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El verdadero costo de una impresión 3D

Este artículo fue escrito por Jason King en su sitio 3D Print Headquarters.
 
 
Cuando le muestro mis impresiones en 3D a la gente, la única pregunta que me hacen es: “¿Cuánto te costó hacerlo?”
 
Generalmente, mi respuesta es: “No estoy seguro y no me preocupa, porque lo voy a hacer de todas formas”.
 
Esta es una buena pregunta y mi respuesta es sincera. Pero recientemente me di cuenta de que mi respuesta en realidad no es lo suficientemente buena. Fue cuando recibí un comentario en mi página Serie para principiantes relacionado con los costos que conlleva imprimir en 3D. Me permito citar una parte del comentario:
 
“Estoy buscando impresoras y conocer sus características y funciones y encontré muchos proveedores, quienes no parecen tener mucha idea sobre los precios de los suministros de impresión en relación con la cantidad en cuanto al carrete o el peso o ambas y ofrecen muy poca asistencia. La única cosa que no mencionas es cuánto cuesta tener tu propia impresora, refiriéndome a la electricidad consumida por hora. Como dueño de un negocio en crecimiento, me es imposible ponerle un precio a mi producto si los fabricantes no pueden decirme cuánta electricidad consume. Para probarlo, tengo un medidor de kilowats por hora, pero no tengo nada sobre qué probarlo y me rehúso a simplemente creerle a estas personas que no han sido de mucha ayuda con otras preguntas que les hice hasta el día de hoy.”
 
Cito parte de mi respuesta:
 
“Nunca elaboré un texto ni intenté calcular cuáles son los costos de electricidad, porque imaginaba que sería insignificante en comparación con los otros recursos requeridos, siendo el tiempo uno de los mayores recursos que se utilizan en las impresiones 3D. Aún no he visto información publicada al respecto y ciertamente creo que será interesante para la gente.”
 
Para hacer frente a esta pregunta comencé por adquirir algunas balanzas de cocina que fueran precisas. Basándose en el peso de un objeto y en el precio del plástico por kilogramo, es fácil sacar el costo material.
 
Este fue un buen inicio, pero luego comencé a pensar en otros costos, como el de la electricidad, el desgaste de los equipos, los softwares, las reparaciones, las actualizaciones de las impresoras 3D, los consumibles y, por supuesto, el costo de todas las impresiones 3D fallidas.
Como se pueden imaginar, calcular el verdadero costo de usar una impresora 3D en casa podía ser engañoso. Pero me gustan los desafíos y, hasta donde sé, esta “pregunta frecuente” permanece sin respuestas.
 
Hasta ahora.
 
Aquellas suposiciones prohibidas
 
Como Ingeniero en Sistemas de oficio he aprendido a no hacer suposiciones nunca, ya que casi siempre son incorrectas y la respuesta usualmente puede ser encontrada si le preguntamos a las personas indicadas.
 
Sin embargo, con los propósitos de contestar esta compleja pregunta sobre los costos creo que tengo que romper esta regla. Hay tantas variables involucradas con las impresiones 3D que no puedo siquiera considerar todos los escenarios usando cada tipo de impresora, con cada configuración, con cada tipo de filamento, con cada tarifa de electricidad, etc., etc.
 
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Entonces, lo que pretendo hacer es usar el escenario típico de alguien que usa una impresora 3D de tipo MDF (Modelado por Deposición Fundida).
 
Para realizar mis cálculos voy a imprimir un objeto con buena calidad usando 100 gramos de PLA a lo largo de 5 horas de impresión.
 
Imprimí algunos ejemplos reales de estos objetos, como los Cráneos y Calabazas Celtas. Ambos pesan alrededor de 100 gramos y tardan 5 horas en imprimirse.
 
Los 100 gramos también incluirán todos los soportes y balsas que se limpian durante el acabado, ya que insumen tiempo y filamento.
 
Voy a usar una impresora MakerBot Replicator 2. Simplemente, porque son impresoras 3D muy típicas y comunes en el uso doméstico y yo mismo tengo una.
 
Como muchos usuarios ya tienen algún tipo de computadora en sus casas, no creo que deba tenerlo en cuenta como un costo adicional a la impresión 3D. Podemos asumir que ya tenemos una computadora.
 
