Cálculo de costes de impresión 3D: un nuevo estudio revela un método más eficaz
Aprenda a fijar el precio exacto de cada trabajo de impresión, ya sea por afición o por negocio, para conocer por fin su verdadera rentabilidad.
Fijar el precio de las impresiones 3D basándose en conjeturas es una amenaza oculta que merma los beneficios y malgasta el dinero de su afición. Demasiados makers trabajan a ciegas, sin conocer el coste real de sus proyectos de pasión o subestimando los trabajos para los clientes. Para las empresas, el impacto de un cálculo de costes preciso se extiende a decisiones estratégicas de alto nivel, por ejemplo, al evaluar si producir una pieza utilizando FDM o un método alternativo como el mecanizado CNC.
Ahora, un nuevo estudio detalla una forma más precisa de calcular el gasto por pieza. Ofrece un marco claro para que las pequeñas empresas conozcan realmente su rentabilidad y ayuda a los aficionados a obtener una visión precisa de sus gastos, hasta el último gramo de filamento.
El estudio, «Refined Cost Calculation Framework for FDM Parts», de Bálint Leon Seregi y Péter Ficzere, propone un método que separa el coste total de una pieza fabricada en cinco categorías distintas y cuantificables. Esta estructura sirve de modelo básico para cualquier empresa que desee comprender y controlar sus costes operativos.
¿En qué se diferencia este método de cálculo de costes?
El cambio más importante con respecto a la práctica habitual se encuentra en el paso 4, en el que el desgaste de las boquillas se calcula en función del volumen de material utilizado, no sólo del tiempo de impresión. Los autores argumentan que este enfoque basado en el volumen es superior por varias razones clave. Refleja la realidad física, ya que el desgaste de la boquilla se produce casi exclusivamente cuando se extruye el filamento, no durante los movimientos de «desplazamiento» cuando el cabezal de impresión se reposiciona. Un cálculo basado en el tiempo no distingue entre estas acciones y, por tanto, es una medida menos precisa del desgaste real. Esto evita sobrestimar los costes de trabajos con tiempos de impresión largos pero con poco uso de material (como piezas complejas y detalladas) y subestimar los costes de trabajos con tiempos de impresión cortos pero con un uso de material elevado (como piezas grandes y densas).
Los autores afirman que su método de cálculo de costes también es mejor que los enfoques convencionales porque separa los costes de utillaje de los costes generales de la máquina. A diferencia de los modelos que agrupan todos los gastos relacionados con las máquinas, este marco trata el utillaje – en concreto, la boquilla y la hoja de construcción – como una categoría de costes distinta. Esto permite «considerar con mayor precisión» el coste de estos consumibles, según el informe.
¿Está sobrevalorando o infravalorando los costes?
El argumento central de los autores es que con los métodos actuales o estándar basados en el tiempo, las empresas unas veces sobreestiman y otras subestiman sus costes, lo que conduce a lo que denominan «errores sistemáticos en la predicción de costes de las piezas».
La conclusión clave de la investigación es que el hecho de que una empresa sobrestime o subestime sus costes depende totalmente de la naturaleza del trabajo de impresión. Los autores identifican la «tasa de extrusión de material» (el volumen de material impreso por hora), como el principal indicador de qué error se producirá.
He aquí el desglose de su presunción: los makers sobrestiman los costes de los trabajos con una tasa de extrusión de material baja. Esto ocurre con piezas que tienen geometrías complejas, detalles finos o paredes delgadas, que requieren que la impresora se mueva lentamente y realice muchos movimientos de «desplazamiento» sin extrusión. El tiempo de impresión es largo, pero el volumen real de material utilizado (y, por tanto, el desgaste real del cabezal) es bajo. Un modelo estándar basado en el tiempo asigna incorrectamente un coste elevado a estos trabajos debido a su larga duración.
Los makers subestiman los costes de los trabajos con un alto índice de extrusión de material. Esto ocurre con piezas grandes y densas que se imprimen rápidamente con capas gruesas. El tiempo de impresión es corto, pero un volumen masivo de material es forzado a través del cabezal, causando un intenso desgaste. Un modelo estándar basado en el tiempo ve el corto tiempo de impresión y asigna incorrectamente un coste bajo, pasando completamente por alto la realidad de alto desgaste del trabajo.
En esencia, los autores suponen que el método estándar es fundamentalmente defectuoso porque utiliza la métrica equivocada (tiempo) para medir el desgaste. Este defecto no sólo genera imprecisiones aleatorias, sino que crea un sesgo predecible que hace que las empresas fijen mal los precios de los trabajos en ambos extremos del espectro.
Veamos cómo proponen los autores del estudio que se calculen los costes.
