Náklady na 3D tisk (a pár tipů jak ušetřit)

3D tisk umožňuje převést nápady do fyzické formy pomocí digitální technologie. Ať už se chystáte koupit novou 3D tiskárnu nebo jste zkušený maker a kamarád po vás chce vytisknout sadu věšáků na dílenské nářadí, je dobré mít přehled o souvisejících nákladech. Následující text vám poskytne přehled o finančních aspektech 3D tisku technologií FDM (Fused Deposition Modeling) v domácím prostředí. Předpokládejme, že počáteční náklady spojené se 3D tiskem – pořízení tiskárny, filamentu a vhodného sliceru – máte již za sebou, takže se můžeme pustit do počítání provozních nákladů.

Běžné provozní náklady

3D tiskárna při svém provozu spotřebovává elektrickou energii v závislosti na velikosti a složitosti tištěného modelu. Většina moderních přístrojů je energeticky úsporná a jejich provoz by neměl nijak dramaticky zvýšit domácí účet za elektřinu.

Kromě spotřebované elektrické energie je potřeba pravidelně dokupovat filamenty. To je prostě spotřební materiál.

Dále se připravte na to, že tiskárna bude potřebovat pravidelnou údržbu. To zahrnuje např. čištění tiskové hlavy, případnou kalibraci podložky, mazání pohyblivých částí a výměnu součástek. U některých modelů si pokročilejší tiskaři mohou řadu náhradních dílů vytisknout sami. Je také potřeba počítat s tím, že se po nějaké době začnou opotřebovávat nejvíce zatěžované součástky jako jsou např. ventilátory, trysky a ložiska.

Další náklady – 3D modely a upgrady

K tisknutí je potřeba mít 3D model v elektronické podobě. S pomocí vhodného softwaru si můžete vytvářet vlastní 3D modely, nebo si je můžete stáhnout ze specializovaných stránek. Česká i světová komunita 3D tiskařů je ohromná, takže na webu můžete najít spoustu modelů s free licencí, tedy zdarma. U placených verzí se cena modelu odvíjí od jejich složitosti a velikosti.

tipy na stránky, kde můžete najít 3D modely ke stažení zdarma

• Thingiverse: Asi nejznámější web pro 3D modely. Najít se tu dá úplně všechno, od jednoduchých věcí jako klíčenky až po složité mechanické součástky či figurky.
• Printables: Rozsáhlá knihovna s českou lokalizací podporovaná Prusa Research.
• Creality Cloud: Knihovna 3D modelů a sociální síť pro 3D tiskaře od předního výrobce 3D tiskáren.
• MyMiniFactory: Další oblíbená platforma, kde jsou modely pro různé typy 3D tiskáren.
• Cults 3D: Zde jsou nejen modely ke stažení, ale také komunita tvůrců, kde se lze inspirovat a podělit se o své vlastní modely.
• Yeggi: Skvělý vyhledávač, který nabízí širokou škálu 3D modelů z různých zdrojů. Dd jednoduchých objektů až po složité modely, které lze použít pro různé účely, včetně 3D tisku, videoher, animací a 3D designu.
• 3DExport: Tato knihovna se může pochlubit rozsáhlou sbírkou 3D návrhů se zaměřením na vzdělávání. Obsahuje např. 3D návrhy související s automobilovým průmyslem, strojírenstvím, astronomií, matematikou a fyzikou.

tipy pro hledání modelů na webu

• Používejte klíčová slova. Čím přesněji popíšete, co hledáte, tím lepší výsledky dostanete.
• Filtrujte výsledky. Většina stránek nabízí různé filtry, jako je materiál, velikost modelu nebo licence. Modely jsou často ještě rozděleny do kategorií, takže snadno najdete to, co vás zajímá.
• Upozornění! Nezapomeňte si vždycky přečíst licenční podmínky modelu, který si chcete stáhnout. Některé modely jsou určeny pouze pro osobní použití, zatímco jiné můžete upravovat a sdílet dál.

Protože je 3D tiskárna skvělá hračka, další náklady spolknou upgrady ve formě nových trysek, lepších tiskových podložek (tzv. bedů), čidla konce filamentu, hlavy pro vícebarevný tisk, kamer, uzavíratelného tepelně izolačního krytu nebo sušičku filamentu. Vylepšení se dají pořídit v řádech stokorun, ale i to jsou náklady, se kterými je dobré počítat.

Kolik, že to teda stojí?

