3D Tlač alebo Vstrekovanie Plastov: Kedy sa Čo Oplatí
Kedy sa oplatí 3D tlač a kedy vstrekovanie plastov: cena formy, cena za kus, dodacie lehoty, materiály, tolerancie a bod zvratu pre 10 až 5 000 kusov.
Krátka odpoveď: do niekoľkých stoviek kusov je 3D tlač takmer vždy lacnejšia a rýchlejšia, pretože nepotrebuje formu. Od približne tisíc kusov rovnakého dielu začína vyhrávať vstrekovanie plastov: forma stojí tisíce eur, ale každý ďalší výlisok vyjde na desiatky centov. Medzi 300 a 2 000 kusmi rozhoduje veľkosť dielu, materiál a to, či je návrh hotový alebo sa ešte bude meniť.
Tento článok porovnáva obe technológie podľa toho, čo firmu zaujíma: cena formy, cena za kus, dodacia lehota, voľnosť návrhu, materiály, tolerancie a povrch. Nájdete tu prepočet bodu zvratu pre 10, 100, 1 000 a 5 000 kusov a rozhodovaciu tabuľku.
Ako sa Líši Štruktúra Nákladov?
Vstrekovanie plastov má vysoký fixný náklad a nízky náklad na kus. Najprv sa vyrobí forma, zvyčajne frézovaním z hliníka alebo ocele. Potom stroj vstrekuje roztavený granulát do formy v cykloch dlhých sekundy a každý výlisok stojí len materiál, strojový čas a obsluhu.
3D tlač nemá fixný náklad okrem prípravy súboru. Každý kus stojí približne rovnako, či tlačíte prvý alebo tisíci. Cena vychádza z hmotnosti a času tlače; na Slovensku sa pri FDM pohybuje okolo 0,05 až 0,20 € za gram bežných materiálov, pri SLA 0,15 až 0,30 € za gram. Podrobný rozpis je v článku koľko stojí 3D tlač.
| Položka | Vstrekovanie plastov | 3D tlač (FDM, SLA) |
|---|---|---|
| Fixný náklad | forma: stovky až desaťtisíce eur | žiadny, len príprava súboru |
| Náklad na kus | desiatky centov až jednotky eur | jednotky až desiatky eur |
| Prvý kus v ruke | týždne | dni |
| Zmena návrhu | úprava alebo nová forma | nový súbor |
Koľko Stojí Forma na Vstrekovanie?
Verejné ceny nástrojární sú vzácne, pretože forma sa vždy naceňuje podľa konkrétneho dielu. Zverejnené rozpätia, ktoré poslúžia ako orientácia:
| Zdroj | Typ formy | Cena |
|---|---|---|
| Easyplast (Česko), verejný cenník príkladov | jednoduchá forma s ručnou obsluhou, diely do 50 mm | 8 000 až 35 000 Kč, približne 320 až 1 400 € |
| Easyplast (Česko) | automatová forma na rovnaké diely | 50 000 až 90 000 Kč, približne 2 000 až 3 600 € |
| Formlabs, sprievodca nákladmi | frézovaná hliníková forma na 1 000 až 5 000 kusov | 2 000 až 5 000 USD |
| Formlabs, sprievodca nákladmi | oceľová forma na 10 000 a viac kusov | 5 000 až 100 000 USD |
| Protolabs | hliníková forma na prototypy a malé série | od približne 1 500 USD |
Prepočet z korún je orientačný pri kurze približne 25 Kč za euro. Cenu formy zvyšuje každá ďalšia dutina, bočné jadrá na podrezania, leštený povrch a tesné tolerancie. Hliníková forma je lacnejšia a rýchlejšia; podľa Protolabs vydrží najmenej 10 000 kusov. Oceľová forma je ich voľba pre viac ako milión kusov a pri malosériovej výrobe sa neoplatí.
Koľko Stojí Jeden Kus pri Vstrekovaní a pri 3D Tlači?