Paso 1: Calcular los costes de material
Este es el componente de coste más sencillo. Su software slicer (laminador) proporciona los datos necesarios después de preparar un modelo para la impresión.
Lo que necesita:
- Volumen de material del modelo (por ejemplo, en cm³) de su slicer.
- Volumen de material de soporte (por ejemplo, en cm³) de su slicer.
- El coste de una unidad de material modelo (por ejemplo, $/cm³).
- Coste de una unidad de material de soporte (por ejemplo, $/cm³).
Cálculo:
- (Volumen de material de modelo × Coste por unidad) + (Volumen de material de soporte × Coste por unidad) = Coste total del material
Paso 2: Calcular los costes de eliminación del soporte (si se utiliza un disolvente)
Este paso sólo se aplica si utiliza un baño químico para disolver el material de soporte. Si usted remueve los soportes manualmente, ese tiempo es capturado en el Paso 5 (Costos de Mano de Obra).
Lo que necesita:
- Volumen de material de soporte a disolver.
- Precio específico de su disolvente.
- Tiempo que pasa la pieza en el tanque calentado.
- Consumo de energía del tanque y su precio de la electricidad.
Cálculo:
- (Volumen de soporte × Precio del disolvente) + (Tiempo de disolución × Consumo de energía del tanque × Precio de la electricidad) = Coste de eliminación del soporte
Paso 3: Calcular los costes de funcionamiento de la máquina
Esto cubre el coste basado en el tiempo de funcionamiento de la propia impresora, incluyendo la depreciación, el mantenimiento y la energía.
Lo que necesita:
- El tiempo total de impresión de su slicer.
- Una tarifa horaria para la depreciación y el mantenimiento de la máquina.
- El consumo medio de energía de la impresora y el precio de la electricidad.
Cálculo:
- (Depreciación por hora + Mantenimiento por hora + Coste de energía de la máquina) × Tiempo total de impresión = Coste de funcionamiento de la máquina
Paso 4: Calcular los costes de utillaje
Esta es la actualización más importante de los modelos de costes tradicionales. En lugar de suponer que el cabezal se desgasta en función de la duración de la impresión, este método vincula correctamente el desgaste a la cantidad de material que pasa a través de ello.
Lo que necesita:
- El precio de compra del cabezal principal y los cabezales de apoyo.
- La vida útil volumétrica de cada cabezal (el volumen total de material, en cm³, que el fabricante indica que puede extruir antes de necesitar ser sustituida). Si no se facilita, deberá determinarse haciendo un seguimiento del uso a lo largo del tiempo.
- El volumen de material de modelo y soporte para el trabajo (de su laminador).
- El coste prorrateado de una hoja de construcción para un solo trabajo.
Cálculo:
- Encuentre el coste de desgaste por cm³ para cada cabezal:
Precio de del cabezal principal / Vida útil volumétrica del cabezal principal = Coste por cm³ del cabezal principal
Precio del cabezal de apoyo / Vida útil volumétrica del cabezal de apoyo = Coste por cm³ del cabezal de apoyo - Calcule el coste del cabezal específico del trabajo:
(Coste por cm³ del cabezal principal × Volumen de material modelo) + (Coste por cm³ del cabezal de apoyo × Volumen de material de apoyo) + Coste prorrateado de la hoja de construcción = Coste total de utillaje
Paso 5: Calcular los costes de mano de obra
Aquí se tiene en cuenta el tiempo de intervención del operario.
Lo que necesita:
- Tiempo dedicado a la configuración de la máquina y a la preparación de la impresión.
- Tiempo dedicado al postprocesado manual (incluida la eliminación manual del soporte).
- El salario por hora del operario.
Cálculo:
(Tiempo de preparación + Tiempo de postprocesado) × Salario por hora = Coste total de la mano de obra
Aunque existen muchas herramientas, desde calculadoras independientes como Prusa Calculator y Omni Calculator hasta plataformas integradas como AutoQuote3D, suelen centrarse en los componentes de coste más sencillos. Suelen tener en cuenta los costes de material en función del peso o el volumen, y los costes de mano de obra y maquinaria en función del tiempo. Sin embargo, ninguna parece anunciar de forma destacada el modelo dinámico de desgaste de herramientas basado en el volumen, tal y como se describe en la investigación. Lo más probable es que, si esta investigación da resultado, vea nuevos algoritmos en sus calculadoras de costes automatizadas favoritas.
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Licencia: El texto del artículo "Cálculo de costes de impresión 3D: un nuevo estudio revela un método más eficaz" de All3DP Pro está bajo una licencia de Atribución 4.0 CC BY 4.0..