Wie Sie die Kosten für den 3D-Druck senken können

Der 3D-Druck bietet einen immensen Nutzen für das Prototyping, die Produktion von Kleinserien und die Produktanpassung – aber diese Vorteile können mit erheblichen Kosten verbunden sein. Oft entstehen Kosten durch Materialverschwendung, fehlgeschlagene Drucke, Überbearbeitung oder ineffizientes Design. Deshalb ist es wichtig zu wissen, wie Sie die Kosten für den 3D-Druck senken können, insbesondere wenn Ihr Ziel Rentabilität, Wiederholbarkeit oder Skalierbarkeit ist.

Kosten zu senken bedeutet nicht, die Qualität zu verringern. Stattdessen müssen Sie Ihre Arbeitsabläufe optimieren, die Erfolgsquote beim Drucken verbessern und die richtige Technologie für den Job wählen. Hier erfahren Sie, wie Profis die Kosten ohne Kompromisse senken können.

Klügeres Design, klügere Ausgaben

Die meisten Möglichkeiten zur Kostensenkung liegen in der Entwurfsphase. Wenn Sie die Geometrie so anpassen, dass sie druckfreundlicher ist, können Sie sowohl Zeit als auch Material sparen. Wenn Sie zum Beispiel unnötige Überhänge eliminieren, verringert sich der Bedarf an Stützstrukturen, die Filament oder Pulver verbrauchen und zusätzliche Nachbearbeitung erfordern. Ebenso kann das Aushöhlen großer Modelle oder das Anbringen von Gitterstrukturen in nicht tragenden Bereichen das Volumen und Gewicht – und damit die Kosten – drastisch reduzieren. Eine weitere clevere Strategie ist die Konsolidierung von Teilen: Wenn Sie mehrteilige Baugruppen in Ein-Druck-Geometrien umgestalten, reduzieren Sie die Handhabungs- und Montagezeit und verringern gleichzeitig die Anzahl der Teile.

Auch das Nesting spielt beim SLS- oder MJF-Druck eine wichtige Rolle. Die Optimierung der Art und Weise, wie Teile in ein Bauvolumen gepackt werden, kann den Durchsatz drastisch erhöhen. Dies gilt insbesondere für die Serienproduktion, bei der die Fähigkeit, die Baukammer effizient zu füllen, darüber entscheidet, wie viel Wert Sie aus einem einzigen Druckzyklus ziehen.

Auswahl von Material und Technologie

Die Wahl des Materials hat einen direkten Einfluss auf die Endkosten. Erschwingliche Thermoplaste wie PLA oder PETG eignen sich gut für visuelle Prototypen, während leistungsfähigere Optionen wie PA12 oder TPU zwar teurer sind, dafür aber eine höhere Haltbarkeit bieten, die durch die Anwendung gerechtfertigt sein kann. Technologien wie FDM sind in der Regel wirtschaftlicher für Aufträge mit geringer Komplexität, während SLS bei komplexen Geometrien, funktionalen Teilen oder größeren Chargen dank des Wegfalls von Stützen und einer besseren Verschachtelungseffizienz kostengünstiger wird.

Es geht nicht nur um den Materialpreis – es geht auch darum, wie viel Abfall anfällt, welche Nachbearbeitung erforderlich ist und wie zuverlässig der Drucker mit einem bestimmten Material arbeitet.

Verbessern Sie Ihre Erfolgsquote beim Drucken

Druckfehler sind eines der vermeidbarsten und kostspieligsten Probleme bei der additiven Fertigung. Jeder fehlgeschlagene Druck verschwendet Material und Zeit und führt oft zu zusätzlicher Fehlersuche und Nacharbeit. Um die Ausbeute zu verbessern, müssen Sie sicherstellen, dass die Drucker richtig kalibriert sind, dass die Schneideprofile mit der beabsichtigten Material- und Druckerkombination übereinstimmen und dass die ersten Schichten gut haften – all dies sind entscheidende Schritte.

Die Überwachung der ersten 15-30 Minuten eines Druckvorgangs kann helfen, Fehler frühzeitig zu erkennen. Ganz gleich, ob es sich um Probleme bei der Filamentzufuhr im FDM-Druck, Kollisionen mit dem Recoater im SLS-Druck oder Unstimmigkeiten bei der Aushärtung im Kunstharzdruck handelt – wenn Sie kleine Probleme angehen, bevor sie eskalieren, schützen Sie Ihr Budget.

Begrenzen Sie Zeit und Kosten für die Nachbearbeitung

Die Nachbearbeitung ist einer der am meisten unterschätzten Kostentreiber im 3D-Druck. Je nach Technologie kann die Nachbearbeitung das Entfernen von Trägern, Reinigen, Ausputzen, Polieren, Aushärten oder Färben umfassen. Die Automatisierung einiger dieser Schritte – wie z.B. der Einsatz einer Ausputzstation oder einer Perlstrahlkammer – senkt nicht nur die Arbeitskosten, sondern gewährleistet auch eine gleichbleibende Qualität der Endbearbeitung. Wenn Sie außerdem die Nachbearbeitung berücksichtigen, indem Sie schwer zugängliche Hohlräume oder empfindliche Teile vermeiden, lassen sich die Teile leichter reinigen und vorbereiten.

Das Ziel ist es, ein Gleichgewicht zu finden: die Qualität der Teile zu verbessern, ohne unnötigen manuellen Aufwand zu betreiben.

Wiederverwendung und Auffrischung von Materialien

Bei pulverbasierten Technologien hat die Auffrischungsrate – der Prozentsatz des neuen Pulvers, der mit recyceltem Pulver gemischt wird – eine direkte Auswirkung auf Ihre Kosten pro Druck. Um dieses Verhältnis optimal zu halten, bedarf es einer strengen Prozesskontrolle, geeigneter Lagerungsbedingungen, um die Aufnahme von Feuchtigkeit zu verhindern, und eines konsistenten Reinigungsprozesses. Wenn Sie zu viel altes Pulver verwenden, steigt das Risiko schwacher Teile; wenn Sie zu viel neues Pulver verwenden, steigen die Kosten. Die Suche nach dem optimalen Verhältnis für jeden Materialtyp und jede Anwendung ist eine wichtige betriebliche Herausforderung.

In FDM-Workflows können fehlgeschlagene Drucke und Stützstrukturen manchmal mit speziellen Geräten zu frischem Filament recycelt werden. Dies ist jedoch in der Regel nur bei größeren Mengen oder in Umgebungen mit hohem Durchsatz praktikabel.

Abschließende Gedanken

Bei der Senkung der Kosten für den 3D-Druck geht es um Optimierung, nicht um Kompromisse. Ganz gleich, ob Sie Prototypen, Werkzeuge oder Teile für den Endverbrauch herstellen, das Ziel ist es, jede Phase zu rationalisieren – vom Design und der Materialauswahl bis zur Druckausführung und Endbearbeitung. Durch die Anwendung konsistenter Prozesskontrollen, die Anwendung von Design-for-Additive-Prinzipien und die strategische Auswahl von Materialien und Technologien können Sie erhebliche Einsparungen erzielen, ohne Abstriche zu machen.

In einem wettbewerbsorientierten Markt ist Effizienz eine Form der Innovation. Wenn man es richtig macht, wird kostenoptimierter 3D-Druck nicht nur nachhaltig, sondern auch skalierbar und profitabel.

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