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COME CALCOLARE I COSTI DI UNA STAMPA 3D

Quando la tecnologia incontra la creatività
Pubblicato da in Tutto sul 3D · 26 Gennaio 2018
Molto spesso ci troviamo ad avere l’esigenza di sapere i costi di una stampa 3d. In specifico ci occorre sapere quanto materiale dovrà essere usato, il tempo di stampa ed il relativo consumo elettrico, nonchè i costi di obsolescenza tecnico/commerciale della macchina ed anche quelli relativi alla progettazione ( in proprio o su commissione ) dell’oggetto da stampare.
 
 
Nelle stampe a modello FDM/FFF i tempi di stampa dipendono dalla precisione voluta e dalla grandezza del modello, si va dai 15 minuti per un piccolo parallelepipedo 3x2x2 cm a 0,25mm di precisione, a diverse ore per stampe grandi – tenuto conto che la dimensione massima stampabile che, per la stragrande maggioranza delle macchine desktop, è di circa 20x20x20cm.
 
Un’altra cosa da tenere conto è la velocità, cioè a quanti mm/sec deve viaggiare l’estrusore quando stampa. Un valore fino ai 40 mm/sec è considerato medio-lento, dai 50 ai 100 mm/sec si parla di stampa accelerata (anche qui la stampante deve essere configurata a dovere ), oltre i 100 mm/sec la stampante comincia a vibrare in maniera preoccupante.

 
Nella stampa 3D si utilizzano mesh triangolari. Normalmente i modelli 3D (estensione .stl) scaricati da internet/thingiverse hanno bisogno di una controllatina alla mesh con tool come netfabb o l’ottimo 3D Print Utility dell’Autodesk, che si occupano di controllare che non ci siano “buchi” nella mesh, che porterebbero ad un g-code sbagliato e quindi a difetti nel modello stampato.
 
Eseguito questo controllo si passa allo slicing. Uno slicer è un tool che serve ad “affettare” il modello 3D, a dividerlo in tanti layer orizzontali che verranno tradotti in coordinate geometriche da passare alla stampante, il g-code. Il g-code non è altro che una serie sterminata di istruzioni pratiche per la stampante: vai dal punto A al punto B estrudendo X quantità di plastica a temperatura pari ad Y, e cosi via.
 

La catena di comando è quindi la seguente:
 
Controllo Mesh-> Slicing -> Generazione e controllo g-code -> Print!
 
Non basta quindi aprire il modello 3D .stl e premere “stampa”, bisogna buttare un occhio al g-code per avere una visione reale di come la stampante si comporterà durante il processo. Una visita ad uno dei tanti g-code viewer a disposizione in rete dovrebbe chiarire questa fase.
 
 
Tutti questi software indicano la quantità di materiale usata per una determinata stampa. Ci sentiamo tuttavia di suggerire un piccolo e facile programma ON-LINE che vi invitiamo a testare per sapere l’esatto consumo del materiale, il tempo di stampa ed altri importanti parametri.
 
 
Il programma si chiama: gCodeViewer – il link al programma è il seguente:http://gcode.ws/
 
 
gCodeViewer è un visualizzatore e analizzatore direttamente visualizzabile in tempo reale nel proprio browser.
 
 
Funziona su qualsiasi sistema operativo in quasi tutti i browser moderni (chrome, firefox, Safari 6, opera, IE10). Tutto quello che dovete fare - è trascinare il file * .gcode alla zona designata.
 
 
Le Caratteristiche attuali includono:
Visualizza GCode in 2D, strato dopo strato
 
o    Mostra ritracts e restart
 
o    Visualizza stampa / movimento / retrazione velocità
 
o    Il display Visualizza solo una parte del livello, sequenze animate di layer printing
 
o    Mostra due strati contemporaneamente in modo da poter controllare gli overhangs
 
o    Regolare la larghezza della linea per simulare una stampa più accuratamente
 
o    gcodeiewer cercherà di analizzare gli ugelli ed i diametri dei filamenti da gcode, ma potrebbe non riuscire a farlo. In tal caso sarà necessario impostare manualmente nella scheda 'Stampante Info'
 
Analizzare GCode
 
o    Tempo di stampa, la quantità di plastica utilizzata, altezza strato, ecc per tutto il file e per singolo strato
 
o   Riferimento parte visualizzato in un file GCode (cioè selezionare una certa parte di visualizzazione in 2D, passare alla visualizzazione GCode - si metterà in evidenza un elenco di linee che compongono il pezzo visualizzato)
 
Multipiattaforma, disponibile online (ma funziona anche offline), lavora a livello locale (non caricare mai i vostri g-code in nessun modo o scaricare mai nulla da programma)
 
·         Visualizzazione 3D (da non adoperare mai ! )
 
·         Ha alcuni problemi, è lento, affamato di memoria e supporta solo i browser moderni
 
·         Completamente open source in modo che si può usare come volete
 

Tutte i file suource-code sono disponibili presso https://github.com/hudbrog/gCodeViewer
 
 
Detto questo, si dovrebbe essere in grado di sapere quindi quanto materiale serve per una determinata stampa, ma ciò non basta! Occorre anche sapere il consumo di energia elettrica necessario per un stampa.
 
Dato che il programma gCodeViewer ci dice anche il tempo necessario per portare a termine la stampa in modo corretto, è possibile calcolare, in modo abbastanza preciso, il costo per il consumo di energia elettrica.
 
