De Economie van 3D Printen Begrijpen: ROI & Kostenanalyse

3D printen avanceret in het domein van productie, zowel in termen van werkvasthouding om bewerkingsoperaties te ondersteunen als custom eindgebruiksonderdelen. Hoewel de waarde van een printer op het eerste gezicht niet duidelijk mag zijn, zal het uitvoeren van de berekeningen een ander verhaal vertellen. Deze post leidt je door de economie van 3D printen via kosten en Return on Investment berekeningen. De Return On Investment (ROI) is een evaluatietool die gebruikt wordt om de opbrengst te berekenen die je hebt gekregen op een investering in percentage. Dit kan van toepassing zijn op productietechnologieën om te bepalen hoeveel je kunt besparen door iets als een 3D printer te gebruiken om de kosten te rechtvaardigen. Hoewel de prijs van een 3D printer steil kan klinken, is het het geld dat je bespaart door "routine" productiekosten als werkvasthouding, prototyping en toolingkosten te elimineren wat de printer de investering waard kan maken. Hieronder schetsen we de stappen die je kunt nemen om de ROI voor je printer te berekenen.

Jouw ROI Vinden:

1. De Kosten Van Je Geprinte Onderdelen Berekenen

De eerste stap om de ROI van je 3D printer te bepalen is het berekenen van de materiaalkosten per onderdeel. Markforged's Eiger software biedt materiaalschattingen om dit proces te vereenvoudigen. Ik zal een remhefboom gebruiken, een van onze voorbeeldonderdelen, voor dit voorbeeld. Zoals getoond, gebruik ik 13,16 kubieke centimeter Onyx en 17,30 kubieke centimeter carbon fiber.

De kosten en volume per spool van elk materiaal vind je op onze materialenpagina, en met deze informatie kunnen we de prijs per kubieke centimeter bepalen. Voor Onyx, kosten spools momenteel $190 voor 800 cc, of $0,24/cc, en carbon fiber, spools kosten momenteel $150 voor 50 cc, of $3,00/cc. Met de volgende vergelijking kan ik de materiaalkosten van mijn onderdeel bepalen:

(kosten per cc plastic * volume plastic) + (kosten per cc vezel * volume vezel) = Totale Kosten
($0,24 /cc * 13,16 cc) + ($3/cc * 17,30 cc) = $3,16 + $51,90 = $55,06

De totale kosten van deze remhefboom zijn $55,06. Voor degenen die bekend zijn met desktop 3D printen, kan dit aan de dure kant lijken. Echter, zoals getoond in de berekeningen, komt een groot deel van die kosten door continue carbon fiber, die deze remhefboom versterkt om zo sterk als metaal te zijn. Echter, niet alle onderdelen hoeven volgepakt met carbon fiber te zijn om die kracht te bereiken. Zoals we in eerdere posts uitlegden, kan efficiënte vezelrouting kosten en printtijd verminderen.

Daarnaast is een van de waarden van een Markforged printer de veelzijdigheid. Met verschillende vezels kun je verschillende materiaaleigenschappen bereiken. Bijvoorbeeld, fiberglas, een van onze andere continue vezelopties, kan ongeveer dezelfde kracht bereiken als carbon fiber, maar eindigt zwaarder en minder stijf. Als ik me geen zorgen maak over gewicht, alleen kracht, dan is fiberglas een meer kosteneffectieve optie tegen $1,50/cc. Met hetzelfde bestand en vezelrouting geoptimaliseerd voor fiberglas, veranderen de cijfers een beetje. Dit is wat ik krijg:

($0,24 /cc * 14,07 cc) + ($1,50/cc * 13,61 cc) = $3,38 + $20,42 = $23,80

Met fiberglas kan ik ongeveer dezelfde kracht bereiken en $31,27 besparen. Dit is waarom het cruciaal is om te bepalen welke eigenschappen je in je onderdeel wilt. Elk materiaal heeft zijn eigen unieke eigenschappen, en begrijpen hoe je de vezels voor je voordeel kunt gebruiken voor de sterkste onderdelen helpt je kosten te drukken. Onderdelen hoeven niet volgepakt met carbon fiber te zijn om de benodigde krachtseisen van je product te halen. Hoewel de kracht afhangt van de geometrie, kun je de geometrie en belastingcondities van je onderdeel gebruiken om vezelrouting door je onderdeel te optimaliseren. Bijvoorbeeld, als je alleen buiging in één vlak hoeft te weerstaan, gebruik een sandwichpaneel in plaats van elke laag met vezel te vullen, zoals hier uitgelegd. Deze technieken stellen verdere kostenreductie mogelijk voor robuuste, mooie en precieze onderdelen.

2. Kosten Van Alternatieve Productie Bepalen

Nu ik de finale kosten van mijn onderdeel op $55,06 heb bepaald, is het tijd om die kosten te vergelijken met die van andere productiemethoden. Dit onderdeel wordt normaal CNC gefreesd, dus ik stuurde het naar een derde‑partij productiedienst voor een kostenschatting. Voor hoeveelheden onder 100, is de per eenheid kosten $195,95. Voor hoeveelheden boven 100, is de per eenheid kosten $117,11 en daalt verder in bulk hoeveelheden. Deze kosten kunnen variëren afhankelijk van de bewerkingsdienst of methode die je gebruikt. Bijvoorbeeld, als dit onderdeel gegoten zou worden, zou de initiële kosten extreem hoog zijn om de vorm te produceren, maar de kosten per onderdeel zodra de vorm geproduceerd is, zou minimaal zijn.

