一种新的计算3D打印成本方法
魔猴君 知识堂 121天前
凭猜测为3D打印定价是一个隐藏的威胁，它会蚕食利润，浪费你的爱好。太多创客盲目操作，从未真正了解他们热衷的项目的真实成本，或者给客户报价过低。对于企业而言，准确的成本核算会影响到更高层次的战略决策，例如，在评估是使用FDM还是CNC加工等替代方法生产零件时。
现在，一项新的研究详细介绍了一种更精确的计算单件成本的方法。它提供了一个清晰的框架，让小型企业能够真正了解其盈利能力，并帮助业余爱好者准确了解他们的支出，精确到每一克耗材。
由Bálint Leon Seregi和Péter Ficzere共同撰写的《FDM零件精细成本计算框架》研究提出了一种方法，将制造零件的总成本划分为五个不同的可量化类别。对于任何寻求了解和控制运营成本的企业来说，这种结构都是一个基础蓝图。
这种成本核算方法有何不同？
准确了解真实成本可使企业自信地降低报价，从而赢得低吞吐量、复杂工作的竞争性投标（来源：MAD模型）
与常规做法相比，最关键的变化是在步骤4中，喷嘴磨损是根据所用材料体积而不是打印时间来计算的。作者认为，这种基于体积的方法更胜一筹，原因有几个。它反映了物理现实，喷嘴磨损几乎完全发生在挤出耗材时，而不是在打印头重新定位的“行进”过程中。基于时间的计算无法区分这些动作，因此对实际磨损的测量不太精确。这避免了高估打印时间长但材料使用量低的作业（例如复杂、精细的部件）的成本，也避免低估打印时间短但材料使用量高的作业（例如大型、密集的部件）的成本。
作者声称，他们的成本计算方法也比传统方法更好，因为它将模具成本与一般机器成本区分开来。与将所有机器相关费用捆绑在一起的模型不同，该框架将模具（特别是喷嘴和成型板）视为一个独立的成本类别。报告称，这使得这些耗材的成本能够“更准确地计算”。
你是否高估或低估了成本
即使是小型印刷农场和业余爱好者也需要跟踪成本（来源：ccnp4u2nv via Reddit）
作者的核心论点是，采用当前或标准的基于时间的方法，企业有时会高估成本，有时会低估成本，从而导致所谓的“零件成本预测中的系统性错误”。
这项研究的关键发现是，企业是否高估或低估其成本完全取决于打印任务的性质。作者指出，“材料挤出率”（每小时打印的材料量）是判断哪些错误会发生的主要指标。
以下是他们假设的详细分析：制造商高估了材料挤出率低的作业成本。这种情况通常发生在几何形状复杂、细节精细或壁厚较薄的部件上，这些部件需要打印机缓慢移动并进行许多非挤出的“移动”。打印时间很长，但实际使用的材料量（以及喷嘴的实际磨损）却很低。由于打印时间较长，基于时间的标准模型会错误地将这些作业的成本分配到较高水平。
制造商低估了材料挤出率较高的作业的成本。这种情况通常发生在需要快速打印厚层大型致密部件时。打印时间虽然短，但大量的材料被挤出喷嘴，造成严重的磨损。标准的基于时间的模型会认为打印时间较短，并错误地将其归为低成本，完全忽略了作业的高磨损现实。
本质上，作者认为标准方法存在根本缺陷，因为它使用了错误的指标（时间）来衡量磨损。这个缺陷不仅会造成随机误差，还会造成一种可预测的偏差，导致企业对两端的工作进行错误定价。
那么，让我们来看看该研究的作者建议如何计算成本。
步骤1：计算材料成本
来源：3DMeta
这是最直接的成本组成部分。切片软件在准备好打印模型后会提供必要的数据。
你需要：
切片机的模型材料体积（例如，以cm³为单位）。
切片机的支撑材料体积（例如，以cm³为单位）。
每单位模型材料的成本（例如，$/cm³）。
一个单位支撑材料的成本（例如，$/cm³）。
计算：
（模型材料量×单位成本）+（支撑材料量×单位成本）=总材料成本
第2步：计算支撑去除成本（如果使用溶剂）
虽然PVA支撑（例如UltiMaker的支撑）只需要将打印件浸入水中以使PVA溶解，但其他材料可能需要特殊的溶剂（来源：UltiMaker）
此步骤仅适用于使用化学溶液溶解支撑材料的情况。如果你手动移除支撑，则该时间将计入步骤5（人工成本）。
你需要：
待溶解的支撑材料的体积。
你的溶剂的具体价格。
零件在加热罐中停留的时间。
水箱的能耗和电价。
计算：
（支撑体积×溶剂价格）+（溶解时间×溶剂槽能耗×电价）=支撑去除成本
步骤3：计算机器运行成本
不要低估3D打印机运行所需的电量（来源：UltiMaker）
这涵盖了运行打印机本身的时间成本，包括折旧、维护和能源。
你需要：
切片机的总打印时间。
机器折旧和维护的每小时费率。
打印机的平均能耗和你的电价。
计算：
（每小时折旧+每小时维护+机器能源成本）×总打印时间=机器运行成本
步骤4：计算模具成本
错误估计喷嘴的磨损是高估或低估3D打印成本的主要原因之一（来源：B1nary_hel1x via Reddit）
这是对传统成本模型最重要的更新。这种方法不再根据打印时间长短来假设喷嘴的磨损，而是正确地将磨损与通过喷嘴的材料量联系起来。
你需要：
你的型号和支持喷嘴的购买价格。
每个喷嘴的体积寿命（制造商声明在需要更换之前可以挤出的材料总体积，以立方厘米为单位）。如果未提供，则必须通过跟踪使用情况来确定。
该作业所需的模型和支撑材料的体积（来自切片机）。
单个作业的构建表的按比例分配成本。
计算：
查找每个喷嘴每立方厘米的磨损成本：
型号喷嘴价格/型号喷嘴体积寿命=型号喷嘴每立方厘米的成本
支撑喷嘴价格/支撑喷嘴体积寿命=支撑喷嘴每立方厘米的成本
计算特定作业的喷嘴成本：（
模型喷嘴每立方厘米成本×模型材料体积）+（支撑喷嘴每立方厘米成本×支撑材料体积）+按比例分配的构建表成本=总工具成本
第五步：计算劳动力成本
打印机维护和人工成本是一项重要的成本因素（来源：Eufy Make）
这考虑到了操作员所需的任何实际操作时间。
你需要：
花费在机器设置和打印准备上的时间。
手动后处理（包括手动去除支撑）所花费的时间。
操作员的每小时工资。
计算：
（设置时间+后处理时间）×小时工资=总人工成本
尽管市面上有很多工具，从像Prusa Calculator和Omni Calculator这样的独立计算器，到像AutoQuote3D这样的集成平台，它们往往侧重于更直接的成本构成。它们通常根据重量或体积计算材料成本，并根据时间计算人工和机器成本。然而，似乎没有一款工具像研究中描述的那样，突出地宣传基于体积的动态刀具磨损模型。如果这项研究得到证实，你很可能会在你常用的自动成本计算器中看到新的算法。
编译整理：ALL3DP
