku, tu vylepšené autoleveling čidlo, čidlo filamentu, hlavu pro vícebarevný tisk, UPSku a tak dále.Stokoruna ke stokoruně a máme tu náklady, se kterými je nutno počítat. Při rozpočítávání můžete postupovat stejně jako u amortizace nové tiskárny.

Cena práce resp. vašeho času

Někdy opomíjená položka Do celkové ceny můžeme započítat cenu:

  • domluvy se zákazníkem
  • analýzy problému
  • návrhu a modelování
  • dopravy k zákazníkovi
  • obsluhy tiskárny
  • postprocesing
  • úředničiny

Pojďme si jednotlivé části postupně rozebrat. Ještě než to uděláme, musíme si při kalkulací představit, že bychom dělali jenom tuto práci 8 hodin denně a tato práce nás musí uživit. Potom samozřejmě můžeme poměrně krátit podle toho, jaké další činnosti chcete při 3D tisku vykonávat.

Domluva se zákazníkem

První kontakt je jenom začátek spolupráce. Na dalších schůzkách upřesňujete zadání a korigujete řešení. Někdy tyto schůzky zaberou více času než vlastní návrh a modelování.

Analýza problému

Další čas strávím nad počáteční analýzou problému. Vyhledávám podobná řešení, shromažďuji podklady pro vlastní návrh.

Modelování a vůbec návrh

Z hlediska ceny práce se jedná o nejkvalifikovanější práci.

Najedete-li na stránky Thingiverse.com a vyberete si nějaký model k tisku, nemusí vás tato část zajímat. Profesionální tiskař ale většinou musí své model navrhovat. Ať už z ryze praktických důvodů, tak i z důvodů licenčních. Ne každý model někoho jiného můžete tisknout a prodávat.

Doprava k zákazníkovi

Zahrnuje čas na cestě a vlastní dopravní náklady. Tyto náklady má každý podnikatel již předem určeny.

Obsluha tiskárny

Ačkoliv se to nezdá, tvoří tyto náklady nezanedbatelnou částku. Počítejte se mnou. Řekněme, že chci vyrábět a prodávat krabičku za dvacet pět korun. Moje hodinová sazba za práci je tři stovky, to dělá pět korun za minutu. Na přípravě povrchu před tiskem, kontroly zahájení tisku, odebrání finálního výtisku a začištění strávím celkem šest minut. To je 30 korun jenom za práci obsluhy tiskárny. Nepočítám materiál, elektřinu, režii a zisk. Tak tenhle podnikatelský záměr by asi nevyšel.

Postprocesing

Postprocesing trochu souvisí s obsluhou tiskárny. Každý výrobek musíte zkontrolovat, odebrat podpory, začistit, zkompletovat a zabalit.

Prvotní náklady

Než jste začali tisknout, jistě jste si koupili příslušnou literaturu, programy, oprávnění, zařízení, nástroje atp. Všechny tyto náklady se postupně rozpouštějí v průběhu času a je jen na vás v jaké míře je zahrnete do ceny výrobků.

Zisk

Není třeba vysvětlovat. Zisk vám poslouží k dalšímu rozvoji, ať už nákupu nových prostředků nebo investicím do vzdělání.

Režie

Kromě spotřebované elektřiny můžete do režijních nákladů zahrnout třeba:

  • pronájem prostor
  • evidence, účetnictví služby
  • zaměstnance

Režii rozpočítáváme do ceny výrobků podobně jako amortizaci tiskárny.

Rozdíl mezi náklady a cenou

Když si chci vytisknout něco jen tak pro sebe, pak mě nezajímá amortizace, cena práce a režie. Prostě si jen sečtu cenu materiálu a energie a spočítám si, jestli se mi to vyplatí v porovnání s hotovými řešeními. Tady hovořím ze svého pohledu o nákladech.

Tvoříte-li výrobek pro zákazníka, měli byste zahrnou do ceny všechny výše uvedené prvky. Pak hovoříme o ceně.

Příklady

Příklad číslo jedna: Figurka Večerníčka

Chci si pro sebe vytisknou na tiskárně s příkonem 70 W figurku Večerníčka z PLA. Slicer mi spočítal, že tisk bude trvat 6 hodin, budu tisknou přes noc (3 Kč/kWh) a spotřebuji 16 metrů filamentu za 400 Kč/kg. Na cívce je 330 metrů filamentu.

Cena materiálu = (400 Kč / 330 m) * 16 m = 19,39 Kč
Cena elektřiny = (70 Wh / 1000) * 3 Kč/kWh * 6 h = 1,26 Kč
CELKEM mě bude stát figurka 21 Kč. Hodina tisku vychází na 3,44 Kč. Ostatní náklady mě nezajímají.

závěr: Tiskárnu už máte, tak toho využijte a tiskněte, co vám peněženka stačí na filament.

