Cálculo de custos em impressão 3D: um novo estudo revela um método mais eficaz
Aprenda a definir o preço exato de cada trabalho de impressão, seja para um hobby ou para um negócio, para finalmente entender sua verdadeira lucratividade.
A fixação de preços de impressões 3D com base em suposições é uma ameaça oculta que corrói os lucros e desperdiça dinheiro em seu trabalho. Muitos makers trabalham às cegas e não sabem realmente o custo real de seus projetos ou falham na precificação de seus trabalhos para os clientes. Para as empresas, o impacto de um cálculo de custos preciso se estende a decisões estratégicas de nível superior, por exemplo, ao avaliar se uma peça deve ser produzida usando FDM ou um método alternativo, como a usinagem CNC.
Agora, um novo estudo detalha uma maneira mais precisa de calcular os gastos por peça. Ele oferece uma estrutura clara para dar às pequenas empresas uma compreensão real de sua lucratividade e ajuda os hobistas a obter uma visão precisa de seus gastos, até o último grama de filamento.
O estudo, “Refined Cost Calculation Framework for FDM Parts” (Estrutura refinada de cálculo de custos para peças FDM ), de Bálint Leon Seregi e Péter Ficzere, propõe um método que separa o custo total de uma peça fabricada em cinco categorias distintas e quantificáveis. Essa estrutura serve como um modelo básico para qualquer empresa que queira entender e controlar seus custos operacionais.
O que há de diferente nesse método de cálculo de custos?
A mudança mais importante em relação à prática comum está na Etapa 4, em que o desgaste do bico é calculado com base no volume de material usado, e não apenas no tempo de impressão. Os autores argumentam que essa abordagem baseada em volume é superior por vários motivos importantes. Ela reflete a realidade física, observando que o desgaste do bico ocorre quase exclusivamente quando o filamento está sendo extrudado, e não durante os movimentos de “deslocamento” quando o cabeçote de impressão está se reposicionando. Um cálculo baseado no tempo não faz distinção entre essas ações e, portanto, é uma medida menos precisa do desgaste real. Isso evita superestimar os custos de trabalhos com tempos de impressão longos, mas com baixo uso de material (como peças complexas e detalhadas) e subestimar os custos de trabalhos com tempos de impressão curtos, mas com alto uso de material (como peças grandes e densas).
Os autores afirmam que seu método de cálculo de custos também é melhor do que as abordagens convencionais porque separa os custos de ferramentas dos custos gerais da máquina. Ao contrário dos modelos que agrupam todas as despesas relacionadas à máquina, essa estrutura trata o ferramental — especificamente o bico e a plataforma de construção — como uma categoria de custo distinta. Isso permite que o custo desses consumíveis seja “considerado com mais precisão”, afirma o relatório do estudo.
Você está superestimando ou subestimando os custos?
O argumento central dos autores é que, com os métodos atuais ou padrão baseados no tempo, as empresas às vezes superestimam e às vezes subestimam seus custos, levando ao que eles chamam de “erros sistemáticos na previsão de custos de peças”.
A principal descoberta da pesquisa é que o fato de uma empresa superestimar ou subestimar seus custos depende inteiramente da natureza do trabalho de impressão. Os autores identificam a “taxa de extrusão de material” (o volume de material impresso por hora) como o principal indicador de qual erro ocorrerá.
Aqui está o detalhamento de sua tese: os makers estão superestimando os custos de trabalhos com uma baixa taxa de extrusão de material. Isso acontece com peças que têm geometrias complexas, detalhes finos ou paredes finas, que exigem que a impressora se mova lentamente e faça muitos movimentos de “deslocamento” sem extrusão. O tempo de impressão é longo, mas o volume real de material usado (e, portanto, o desgaste real do bico) é baixo. Um modelo padrão baseado em tempo atribui incorretamente um alto custo a esses trabalhos devido à longa duração.
Os makers estão subestimando os custos de trabalhos com uma alta taxa de extrusão de material. Isso ocorre com peças grandes e densas que são impressas rapidamente com camadas grossas. O tempo de impressão é curto, mas um volume enorme de material é forçado a passar pelo bico de impressão, causando desgaste intenso. Um modelo padrão baseado em tempo vê o curto tempo de impressão e atribui incorretamente um custo baixo, ignorando completamente a realidade de alto desgaste do trabalho.
Em essência, os autores presumem que o método padrão é fundamentalmente falho porque usa a métrica errada (tempo) para medir o desgaste. Essa falha não cria apenas imprecisões aleatórias; ela cria um viés previsível que faz com que as empresas precifiquem incorretamente os trabalhos em ambos os extremos do espectro.
