Руководство для покупателя 3D-принтера

Продумайте всё как следует

Трудные времена – сильнейший аргумент в пользу вложения средств в трехмерную печать и предоставляемые ею возможности. Деньги, потраченные на 3D-принтер, принесут стратегические выгоды не только в отдаленной перспективе: повысится эффективность разработки, ускорится выход новой продукции на рынок, а это сразу же приведет к снижению издержек. Господствующей тенденцией в 3D-технологии САПР является использование всё большего числа моделей на ранних этапах разработки: это  повышает уровень совместной работы над проектом, а обнаруженные ошибки устраняются задолго до начала производства. В масштабных разработках, требующих постепенной доводки (так называемых «итеративных разработки»), 3D-принтеры при вполне приемлемых затратах позволяют снизить общие расходы на модель.

Там, где появляются 3D-принтеры, они производят самый настоящий переворот. Дизайнеры могут воплотить свои концепции в полноцветных реалистичных моделях. Маркетологи приступают к продвижению продукта еще до начала его производства. В некоторых случаях технологию трехмерного моделирования можно применить для мелкосерийного выпуска образцов. Но, чтобы не ошибиться в выборе, специалист, принимающий решение, должен оценить не только прямые затраты на приобретение 3D-принтера, но и все остальные – нередко именно они могут решить судьбу покупки. Еще важнее заранее выяснить, чем отличаются 3D-принтеры друг от друга и по каким параметрам можно сравнивать аппараты разных производителей.

Стартовые затраты
Среди факторов, которые желательно учитывать, – стоимость устройства, обслуживание в течение первого года эксплуатации, затраты на оборудование для последующей обработки и возможное дополнительное оборудование. Добавьте к перечисленному стартовый комплект расходных материалов, затраты на установку и обучение, техобслуживание в течение второго года эксплуатации и далее.
Эти расходы не всегда очевидны. Остерегайтесь «базовых» комплектов. Что в действительности включает в себя такой комплект? Некоторые производители ограничивают его основным устройством, и, чтобы получить полнофункциональную систему (или, в некоторых случаях, реализовать определенные функции), придется потратиться на дополнительное оборудование для предварительной или последующей обработки. Более того, аппараты некоторых производителей предъявляют повышенные требования к энергопотреблению и рабочим условиям (например, их работа связана с выделением токсичных испарений и образованием химических отходов).

Та или иная постобработка необходима для продукции любого из 3D-принтеров, однако способы этой обработки чрезвычайно разнообразны – в том числе и по сложности. Одно дело когда изделие достаточно, например, обдуть сжатым воздухом или погрузить в воду чтобы смыть пыль, и совсем другое – когда речь идет об особых устройствах и специальных резаках для удаления механических поддержек. В зависимости от производителя машины и ее особенностей вам может понадобиться дополнительное вентиляционное оборудование или специальные стойки только для того, чтобы установить 3D-принтер в удобном для работы положении.

Затраты на расходные материалы
Еще один фактор – стоимость расходных материалов Она сильно варьируется в зависимости от вида обработки, специфической геометрии компонентов и конкретного применения. Например, использование 3D-принтера при концептуальном моделировании требует по ходу доработки нового изделия создавать множество деталей за короткое время. Поскольку одни материалы объективно дороже других, использование дорогих материалов окажется слишком затратным. Помимо расходов на материалы, могут возникнуть и другие – относящиеся к процессу изготовления и поначалу никак не проявляющиеся. На некоторых машинах используются простые, имеющиеся в продаже сменные печатные головки. Другим требуются важнейшие компоненты только от производителя. Более того, в этом случае используются дополнительные материалы для структур, поддерживающих выступающие элементы, и емкости с растворителями. Стартовый комплект зачастую поставляется вместе с устройством, а размер и состав комплекта заметно влияют на затраты в течение первого года эксплуатации.