Příklad číslo dvě: Prototyp součástky

Pro zákazníka budu modelovat a tisknout prototyp součástky nového výrobku. Konzultace zaberou 1 hodinu, analýza 1 hodinu, modelování 2 hodiny, testování, postprocesing a další úpravy 1 hodinu, cestování nepočítám, obsluha tiskárny celkem 1 hodinu. Hodinová sazna 400 Kč. Výrobek se tisknul včetně dvou zkažených výtisků 25 hodin. Nízký tarif 3 Kč (9 hodin), vysoký 5 Kč (16 hodin). Tisknout budu na velkoformátové tiskárně s příkonem 200 W, pořizovací cenou 25000 Kč rozpočítanou do dvou let. Cena náhradních součástek 3000 Kč taktéž se stejnou dobou amortizace. Budu tisknou z kvalitního PETG materiálu s cenou 700 Kč za kg. Spotřebuji 100 metrů filamentu.

Materiál = (600 / 330) * 100 = 181 Kč.
Elektřina = (200 / 1000) * ((3 * 9) + (5 * 16)) = 22 Kč
Amortizace = (25000 + 3000) / 2 / 365 / 24 * 25 = 40 Kč
Cena práce = (1 + 1 + 2 + 1 + 1) * 400 = 2400 Kč

Závěr: Všimněte si zajímavého faktu – cena za vlastní výrobek nehraje v celku téměř žádnou roli a hlavní peníze získáváte za práci.

Příklad číslo tři: Tisk modelů na zakázku

Mám reklamní společnost a poskytuji tiskárny svým zákazníkům pro tisk čehokoliv, co si dodají. Musíme určit nějaké průměrné hodnoty pro spotřebu času a materiálu. Tisknout se bude jenom 10 hodin denně. Práci vždy věnujete minimálně 15 minut při hodinové sazbě 400 Kč a to jenom, pokud jste ve všem zběhlí. Zahrnuje konzultaci, přípravu, kontrolu tisku, začištění a předání. Předpokládejme, že vetšinou si zákazníci chodí vytisknout tisky trvající 3 hodiny. Nejdříve vypočítáme náklady, které můžeme zprůměrovat a navýšit o přiměřený zisk. Při vrstvě 0,2 mm se spotřebuje cca 3 metry filamentu za hodinu. materiál je tady vhodnější přepočítávat na hodinu tisku.

Materiál = 500 / 330 * 3 = 4,60 Kč za hodinu
Elektřina = (70 / 1000) * 1 = 0,10 Kč za hodinu
Amortizace = (25000 + 3000) / 2 / 365 / 10 = 3,90 Kč za hodinu
CELKEM za výtisk = cca 10 Kč (zaokrouhleno pro snadné zapamatování)

Práce = 100 Kč / výrobek

Z výše uvedeného příkladu si můžete stanovit ceny pro zákazníka. Pokud si nechcete komplikovat život, můžete mu nabídnout jednu „průměrnou“ orientační cenu. V tomto případě bychom mohli říct že požadujeme 100 Kč paušálně a 20 Kč za každou započatou hodinu tisku. Ale jak říkám, je to hodně individuální. Záleží na materiálu, délce tisku, složitosti přípravy.

Příklad číslo čtyři: Hromadná výroba

Chcete ve své domácí dílně hromadně tisknout úhelníky na poličky. Jeden tisk trvá 3 hodiny, Materiál PETG za 600 Kč, spotřebujete 10 metrů filamentu. Pomocné práce máte zmáknuté a trvá vám vše 10 minut. Jedete sériovku 16 hodin denně. Cena práce podobná jako v předchozím případě 400 Kč za hodinu.

Materiál = (600 / 330) * 10 = 19 Kč za kus
Elektřina = Elektřina = (200 / 1000) * ((3 * 8) + (5 * 8)) / 16 * 3 = 2,60 Kč za kus
Amortizace = (25000 + 3000) / 2 / 365 /16 * 3 = 7,20 Kč za kus
Práce = 400 / 60 * 10 / 3 = 22 Kč.

Náklady na jeden úhelník budou 51 Kč. Prodejní cenu si stanovte sami.

Závěr

Berte celý tento článek jenom jako zamyšlení. Každý si ho jistě přizpůsobí svým potřebám a vezme si z něj co potřebuje. Pokud jsem se někde spletl vy výpočtech, dejte mi vědět do komentáře, opravím to.

Pokud se chcete naučit základy práce s FreeCADem, stačí se kouknout na můj kanál tutoriálů na YouTube a případně se přihlásit k odběru nových videí nebo sledovat příspěvky na těchto stránkách.

Hezký 3D tisk

3 komentáře u „Skutečné náklady na 3D tisk“

Napsat komentář