Door de twee processen te vergelijken, is het onmiddellijk duidelijk dat 3D printen de goedkoopste optie is. Het prijsverschil (CNC bewerkingskosten per onderdeel – printkosten per onderdeel) is $140,89. Er is echter iets meer dan dat. De 3D printer heeft een initiële overhead kosten, en de CNC bewerkingsservice werkt alleen op per‑onderdeel basis. Waar veel ingenieurs en ontwerpers vastlopen bij het rechtvaardigen van de kosten van een 3D printer. De initiële prijs van onze Enterprise Kit is $13.499, terwijl CNC bewerken van een onderdeel slechts een paar honderd dollar per keer is.

3. Jouw Break Even Punt Vinden

De $140,89 die je per prototype, tool of product dat je naar een externe machine shop stuurt kunt besparen, bouwt op, en je kunt speculeren hoeveel onderdelen het zal kosten om "break even" te bereiken, wat betekent dat je berekent hoeveel onderdelen het zal kosten om de kosten van de machine goed te maken. Aannemend dat je alleen dit ene onderdeel print, zal een Enterprise Kit zich in 96 onderdelen terugverdienen:

$13.499/$140,89 ≈ 96

4. Return on Investment: De Waarde Van 3D Printen

96 onderdelen lijken misschien niet de moeite waard, maar deze eenvoudige berekening bevat veel abstracties – we praten alleen over één redelijk simpel onderdeel hier. 3D printen elimineert de overhead productiekosten die vereist zijn voor elk onderdeel, voor elke ontwerpwijziging. Dezelfde remhefboom die eerder gebruikt werd, heeft een toolingkost van $2.865 voor een injectiegiet prototyp. Als er wijzigingen aan dat ontwerp worden gemaakt, moet die kosten bij elke ontwerpwijziging worden meegerekend. De prijs van een 3D printer hoef je maar één keer te betalen, terwijl tooling en prototyping kosten vereist zijn voor elk ontwerp. Die overheadkosten gecombineerd met productielevertijd vertragen de productontwikkelingscyclus en maken de investering de moeite waard, zoals sommige van onze klanten kunnen getuigen:

"We zijn in staat om een onderdeel dat $400 zou hebben gekost, met een levertijd van twee‑en‑een‑half week bewerking van een van onze lokale leveranciers, we printten het over het weekend en de productievloer vindt het net zo goed, zo niet een beetje beter… en ze gebruiken het tot op de dag van vandaag," zegt Joe Walters, New Product Design Engineer bij Arow Global. "Ik schat dat we een volledige teruggave hebben gezien van het printen van 5 onderdelen elk van 3 verschillende plastic injectiegiet prototyp componenten, specifiek door niet te hoeven investeren in de zachte tooling die traditioneel gebruikt wordt om injectiegiet onderdelen te creëren."

5. Jouw ROI Berekenen

Jouw ROI kan berekend worden met informatie over overhead toolingkosten van andere fabricagemethoden en de kosten van producten die je printer kan produceren. Dit is een functie van het aantal prints dat je daadwerkelijk produceert – als je een printer koopt om slechts één onderdeel te printen, zal het de investering niet waard zijn. Maar hoe meer onderdelen je print, met elk nieuw ontwerp, elke iteratie, kan je Markforged 3D printer productontwikkeling duw om tijd‑efficiënter en kosteneffectiever te zijn.

Stel je voor dat je een onderdeel ontwerpt voor injectiegieten. Ik gebruik de offerte die ik kreeg op de remhefboom voor dit voorbeeld. Met een overheadkost van $2.865 en een individuele onderdeelskost van $3,46, kost elke ontwerpiteratie van het onderdeel effectief $2869,46 om te prototypen zonder een professionele 3D printer. Wetende dit, kan je ROI berekend worden met de volgende vergelijking:

ROI = 100% * (Opbrengst Van Investering – Kosten Van Investering)/Kosten Van Investering

De Opbrengst Van Investering in dit geval is hoeveel geld je bespaard hebt door additieve productie te gebruiken boven injectiegieten. Als ik aan drie verschillende producten werk die ik wil afstellen voor productie, en ik weet dat elk product door drie iteraties zal gaan, dat is negen onderdelen elk met hun eigen unieke vorm of bewerkingsproces. Als abstractie, gebruik ik de injectiegiet offerte hierboven om de opbrengst van investering te berekenen. De Kosten Van Investering is de kosten van de 3D printer – in dit geval, een Mark Two Enterprise.

Opbrengst Van Investering = (9*$2.869,46) – (9*$55,09) = $25.329,33

Nu kan ik de ROI berekenen:

ROI = 100% * ($25.329,33 – $13.499)/$13.499 = 87,6%

Dit getal is het netto "bedrag" dat je bereikt van je aankoop van de printer. Van 9 productprototypen, heeft de Mark Two Enterprise niet alleen zichzelf terugverdiend en break even bereikt, maar het heeft ook 87,6% van de kosten bovenop teruggegeven. Dit is waar de kracht van additieve productie echt schijnt – niet alleen voor prototyping maar ook voor het creëren van enkele van de onderdelen die deze overhead productiekosten veroorzaken. De schoonheid van de Markforged 3D printer zit in wat het kan produceren met zijn hoge‑kracht materialen: de tooling, fixtures, zelfs injectiegietvormen, kunnen overhead productiekosten drastisch elimineren. De snelheid en kwaliteit verbeteren de productontwikkelingscyclus, waardoor onze klanten presenteerbare, hoogpresterende onderdelen in minder dan een dag kunnen produceren. De aanbieding van aanpasbaarheid ongeacht wat het onderdeel is, stelt je in staat om onderdelen te produceren met de kracht en kwaliteit die nodig zijn om succesvol te zijn met een snelheid en kosten ongekend in de industrie.

Heb je nog geen Markforged 3D printer? Probeer onze software uit zodat je je eigen ROI kunt berekenen.