Portanto, vamos dar uma olhada em como os autores do estudo propõem que você calcule os custos.
Etapa 1: Calcular os custos de material
Esse é o componente de custo mais simples. Seu software slicer/fatiador fornece os dados necessários depois de preparar um modelo para impressão.
Do que você precisa:
- Volume de material do modelo (por exemplo, em cm³) fornecido por seu fatiador.
- Volume de material dos suportes (por exemplo, em cm³) fornecido por seu fatiador.
- Seu custo para uma unidade de material de modelo (por exemplo, $/cm³).
- Seu custo para uma unidade de material de suporte (por exemplo, $/cm³).
Cálculo:
- (Volume de material de modelo × custo por unidade) + (Volume de material dos suportes × custo por unidade) = Custo total do material
Etapa 2: Calcular os custos de remoção do suporte (se estiver usando um solvente)
Essa etapa se aplica somente se você usar um banho químico para dissolver o material de suporte. Se você remover os suportes manualmente, esse tempo será considerado na Etapa 5 (Custos de mão de obra).
Do que você precisa:
- Volume de material dos suportes a serem dissolvidos.
- Preço específico de seu solvente.
- Tempo que a peça passa no tanque aquecido.
- Consumo de energia do tanque e o preço da eletricidade.
Cálculo:
- (Volume do suporte × Preço do solvente) + (Tempo de dissolução × Uso de energia do tanque × Preço da eletricidade) = Custo de remoção do suporte
Etapa 3: Calcular os custos de operação da máquina
Isso cobre o custo baseado no tempo de funcionamento da própria impressora, incluindo depreciação, manutenção e energia.
Do que você precisa:
- Tempo total de impressão fornecido pelo seu fatiador.
- Uma taxa horária para depreciação e manutenção da máquina.
- O consumo médio de energia da impressora e o preço da eletricidade.
Cálculo:
- (Depreciação por hora + Manutenção por hora + Custo de energia da máquina) × Tempo total de impressão = Custo de operação da máquina
Etapa 4: Calcular os custos das ferramentas
Essa é a atualização mais importante dos modelos de custo tradicionais. Em vez de presumir que seu bico se desgasta com base no tempo que a impressão leva, esse método vincula corretamente o desgaste à quantidade de material que passa por ele.
O que você precisa:
- O preço de compra do bico de impressão principal e dos bicos de apoio.
- A vida útil volumétrica de cada bico (o volume total de material, em cm³, que o fabricante afirma que ele pode extrudar antes de precisar ser substituído). Se não for fornecido, isso deve ser determinado pelo controle do uso ao longo do tempo.
- O volume do modelo e dos suportes para o trabalho (fornecidos pelo seu fatiador).
- O custo proporcional de uma placa de construção para um único trabalho.
Cálculo:
- Encontre o custo de desgaste por cm³ para cada bico:
Preço do bico principal / Vida útil volumétrica do bico principal = Custo por cm³ para o bico principal
Preço do bico de apoio / Vida útil volumétrica do bico de apoio = Custo por cm³ para o bico de apoio - Calcule o custo do ferramental utilizado no trabalho:
(Custo por cm³ para o bico modelo × volume de material do modelo) + (Custo por cm³ para o bico de suporte × volume de material de suporte) + custo proporcional da placa de construção = custo total do ferramental
Etapa 5: Calcular os custos de mão de obra
Isso leva em conta qualquer tempo prático exigido de um operador.
Do que você precisa:
- Tempo gasto na configuração da máquina e na preparação da impressão.
- Tempo gasto no pós-processamento manual (incluindo a remoção manual do suporte).
- O salário por hora do operador.
Cálculo:
(Tempo de configuração + Tempo de pós-processamento) × Salário por hora = Custo total de mão de obra
Embora existam muitas ferramentas, desde calculadoras autônomas como a Prusa Calculator e a Omni Calculator até plataformas integradas como a AutoQuote3D, elas tendem a se concentrar nos componentes de custo mais simples. Normalmente, elas contabilizam os custos de material com base no peso ou no volume e os custos de mão de obra e máquina com base no tempo. No entanto, nenhum deles parece anunciar com destaque o modelo de desgaste de ferramentas dinâmico e baseado em volume, conforme descrito na pesquisa. É provável que, se essa pesquisa for comprovada, você verá novos algoritmos em suas calculadoras de custo automatizadas favoritas.
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Licença: O texto "Cálculo de custos em impressão 3D: um novo estudo revela um método mais eficaz", da All3DP Pro, é licenciado pela licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional (CC BY 4.0)