Pri vstrekovaní je cena výlisku nízka. Easyplast uvádza pri malých technických dieloch 0,60 až 2,80 Kč za kus z automatovej formy a 6 až 7 Kč z formy s ručnou obsluhou, teda približne 0,03 až 0,30 €. Formlabs v modelovom príklade počíta s materiálom 0,50 USD a prácou 1 až 2,50 USD na kus. K tomu pripočítajte nastavenie stroja pri každej dávke.
Pri 3D tlači platíte za kus približne rovnako bez ohľadu na množstvo. Kryt elektroniky s hmotnosťou 40 g z PETG vyjde pri trhových sadzbách na 2 až 8 € za kus. Pri desiatkach kusov na jednej ploche klesá cena k spodnej hranici, pri tisícoch už ďalej neklesá.
Kde Je Bod Zvratu?
Bod zvratu je počet kusov, pri ktorom sa súčet ceny formy a výliskov vyrovná cene tlačených dielov. Výpočet: cena formy delená rozdielom medzi cenou tlačeného a vstrekovaného kusu.
Predpoklady príkladu. Nie sú to naše ceny, ide o trhové hodnoty zo zdrojov vyššie:
- diel: kryt elektroniky 80 × 60 × 30 mm, 40 g,
- FDM tlač: 0,10 € za gram, teda 4,00 € za kus, bez objemovej zľavy,
- jednoduchá forma s ručnou obsluhou: 1 000 € plus 0,30 € za kus,
- automatová hliníková forma: 3 000 € plus 1,00 € za kus vrátane materiálu, strojového času a obsluhy,
- bez DPH, dopravy a nastavenia stroja pri každej dávke.
| Počet kusov | 3D tlač FDM (4,00 €/ks) | Jednoduchá forma (1 000 € + 0,30 €/ks) | Hliníková forma (3 000 € + 1,00 €/ks) |
|---|---|---|---|
| 10 | 40 € (4,00 €/ks) | 1 003 € (100,30 €/ks) | 3 010 € (301,00 €/ks) |
| 100 | 400 € (4,00 €/ks) | 1 030 € (10,30 €/ks) | 3 100 € (31,00 €/ks) |
| 1 000 | 4 000 € (4,00 €/ks) | 1 300 € (1,30 €/ks) | 4 000 € (4,00 €/ks) |
| 5 000 | 20 000 € (4,00 €/ks) | 2 500 € (0,50 €/ks) | 8 000 € (1,60 €/ks) |
Bod zvratu oproti jednoduchej forme je 1 000 € delené (4,00 € mínus 0,30 €), teda 270 kusov. Oproti hliníkovej forme je to 3 000 € delené (4,00 € mínus 1,00 €), teda 1 000 kusov.
Čísla sa posunú podľa dielu. Ťažší diel zdvihne cenu tlače a bod zvratu klesne; zložitejší diel zdvihne cenu formy a bod zvratu stúpne. Formlabs pri malej západke s formou za 3 600 USD a výliskom za 0,32 USD vypočítal bod zvratu až pri 13 050 kusoch, pretože tlačil vo vlastnej réžii za desiatky centov. Nechajte si preto naceniť obe cesty pre svoj konkrétny diel.
Ako Dlho Trvá Forma a ako Dlho 3D Tlač?
- Forma: Formlabs uvádza 3 až 4 týždne pre hliníkovú formu a 4 až 8 týždňov pre oceľovú. Protolabs dodáva hliníkové formy na prototypy do 15 dní, jednoduché do 7 dní. Potom nasleduje skúšobný vstrek, korekcie a samotná dávka.
- 3D tlač: FDM diely do 250 mm bývajú hotové za 3 až 5 pracovných dní, SLA za 3 až 6.
Lehota rozhoduje najmä vtedy, keď potrebujete diely na vzorkovanie, na veľtrh alebo na testovanie u zákazníka.
Akú Voľnosť Návrhu Máte?
