Es liegt auf der Hand, dass Kunden im Rapid Prototyping zu Beginn vor allem erfahren möchten, was ihr geplanter Auftrag kosten soll. Leider lässt sich die Frage nach den Kosten in aller Regel nicht so leicht beantworten, da sich jeder Auftrag unterscheidet. Letztlich hängt der Preis von einer ganzen Reihe von Faktoren ab, welche wir Ihnen an dieser Stelle ein wenig näher erläutern möchten.
Die wichtigsten Kostenfaktoren im Rapid Prototyping
Grundsätzlich kann man sagen: Neben den spezifischen Preisfaktoren der jeweiligen 3D Druckverfahren hängen sich die Kosten in der additiven Fertigung von folgenden Faktoren ab:
- Materialverbrauch
- Drucklaufzeit
- etwaige Vor- und Nacharbeitungen
- Struktur und Größe
- die in Auftrag gegebene Stückzahl
- die gewünschte Lieferzeit
Diese Kostenpunkte für das Rapid Prototyping erklären wir im Folgenden genauer:
Struktur und Größe des Objektes
Generell lässt sich sagen, dass geometrisch komplexere Formen in aller Regel zeitaufwändiger zu drucken sind. Dieser Zeitfaktor treibt den Preis naheliegenderweise nach oben, selbst bei einem vergleichsweise geringen Materialverbrauch. Die Tatsache, dass größere Modelle wegen des entsprechend höheren Materialbedarfs mehr kosten als kleinere, liegt auf der Hand. Kleinere, einfachere Modelle benötigen sowohl weniger Material und werden schneller gedruckt und sind deshalb preiswerter zu realisieren.
Stückzahl der Modelle
Die gewünschte Stückzahl wirkt sich unmittelbar auf die Auslastung des Bauraums des 3D Druckers aus, und somit auch auf die Druckkosten. So steigen die Kosten, wenn der 3D Drucker für die restlichen Exemplare einer Kleinserie mit zusätzlichem Bauraum bestückt werden muss. Lässt sich die Kleinserie dagegen gleichmäßig im Bauraum verteilen, so wirkt sich dies positiv auf die Druckkosten aus.
Lieferzeit für Ihr Rapid Prototyping Projekt
Zu diesem Punkt lässt sich sagen, dass sich im Rapid Prototyping Kosten sparen lassen, wenn die Druckzeit weniger knapp ist. Dies hängt damit zusammen, dass bei zeitkritischen Fristen mitunter ein zusätzlicher Bauraum bestückt werden muss, was, wie oben geschildert, die Kosten im Rapid Prototyping erhöht. Besteht hingegen zeitlicher Spielraum genug, um für den Druckauftrag einen Zeitpunkt zu wählen, zu dem sich eine Kleinserie gleichmäßig im Bauraum des 3D Druckers verteilt werden kann so senkt dies die Druckkosten im Rapid Prototyping.
Kosten im Rapid Prototyping in Abhängigkeit vom Druckverfahren
Rapid Prototyping mit Metall ist – im Vergleich zu Kunststoff – immer eine wesentlich kostspieligere Angelegenheit. Dies liegt sowohl an den höheren Materialkosten, als auch dem höheren Energieaufwand, der nötig ist, um Metall zu schmelzen und zu verarbeiten. Darüber hinaus gibt es selbstverständlich auch im Bereich des Rapid Prototyping mit Kunststoff erhebliche, verfahrensspezifische Preisunterschiede.
Das FDM-Verfahren gilt gemeinhin als das günstigste additive Verfahren. Aus diesem Grund ist der FDM-Druck auch praktisch die einzige 3D Druck-Technologie, die bislang ihren Weg in den Heimanwender-Bereich gefunden hat.
Im mittleren Preissegment liegen die pulverbasierten Verfahren, wie insbesondere das Selektive Lasersintern (SLS-Druck), aber auch das Selektive Laserschmelzen (SLM-Druck) und das 3DP-Verfahren. Auf diese Weise relativieren sich, im Falle des SLM-Drucks, auch die Kostenfaktoren im Rapid Prototyping mit Metall zumindest teilweise.