При оценке затрат на расходные материалы определите различные составляющие этих затрат. Объективным параметром сравнения являются затраты на единицу объема моделируемой детали – это надежнее чем сравнивать затраты на единицу веса произведенного продукта. Оценивайте будущие работы реально: требования к расходным материалам при моделировании компонентов мобильного телефона, возможно, будут другими, чем при моделировании выхлопного патрубка или корпуса насоса.
Все типы 3D-принтеров используют при работе больший объем материала, чем тот, что остается в готовой детали, – материал берется с запасом. Одни системы предусматривают повторное использование некоторых или всех расходных материалов, другие никакого повторного использования не допускают. Такие отличия в организации процесса обработки могут со временем привести к значительной разнице в затратах на материалы.
Некоторые из отработанных расходных материалов с трудом поддаются утилизации или повторному использованию, другие могут быть просто опасны. Всё это дополнительные затраты.

Эксплуатационные расходы и экономия
Большой вклад в общую картину издержек вносит фактор времени. На разных устройствах время выполнения одного и того же процесса может отличаться более чем впятеро. То же относится и к отдельным операциям – одни операции требуют от оператора большего количества действий, чем другие (включая установку параметров, что влияет на планирование задач и необходимость привлекать квалифицированный персонал).

Сходные принтеры двух разных производителей могут формировать сравнимые изделия, однако существенно различаться по скорости работы и себестоимости продукции. Для примера возьмем модель шкива диаметром 6 дюймов (см. рис.). Средние затраты при изготовлении многоцветной детали на аппарате от производителя A составляют 3,41 доллара на кубический дюйм продукции, тогда как при изготовлении одноцветных компонентов на принтере от производителя B – 5,56 доллара за кубический дюйм, то есть почти в два раза выше. На изготовление одной детали принтеру производителя A нужно (включая даже время на настройку) 5,17 часа; расходы на материал – менее 47 долларов. Принтер производителя B тратит на то же самое задание 21,63 часа при стоимости расходных материалов 80 долларов, а изготовленную модель впоследствии нужно будет еще и окрашивать.
Следующая статья возможной экономии времени и денег – производительность устройства. Под этим термином понимают общий объем продукции, который может быть произведен за определенное время. На примере эталонных деталей с различной геометрией (см. график) принтер производителя A показывает производительность 120-220 кубических дюймов продукции за 24 часа, а принтер производителя B – лишь 15-25 кубических дюймов за то же время, так что в плане общей производительности у первого аппарата почти десятикратно лучшие показатели.

Некоторые принтеры за один проход могут делать множество копий с образца (или различных образцов), обеспечивая работу с несколькими пользователями. Таким образом, производительность также может рассчитываться исходя из количества копий эталонных образцов, которые могут быть изготовлены за данное время. Этот фактор – важнейший в тех случаях, когда весь инженерный отдел или группа учащихся совместно используют один 3D-принтер. О какой экономии времени и продуктивной работе можно говорить, например, в случае, когда инженер стоит десятым в очереди и неделю ждет изготовления детали по его проекту…
Если рассмотреть все необходимые факторы, включая стоимость покупки, обслуживания и доставки, а также производительность, которую могут обеспечить сравниваемые 3D-принтеры, становится очевидна значительная разница в себестоимости детали и времени изготовления.  Некоторые результаты сравнения принтеров двух ведущих компаний показаны на графиках.

Расходы на услуги и техобслуживание
Наконец, требуется оценить, во что обойдется общее и текущее обслуживание, имеется ли гарантия и на какой срок она будет предоставлена, на что именно гарантия распространяется, а на что – нет.

Выводы
Говоря кратко – подобно тому, как, выбирая автомобиль, вы смотрите не только на его стоимость, но и на удобство, внешний вид, оцениваете надежность, учитываете расход топлива, так и покупка 3D-принтера требует столь же тщательного подхода. Разумное вложение средств в 3D-принтер поможет вам снизить затраты на разработку продукции и быстрее продвинуть продукт на рынок, а в условиях жесткой конкуренции это огромное преимущество.