 
La tabella che riportiamo di seguito indica il costo a KWh attualmente in vigore (praticamente equiparato a tutte le linee tariffarie dei principali fornitori di energia elettrica del nostro paese) e può darci quindi l’indicazione di massima del costo totale per l’operazione di stampa dell’oggetto desiderato.
 
 
 
 
Nella tabella vengono riportati 7 voci di consumo annuo al quale bisogna riferirsi per un calcolo più preciso. E' indicato altresì la potenza massima utilizzata per la quale il fornitore calcola appunto il costo a kWh di consumo.
 
 
Per fare esempio, occorre prendere in considerazione uno dei 7 costi riportati per ogni potenza a contratto. Nel caso in cui si abbia un contratto di fornitura elettrica basato sui 3 Kw di massimo carico ( che è poi quello di solito praticato dalla stragrande maggioranza delle famiglie italiane) il costo euro/KWh sarà da considerare in base alla media di consumo annuo per famiglia.
 
 
Nel caso in cui risultasse un consumo annuo di 2.700 Kwh (per fare un esempio di media) il costo orario di consumo elettrico si attesterebbe sui 0,18 euro/kwh.
 
 
Se per fare una stampa 3D di un piccolo oggetto, semplice, con la propria stampante risultasse un tempo di stampa di 1 ora si avrebbe di conseguenza 0,18 euro da considerare come costo di consumo elettrico per portare a termine la stampa 3D.  E’ ovvio che più tempo serve e più il costo aumenta, calcolando con una semplice moltiplicazione, l’importo totale in relazione al proprio contratto a consumo.
 
 
Stessa storia per il calcolo del costo del materiale usato. Il solito programma gCodeViewer, ci mostra la quantità di filamento necessaria in base ovviamente al diametro usato. Prendendo come riferimento il costo al metro (od al grammo) del filamento anche qui basterà fare la solita semplice moltiplicazione per avere il costo del materiale da usare per quella determinata stampa.
 
 
Inoltre,  bisognerebbe mettere in conto anche l’usura delle parti “CONSUMABILI” della stampante 3D, soprattutto per quanto riguarda cinghie, pulegge, spingifilo, ugelli, motori indicata come OBSOLESCENZA tecnica ed anche il suo AMMORTAMENTO. Questi costi sono difficilmente quantificabili perché molto variano in relazione ai parametri di stampa, a quanto si usa la macchina ed infine al valore tecnologico che decresce in base al tempo che passa ed alla qualità tecnica della stampante.
 
 
Per quanto riguarda le parti consumabili, possiamo suggerire un costo forfettario di 2 euro per stampe di piccoli oggetti fino ad un massimo di 6 euro per stampe grandi (comunque mai più di 20x20x20 in relazione appunto al classico volume di stampa nella stragrande maggioranza delle attuali macchine desktop ) –
 
 
Nel caso dell’obsolescenza tecnica vera è propria, da valutare nell’arco di un anno è difficile, in questo caso, poter quantificare in percentuale questo valore, che varia molto in relazione alla qualità della stessa. Se si è acquistato un modello particolarmente performante e pieno di accessori la sua obsolescenza sarà più bassa, mentre inversamente sarà più alta se si è acquistato un modello semplice, senza troppi accessori e magari con caratteristiche della macchina tali da non poter essere classificata come una OPEN-SOURCE. Infatti, i modelli OPEN-SOURCE, avranno una obsolescenza molto bassa perché up-gradabili con nuovi componenti, sempre aggiornati e performanti, che NON faranno venir meno il valore complessivo della macchina stessa.  In questo caso, noi di FILOPRINT, suggeriamo sempre di ponderare bene il primo acquisto della stampante 3D perché è di fondamentale importanza partire bene, magari aspettando un certo periodo per riuscire a raggiungere la somma necessaria per un acquisto equilibrato nel rapporto fra qualità e prezzo. Possiamo dire che di solito, il valore in percentuale dell’obsolescenza tecnica di una macchina OPEN-SOURCE e con molti accessori è MOLTO BASSO nella misura che può essere indicata fino al 10-15 % - Inversamente una macchina semplice e “chiusa” ad ogni possibile variazione e/o up-grade, la percentuale può salire anche ad un buon 60% di base annua.
 
 
Infine c’è la considerazione dell’obsolescenza commerciale. Questo valore percentuale è invece piuttosto ben quantificabile e possiamo dire che, per il primo anno, il valor di obsolescenza commerciale è del 22%. Il secondo anno è del 15% il terzo anno è del 10% e poi un 7/8 % fino a raggiungere il valore ZERO del costo di acquisto della macchina. Esempio: se abbiamo acquistato una macchina il cui costo, comprensivo di IVA è stato di 1000 euro, il calcolo dell’obsolescenza dovrà essere cosi quantificato: 1° anno 1000 x - 22% = 780 euro – 2° anno 780 x – 15% =  663 euro – 3° anno 663 x – 10% = 596.70 euro – e poi sempre 7/8% in meno, per tutti gli anni a seguire fino a raggiungere il valore zero. Ovviamente questo è indicativo e va riferito al valore intrinseco che la macchina può avere rispetto alle caratteristiche tecniche, all’uso più o meno intenso che se ne è fatto, all’uso più o meno “improrio” o “ maldestro” della macchina che può aumentare di tanto le percentuali sopra indicate. Diciamo che i valori percentuali indicati, sono riferiti ad una macchina di medio valore tecnico, non troppo adoperata, tenuta bene e senza difetti occulti.
 
 
Come si evince da questi parametri finora indicati, non è poi così semplice quantificare il costo di realizzazione di un oggetto considerando peraltro la sola MACCHINA DI STAMPA 3D.




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