Náklady na tisk se liší hlavně podle toho, jestli jsme hobíci a tiskneme jen sami pro sebe, nebo máme 3D tiskárnu jako zdroj obživy. V prvním případě se většinou hotový výrobek ocení pouze součtem spotřebované elektřiny a materiálu. Ve druhém případě do celkové sumy vstupuje kromě ceny za spotřebovanou energii a materiál i časová dotace na vytvoření 3D modelu ve sliceru, testovací tisky, obsluha tiskárny, postprocesing (kontrola, začištění, kompletace), náklady na režii (pronájem prostor, plat zaměstnancům, účetní služby, úklid, investice do nových technologií atd.), náklady na dopravu (včetně balení) a v neposlední řadě i pořizovací ceny sliceru a tiskárny, a jejich amortizace. Ale to je spíše úkol pro účetní/ho. My si na následujících příkladech ukážeme, jak vypočítat cenu za el. energii a filament spotřebovaný při tisku v domácím prostředí (hobby režim), protože téma kalkulace tisku pro účely podnikání by vydalo na samostatný článek.

Jak spočítat spotřebu el. energie?

Nejjednodušší způsob, jak zjistit skutečnou elektrickou spotřebu 3D tiskárny, je zapojit ji do chytré zásuvky. Spotřeba bude kolísat v závislosti na faktorech jako je příkon tiskárny ve Wattech, rychlost tisku, teplota trysky a podložky. Např. tiskárna s podložkou o rozměru 220 × 220 mm při teplotě 60° a teplotě trysky 180 °C bude mít příkon přibližně 70 W, tiskárna s podložkou velikosti 300 x 300 mm při teplotě 80 °C a teplotě trysky 210 °C bude mít příkon v rozmezí 150 až 350 W. Dalším důležitým údajem je doba tisku a odpovídající cena za kilowatthodinu ať už v běžném nebo nízkém tarifu (noční proud).

vzorec: cena elektřiny za tisk = příkon / 1 000 x cena za kilowatthodinu x počet hodin tisku

příklad

Tisk v délce 8 hodin s cenou 5 Kč/kWh v běžném a 3 Kč/kWh v nízkém tarifu u tiskáren s příkonem 70 W, 250 W a 1 200 W.

cena elektřiny za tisk v běžném tarifu: 70 W / 1000 x 5 Kč/kWh x 8 = 2,80 Kč

cena elektřiny za tisk v nízkém tarifu: 70 W/ 1000 x 3 Kč/kWh x 8 = 1,68 Kč

cena elektřiny za tisk v běžném tarifu: 250 W / 1000 x 5 Kč/kWh x 8 = 10 Kč

cena elektřiny za tisk v nízkém tarifu: 250 W/ 1000 x 3 Kč/kWh x 8 = 6 Kč

cena elektřiny za tisk v běžném tarifu: 1 200 W / 1000 x 5 Kč/kWh x 8 = 48 Kč

cena elektřiny za tisk v nízkém tarifu: 1 200 W/ 1000 x 3 Kč/kWh x 8 = 28,80 Kč

Spotřeba el. energie se dá do určité míry ovlivnit. Např. můžeme zkusit experimentovat s teplotou nahřívání tiskové podložky v závislosti na různých velikostech a tvaru tištěného modelu, jeho styčných ploch, druhu materiálu, podpor a rychlosti tisku. Postupně můžeme snižovat teplotu a sledovat, při jaké teplotě tisk ještě spolehlivě drží. Nahřívání podložky pro tisk je tu především proto, aby se nám po celou dobu tisku udržel model na podložce a teplotou tak určujeme přilnavost první vrstvy. Pokud by byla teplota nižší, výtisk by se od podložky mohl odlepit, obzvláště při vyšších rychlostech tisku. Chceme-li ušetřit el. energii, můžeme buď dobře zvolit teplotu, nebo ošetřit podložku s pomocí sprejového lepidla (např. 3DLAC) či jiného podobného přípravku, který výtisk na bedu spolehlivě udrží a přitom teplota bude natolik nízká, že se bude spotřeba energie držet ve stále přijatelných mezích. Snížit spotřebu energie dokáží velmi jednoduše uzavřené tiskárny (např. Creality – K1C) a tepelně izolační kryty.

Dalším faktorem je materiál, kterým tiskneme. Každý filament má své požadavky na teplotu a tím i na spotřebu elektrické energie. Zvláště u rozměrných modelů, kde nejsou specifické požadavky na pevnost nebo pružnost materiálu, bude určitě vhodnější zvolit PLA než ABS. Filamenty PLA obvykle vyžadují nižší teploty (190–220 °C pro trysku, 0–60 °C pro podložku a okolní teplotu 20-25 °C), zatímco filamenty ABS vyžadují vyšší teploty (220–250 °C pro trysku, 80–110 °C pro podložku a pokud možno uzavřený box s vyšší teplotou). Protože ABS vyžaduje vyšší teploty pro trysku a podložku, tiskárna bude pravděpodobně častěji spouštět topné elementy, což zvyšuje spotřebu. Rozdíl může být v řádu desítek procent, v závislosti na velikosti a délce tisku. Přesná data poskytne elektroměr nebo chytrá zásuvka. Více se o filamentech dozvíte v tomto článku.