Das Rapid Prototyping mit Kunstharz-basierten Verfahren wie insbesondere Stereolithografie (SLA-Druck) bewegt sich dagegen im oberen Preissegment. So lässt sich als Faustregel sagen, dass die Kosten im SLA-Druck etwas das 4 bis 5-fache derjenigen im FDM-Verfahren betragen.
Kostenersparnis im Vergleich mit traditioneller Fertigung
Durch die Nutzung von Rapid Prototyping sparen Sie, im Vergleich zur herkömmlichen Fertigung, in vielen Fällen bares Geld.
Zum Einen lassen sich etwaige Schwachstellen am Prototypen frühzeitig erkennen und beheben, bevor das Modell in die Serienfertigung geht. Andererseits lassen sich aufgrund der geringeren Kosten mehrere Modelle gleichzeitig produzieren, wodurch sich die Entwürfe und Materialien vergleichen lassen, ohne das Zeit verloren geht. Letztendlich wird durch die additive Fertigung der Ausschuss des eingesetzten Materials minimieren.
Additive Verfahren und ihre Kostenfaktoren
Das FDM-Verfahren
Das FDM-Verfahren beruht darauf, dass das Ausgangsmaterial (das sogenannte Filament) dem 3D Drucker in Form von Draht zugeführt, im Extruder geschmolzen und durch eine Düse im Sinne der gewünschten Struktur Schicht für Schicht auf das Druckbett des FDM-Druckers aufgetragen wird. Bei komplexeren Geometrien ist hierbei eine Stützstruktur (genannt Support) nötig.
Da sowohl die Maschinen als auch die in Form von Filament-Rollen vorliegenden Rohstoffe vergleichsweise günstig sind gehört der FDM-Druck zu den preiswerten Verfahren im Rapid Prototyping. Dennoch lassen sich hierbei, abhängig vom verwendeten Kunststoff, mitunter sehr stabile Modelle bauen. Allerdings sind produktionsbedingt die einzelnen Druckschichten prinzipiell immer zu erkennen. Zudem können hierbei nur Details wiedergegeben werden, die über dem Düsendurchmesser liegen.
Pulverbasierte Druckverfahren
Zu den pulverbasierten Verfahren gehört auch das Selektive Lasersintern (SLM-Druck), das im industriellen Bereich am häufigsten zum Einsatz kommende Rapid Prototyping-Verfahren. Diese Verfahren bestehen darin, dass das in Pulverform vorliegende Ausgangsmaterial vom einem Laserstrahl punktgenau verschmolzen und die gewünschte Struktur auf diesem Wege gebaut wird. Stützstrukturen sind hierbei nicht nötig, allerdings muss das überschüssige Material aus dem Modell nachträglich abgesaugt werden.
Maschinen, die mit Pulver drucken, sind derzeit die teuersten 3D Drucker auf dem Markt. Auch der Umstand, dass in den pulverbasierten Verfahren häufig eine nachträgliche Infiltration notwendig ist, trägt zu den, im Vergleich zum FDM-Druck, höheren Kosten bei.
Kunstharz-basierte Rapid Prototyping Verfahren
Im Falle der Kunstharz-basierten Verfahren liegt der Ausgangsstoff, der immer lichtempfindlich sein muss, in flüssiger Form vor. Mit Hilfe von UV-Licht wird das Material nun im Sinne der gewünschten Struktur ausgehärtet. Zu diesen Verfahren gehört auch die Stereolithografie (SLA-Druck), das älteste 3D Druckverfahren überhaupt.
Da sowohl diese Geräte als auch die hierfür nötigen Kunstharze vergleichsweise kostspielig sind, gehören Kunstharz-basierte Verfahren zu den teuersten im Bereich Rapid Prototyping. Dafür bieten diese Verfahren eine sehr hohe Detailgenauigkeit. Auch gibt es hier, anders als (insbesondere) im FDM-Druck, keine sichtbaren Schichten oder Stufen.
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