¿Cuánto cuesta realmente imprimir en 3D?

Algunas tecnologías de impresión 3D industriales tienen la capacidad de procesar muchas piezas al mismo tiempo, por lo que el costo de la hora se divide entre las diferentes piezas fabricadas en simultánea.

La respuesta a la pregunta de cuánto cuesta realmente imprimir en 3D podría ser simple. Es frecuente escuchar que es muy barato o más económico que otros métodos de manufactura. Sin embargo, esa frase es algo incompleta y aquí explico por qué.

 

Son diversos factores los que definen el precio de una pieza fabricada mediante impresión 3D, así es que dividiremos este tema en dos partes: el costo de fabricar con equipos propios o impresoras 3D y el costo de fabricar con un servicio externo de manufactura aditiva.

Cada una de estas opciones se adapta a las necesidades o a los retornos de inversión que se espera obtener de la tecnología de impresión 3D.

Fabricar con un servicio externo de impresión 3D

Comenzaré por este punto, donde cubriremos todos los costos implicados en una pieza de 3D.

Todo comienza por la tecnología y el material utilizado. Entre más simple sea el servicio de fabricación o la propia impresora 3D (en cuanto a tecnología), podría ser que solo se cobre por hora o material consumidos en la fabricación de la pieza, mientras que entre más industrializada sea la tecnología por usar, es posible que se cobre por la mezcla de ambos y se agreguen algunos otros factores.

Lo que se debe de comprender es, que al ser máquinas productivas que demoran cierto tiempo en procesar las piezas, el tiempo máquina es de los principales factores al costear un servicio de impresión y por eso es por lo que se cobra por el tiempo utilizado para fabricar la pieza. El tiempo puede ser por hora o fracción.

Algunas tecnologías industriales tienen la capacidad de procesar muchas piezas al mismo tiempo, por lo que el costo de la hora se divide entre las diferentes piezas fabricadas en simultánea y disminuyen el valor unitario de las mismas, en cuanto al costo máquina.

Por ejemplo, fabricar una pieza puede tomar una hora en fabricarse con cualquier tecnología, pero si se requieren cinco piezas, en algunas tecnologías como FDM podría tomar 3 horas, mientras que en SLA o SLS, esas cinco piezas podrían fabricarse en tan solo una hora.

Además del tiempo máquina, se cobra por el consumo de materiales utilizados en la fabricación de la pieza. Y los materiales de fabricación, no solo son el material final (plástico, resina o metal) que se usó para la pieza, sino que se agrega material de soporte, agentes químicos, tintas y cualquier otro material que se utilice (según la tecnología) para la fabricación de las partes.

Adicional, se agregan costos de retrabajo, limpieza y postprocesamiento de las piezas. En estos procesos normalmente es cuando la pieza se limpia de soportes (plásticos y resinas), polvo restante (plásticos y metales), curado con luz UV (resina), maquinado CNC (metales) o cualquier postproceso que la tecnología de manufactura demande para dejar la pieza lista para usarse.

Hoy en día la mayoría de las tecnologías y piezas industriales requieren de algún tipo de postproceso el cual se adiciona al precio de la pieza, ya sea por precio fijo estándar por pieza o por un precio variable que depende del tamaño y la geometría de la pieza.

Además de los postprocesos, según los requerimientos que se tengan, estos proveedores de servicio pueden agregar certificados de calidad, dimensionamiento, ensambles y otros post procesos adicionales.

Algo claro, es que cada centro de servicio tendrá su forma de costeo y eso puede generar variabilidad en los precios de las piezas, pero si recibe cotizaciones muy distantes (arriba de un 20-30 %), lo más probable es que el de menor costo esté ofreciendo una calidad mucho menor o el de mayor costo una mucho mayor calidad de la solicitada.

Asegúrese de revisar y comparar los materiales, la tecnología, la calidad de trabajo, los procesos y la experiencia que cada uno de ellos ofrece para que tomar la mejor decisión en pro de la aplicación.

Cuando se tienen impresoras 3D propias

Todo lo visto previamente aplica igual para quienes son dueños de sus equipos, pero a una tasa de precio diferente. Es decir, el precio de cada pieza que se fabrique tendrá los mismos componentes en la fórmula:

Tiempo de fabricación + materiales consumidos + mano de obra + otros costos de operación

El costo por hora de fabricación se puede obtener a partir del costo del equipo y la cantidad de años a los que se deprecia su valor. Comúnmente, este tipo de equipos se costean a 5 años para su retorno de inversión.