Vstrekovaný diel musí ísť z formy von. Protolabs odporúča úkos 0,5 až 2 stupne na zvislých stenách, rovnomernú hrúbku stien, rebrá najviac na 60 % hrúbky steny a podrezania riešiť bočnými jadrami, ktoré zdražujú formu. Vnútorné dutiny a zamknuté geometrie sú pri vstrekovaní drahé alebo nemožné.
3D tlač tieto obmedzenia nemá. Diel môže mať vnútorné kanály, podrezania, premenlivú hrúbku steny a mriežkovú výplň. Zmena návrhu stojí nový súbor a jednu tlač. Pri forme znamená frézovanie dutiny nanovo; hliníkovú formu možno podľa Protolabs v rozumnej miere doobrábať, no každá úprava stojí dni až týždne.
Aké Materiály a Aká Presnosť?
| Kritérium | Vstrekovanie plastov | 3D tlač |
|---|---|---|
| Materiály | PP, PE, ABS, PC, POM, PA6 a PA66 s 30 % skla, TPE: tisíce granulátov s katalógovými vlastnosťami | FDM: PLA, PETG, ASA, nylon, PC, PA-CF, TPU; SLA: živice od štandardných po teplotne odolné |
| Tolerancie | Protolabs garantuje ±0,08 mm plus toleranciu materiálu | igus uvádza ±0,2 % s minimom ±0,2 mm pri FDM aj SLA |
| Povrch | leštená forma SPI A-1 dosahuje Ra 0,012 až 0,025 µm; textúry podľa VDI 3400 | FDM Ra typicky 10 až 25 µm s viditeľnými vrstvami; SLA hladký, zblízka matný |
| Pevnosť | rovnaká vo všetkých smeroch, stabilná v sérii | FDM slabší medzi vrstvami, SLA živica krehkejšia |
| Teplotná odolnosť | podľa zvoleného granulátu vrátane sklom plnených polyamidov | PLA 60 °C, ASA 95 °C, PC a nylon vyššie |
Vstrekovaný diel z PA66 GF30 nemá priamu tlačenú náhradu. Tlačený PA-CF sa mu blíži pevnosťou, nie však pri teplote a trvalom zaťažení. Pri takých dieloch prototyp tlačíme, no sériu odporúčame vstrekovať.
Ako Vyzerá Hybridná Cesta?
Väčšina firiem, ktoré riešia otázku „3D tlač alebo vstrekovanie plastov“, nakoniec potrebuje obe. Postup, ktorý šetrí najviac peňazí:
- Prototyp z 3D tlače. Overte rozmery, zostavu a ergonómiu na 1 až 5 kusoch. Každá chyba, ktorú nájdete tu, by vo forme stála tisíce eur.
- Pilotná séria z 3D tlače. 20 až 300 kusov na testy, certifikáciu a prvých zákazníkov. Návrh sa ešte smie meniť.
- Zmrazenie návrhu a forma. Až keď sa diel nemení a objem je istý, objednajte formu. Hliník na tisíce kusov, oceľ na státisíce.
- Tlačené vložky do formy ako medzistupeň. Formlabs dokumentuje vložky tlačené zo živice Rigid 10K vložené do kovového rámu: vydržia stovky až tisíce vstrekov pri PP, PE a TPE, menej pri PA a PC. IPC vstrekol 1 000 kusov z PP z jednej vložky, Braskem 1 500 až 2 500 cyklov. Vložka je hotová za 3 až 5 dní namiesto 3 až 4 týždňov pri hliníku.
OutsideDbox pokrýva prvé dva kroky: FDM a SLA tlač prototypov a malých sérií pre firmy. Formy nevyrábame. Ak z dopytu vidíme, že séria patrí do vstrekovania, napíšeme vám to v ponuke a prototyp pripravíme tak, aby bol na formu pripravený: úkosy, rovnomerné steny, deliaca rovina.