Náklady na energii se dají optimalizovat i spotřebou filamentu. Ale chce to jistou zkušenost. Pokud zjistíte, že váš tiskový soubor bude používat hodně materiálu, můžete ve sliceru upravit parametry, jako je hustota výplně a rozlišení vrstvy. Tisk modelu s vrstvou 0,1 mm trvá zhruba třikrát déle než vrstva 0,3 mm. Tisknout model pět nebo patnáct hodin je trojnásobný rozdíl ve spotřebě elektřiny. Vždycky proto zvažte, jestli potřebujte superkvalitní tisky.

V neposlední řadě určuje spotřebu el. energie i rychlost tisku. Vyšší rychlosti zkracují čas potřebný k dokončení projektu a pokud je tiskárna zvládá v požadované kvalitě, podepíše se to příznivě i na spotřebě.

Jak spočítat cenu spotřebovaného filamentu?

Kalkulace nákladů na materiál je velmi snadná. Kritériem je cena za kilogram filamentu a jeho skutečná spotřeba při tisku. Ceny tiskových strun za 1 kg cívku se pohybují v řádu od 400 Kč za běžný PLA filament, přes specializované termoplasty (např. inženýrský termoplast PM PA-CFJet s příměsí 17 % karbonových vláken) až po filamenty pro speciální určení s unikátními vlastnostmi jako je vodivost, schopnost měnit barvu podle teploty, nebo s příměsí kovových či keramických materiálů. Určujícím faktorem je to, k jakému účelu bude finální výrobek sloužit s ohledem na pružnost, pevnost, tepelnou odolnost, přesnost či jeho barevné provedení. Na jedné kilogramové cívce je přibližně 330 metrů filamentu o průměru 1,75 mm. Při 400 Kč za cívku vyjde jeden metr filamentu přibližně na 1,20 Kč.

vzorec: cena filamentu za tisk = (cena za cívku v Kč / délka v m) x délka spotřebovaného filamentu v m

Ale existuje i daleko jednodušší cesta, jak se k tomuto výsledku dopracovat. Např. slicer Creality Print, tak jako většina ostatních programů, dokáže odhadnout množství filamentu potřebného pro tisk. Stačí do příslušných kolonek zadat cenu za kilogram filamentu, průměr vlákna a program sám vypočítá cenu za konkrétní výtisk.

příklad

Tiskárna má příkon 70 W, tiskový materiál PLA. Slicer spočítal, že tisk bude trvat 6 hodin a spotřebuje 16 metrů filamentu (400 Kč/kg, na cívce je 330 metrů). Tisk proběhne přes noc (tedy v cenách nízkého tarifu 3 Kč/kWh).

cena materiálu = (400 Kč / 330 m) x 16 m = 19,39 Kč

cena elektřiny = (70 Wh / 1000) x 3 Kč/kWh x 6 h = 1,26 Kč

celková cena výtisku = 20,65 Kč

Pokud si nechcete mořit mozkové závity, můžete skočit na stránku Omni calculator a po zadání základních informací na vás kalkulátor vyplivne cenu za spotřebovanou energii, materiál, práci a celkovou částku za tisk. Nebo můžete využít kalkulačky, které poskytují komplexnější data jako např. Fabbaloo 3D Print Job Cost Calculator či Průšovu Kalkulačku naceňování 3D výtisků, která je kompletně v češtině.

Závěr

Náklady na 3D tisk jsou ovlivněny mnoha faktory, jako je typ tiskárny, použitý materiál, rychlost tisku, složitost modelu a další. Přestože počáteční investice může být vyšší, dlouhodobě se 3D tisk může stát velmi výhodným řešením pro výrobu prototypů, náhradních dílů a dalších objektů.

Doporučení jak snížit náklady na 3D tisk

• vyberte si správnou tiskárnu – zvažte své potřeby a rozpočet
• tiskněte efektivně – optimalizujte nastavení tiskárny, správně kalibrujte podložku a vyhýbejte se tisku zbytečných podpěr
• nakupujte filament ve větším množství – často se vyplatí koupit větší balení filamentu
• používejte správný typ filamentu – na testovací výrobek můžete použít levný materiál a na finální výrobek dražší
• využívejte moderní technologie – např. kameru s funkcí Spaghetti detection pro detekci tiskových anomálií, která zastaví tisk, aby se zabránilo plýtvání materiálem nebo cloudové služby pro vzdálenou správu tiskárny jako Creality Cloud, Octoprint atp.
• využívejte bezplatné zdroje – stáhněte si software (slicer) zdarma a 3D modely s free licencí
• přidejte se do komunity 3D tiskařů – v online komunitách a fórech se můžete dozvědět mnoho užitečných tipů a triků, které ve výsledku ušetří nejen spoustu peněz, ale i času; při výběru komunity se zaměřte na to, aby byla aktivní a přátelská; nebojte se klást otázky, i když se vám zdají být hloupé – každý někde začínal