Adicionalmente, los equipos industriales tienen un costo adicional de entre el 5 y 10% anual en gastos por póliza de seguro y mantenimiento, lo que garantiza que el equipo siempre estará funcionando y no se tendrán que pagar refacciones ante algún daño. Para equipos de escritorio (menores a $10,000 USD) normalmente estas pólizas no se incluyen, pero es altamente recomendado considerar costos del 2 al 5% en el mantenimiento anual del equipo.

Finalmente, para conocer el tiempo de hora de máquina, se deberá calcular qué tanto se usará el equipo o a qué capacidad de uso anual se operará. Al principio, una empresa usa su impresora 3D entre un 5 % y 10 % anual (entre 8 y 20 horas semanales). Conforme el tiempo avanza y se aprende más sobre el uso de la tecnología al interior de la compañía ese porcentaje puede escalar al 30, 50 o incluso 80%. Casi nunca se llega al 100% de operatividad, derivado de los tiempos muertos de operación (cambio de materiales, limpieza de máquina, etc).

Aquí muestro un ejemplo del cálculo de costos por hora reales, en un equipo estándar profesional con un valor de $75,000.00 USD. Adicional a ese precio se deben incluir todos los equipos periféricos para su operación (transformadores, lavadoras, compresores, etc)

Una vez que se conoce el costo por hora de fabricación del equipo, es necesario considerar el material que se va a requerir para fabricar la pieza.

En el caso de tecnología de filamentos, el costo será por el uso de filamento de construcción más el filamento de soporte utilizados en la fabricación de la pieza. Al igual sucede con la resina de la tecnología Polyjet o Multijet.

Para resinas en tecnología SLA, solo se utiliza material de construcción, en el caso de SLS (plásticos) o DMLS (metales), solo se utiliza el polvo. En estas opciones entre más grande la máquina, mayor el costo de inversión en materia prima, ya que se necesita tener una gran cantidad de material para arrancar la máquina, a diferencia de polyjet o filamentos que consumen solo lo que usan. En tecnologías como MJF o Binderjet, se adicionan a los polvos agentes químicos a la materia prima.

Adicional a estos costos, se sumarán los materiales que se usen para postprocesos, tales como químicos de limpieza, pinturas, lijas o cualquier otro material con el que se deba postprocesar.

Finalmente, se suma la mano de obra del responsable de uso del equipo. Y con todo ello se podrán obtener los precios reales de fabricar una pieza en impresión 3D y poder evaluar si es o no costeable tener su propio equipo en planta.

¿Cuándo conviene comprar un equipo de impresión 3D o contratar servicio?

Mi recomendación directa es que, si se está comenzando a descubrir el mundo de las aplicaciones 3D, se contrate el servicio de manufactura, hasta que sus producciones comiencen a llenar un porcentaje importante de un equipo 3D o incluso pueda comprar un equipo muy económico y comience a aprender sobre el funcionamiento de la tecnología antes de dar un gran paso.

Si requiere un equipo, para poder fabricar piezas urgentes o refacciones, que cuestan miles de dólares por parar sus líneas de producción, entonces una impresora 3D se vuelve más un seguro de solución, que una herramienta de producción y ahorro para sus equipos de diseño e ingeniería.

Si ya ha tomado la decisión de comprar una impresora 3D, sin importar la razón, mi principal recomendación es que, antes de comprar el equipo, se asesore con expertos que no vendan impresoras y puedan darte una visión más amplia que vele por sus intereses, que le ayuden a analizar el tipo de piezas que va a fabricar y juntos puedan elegir el equipo ideal para sus necesidades.

El porcentaje de uso de una impresora industrial en México llega a no superar el 10 % de su capacidad en la mayoría de las compañías, debido a que el equipo que compraron, no es el adecuado para su necesidad real de fabricación de piezas y por lo tanto nunca se justifica la compra y los equipos terminan convirtiéndose en una capacidad ociosa olvidada.

Una vez que adquiera un equipo será probable que no pueda resolver todos sus retos de fabricación (materiales más resistentes, piezas de gran tamaño, mejor calidad visual, etc). Recuerde que siempre está la opción de recurrir a un centro de servicio 3D que tiene equipos especializados, lo que le permitirá enfocarse en otros aspectos, mientras alguien más le apoya a complementar su capacidad instalada.

Mi recomendación final es: compare, analice y asesórese para que sin importar cuál sea su decisión, usted pueda obtener siempre piezas de alta calidad y que se ajusten a sus necesidades reales.