Kedy Zvoliť 3D Tlač a Kedy Vstrekovanie?
| Zvoľte 3D tlač, keď | Zvoľte vstrekovanie plastov, keď |
|---|---|
| potrebujete 1 až stovky kusov | potrebujete tisíce kusov a objem je istý |
| diely potrebujete do niekoľkých dní | niekoľko týždňov na formu nevadí |
| návrh sa ešte bude meniť | návrh je zmrazený a otestovaný |
| diel má vnútorné kanály, podrezania alebo mriežky | diel sa dá vyformovať s úkosmi a bez podrezaní |
| každý kus je iný alebo personalizovaný | všetky kusy sú rovnaké |
| stačí ±0,2 mm a vrstvený povrch | potrebujete ±0,08 mm, lesklý povrch alebo konkrétny granulát |
| nechcete viazať tisíce eur do nástroja | náklad na kus musí klesnúť pod 1 € |
Často Kladené Otázky
Od koľkých kusov sa oplatí vstrekovanie plastov?
Pri malom diele a jednoduchej forme od niekoľkých stoviek kusov, pri hliníkovej forme za tisíce eur od približne 1 000 kusov. Presný bod zvratu je cena formy delená rozdielom medzi cenou tlačeného a vstrekovaného kusu.
Koľko stojí forma na vstrekovanie plastov?
Zverejnené príklady: 8 000 až 90 000 Kč za jednoduché formy na diely do 50 mm u českého spracovateľa, 2 000 až 5 000 USD za hliníkovú a 5 000 až 100 000 USD za oceľovú formu podľa Formlabs. Zložitosť dielu, počet dutín a povrch cenu násobia.
Koľko kusov dokáže 3D tlač vyrobiť ekonomicky?
Jednotky až stovky kusov bez rozmýšľania. Pri 1 000 kusoch malého dielu je FDM stále porovnateľná s hliníkovou formou. Nad touto hranicou tlač prehráva, pokiaľ sa kusy navzájom nelíšia.
Dá sa prototyp z 3D tlače použiť na overenie dielu pred formou?
Áno, presne na to slúži. Overíte rozmery, zostavu a funkciu skôr, než sa frézuje forma. Prototyp tlačíme z materiálu čo najbližšieho cieľovému granulátu a návrh doplníme o úkosy a rovnomerné steny.
Je tlačený diel rovnako pevný ako vstrekovaný?
Nie úplne. FDM diel je slabší medzi vrstvami a SLA živica je krehkejšia ako vstrekovaný PP alebo PA. Na funkčné testy to zvyčajne stačí, na trvalé zaťaženie pri vyšších teplotách odporúčame vstrekovanie.
Čo ak potrebujem 500 kusov v granuláte, ktorý sa nedá tlačiť?
Zvážte tlačenú vložku do formy alebo jednoduchú hliníkovú formu. Obe cesty dajú diely z cieľového materiálu za zlomok ceny oceľovej formy.
Ako Začať?
- Nahrajte STL do kalkulačky 3D tlače. Hmotnosť a čas tlače uvidíte hneď.
- Pošlite dopyt s dielom, počtom kusov a tým, či sa návrh ešte bude meniť.
- Do 48 hodín dostanete cenu a termín pre tlač. Ak séria patrí do vstrekovania, napíšeme vám to.
Zdroje
- Easyplast, Ceny plastových výlisků: easyplast.cz
- Formlabs, How to Estimate Injection Molding Cost: formlabs.com
- Formlabs, Race to 1,000 Parts: formlabs.com
- Formlabs, Low-Volume Rapid Injection Molding With 3D Printed Molds: formlabs.com
- Protolabs, Prototyping Services with Injection Moulding: protolabs.com
- Protolabs, When Aluminum Outshines Steel: protolabs.com
- Protolabs, Design Guidelines for Injection Molding: protolabs.com
- Protolabs, Conquering Undercut Design Issues: protolabs.com
- igus, Dimensional deviations in 3D printing processes: blog.igus.eu
- Xometry, Injection Molded Surface Finishes (SPI): xometry.com
- Makerverse, Surface Roughness in 3D Printing: makerverse.com
- ISO 20457:2018, Plastics moulded parts, Tolerances: iso.org