En cada sección, mientras describo los costos en detalle verán las otras suposiciones que voy haciendo. Solo recuerden que cualquiera sea la configuración usada, van a poder utilizar esto como una buena guía para calcular el costo de una pieza, incluso si utilizan distintos equipos, configuraciones o filamentos.
 
Voy a usar libras esterlinas como divisa, ya que vivo en Inglaterra. Si deseas convertirlo a otra moneda, solo multiplícalo por el valor que corresponda.
 
Ok, entonces comencemos con los filamentos…
 
Costos del filamento
 
En los viejos tiempos, los filamentos baratos abundaban y eran, usualmente, de calidad muy cuestionable. Algunas veces contenían impurezas (incluso hasta pequeños rodamientos de bolas, por lo que escuché) y su diámetro era muy “variable”, por así decirlo.
 
Comprar filamento barato no es un gran problema hoy en día, pero creo que recortar costos en eso es una falsa economía. Para ser más específico, si ahorramos dinero en filamentos nuestro margen de impresiones fallidas va a aumentar y también lo harán todos los costos… ah, y nuestros niveles de estrés también.
 
Por lo tanto, para mis cálculos tomé el precio promedio de los filamentos ColorFabb y RoboSavvy que yo uso. Ambos son de buena calidad y no tuve ningún problema con ninguno de ellos. Con los costos de envío, agregaría 4 libras por kilo, lo que nos queda en £34.19 por kilo para filamentos.
 
● Filamento: £3,42 (52,48% del costo de impresión total).
 
 
Depreciación de la impresora 3D
 
Este factor es fácil de olvidar, pero salvo que seamos muy afortunados, nuestra impresora 3D no fue gratis y tenemos que tener en cuenta los costos de las compras y depreciaciones de todo lo que hagamos.
A pesar de que es un factor fácil de olvidar, es un factor difícil de calcular y, desafortunadamente, requiere de más suposiciones y variables que cualquier otra parte del cálculo general.
 
Hice un promedio de algunos precios de mi MakerBot Replicator 2 con varios lugares en Inglaterra y Estados Unidos.
 
Terminé calculando un costo de envío de £1576.
 
La mayoría de los financistas calcularían una depreciación usando la suposición de que el precio del equipo se utilizará por 5 años. Creo que esto es razonable para una impresora 3D.
 
A pesar de que el equipo estará desactualizado en menos de ese tiempo, no creo que muchos usuarios domésticos se alegren de tirarlo antes después de un gasto de capital tan grande para comprarlo.
 
La próxima suposición es grande y va a variar ampliamente entre cada persona. Asumiendo que los usuarios tienen un trabajo full time pero que también aman la impresión 3D, elegí suponer un tiempo promedio de 2 horas de impresión por día.
 
Esto nos da unas 3650 horas de vida útil antes de tirar a nuestra impresora. También creo que esto es razonable, especialmente si mantenemos y reparamos nuestra impresora 3D y tomamos en cuenta esos costos. Sí, también consideré todo eso, como verán más adelante.
 
Hay otros costos de equipamiento (como una caja de herramientas), pero la mayoría de estos materiales van a durar mucho tiempo, haciendo que sus costos de depreciación sean insignificantes. Sin embargo, más adelante sí consideraré los consumibles.
 
Entonces, si nuestra impresora 3D valuada en £1576 tiene 3650 horas de vida útil y nuestras impresiones nos llevan 5 horas, considero…
 
● Depreciación de la impresora 3D: £2,16 (33,14% del costo de impresión total).
 
 
Artículos consumibles
 
Considero artículos consumibles a aquellas cosas como cinta adhesiva, spray, cuchillas para moldear y cualquier producto usado para el acabado, como pinceles, lijas, filamentos de bronce, solventes, pintura, etc.
 
Estos costos por ítem son mínimos y muy difíciles de calcular, por lo que para nuestros propósitos representan la pequeña suma de…
 
● Consumibles: £0,10 (1,53% del costo de impresión total).
 
 
Uso de electricidad
 
El consumo de energía de las impresiones 3D es una materia muy interesante. Esto es, en parte, porque muchas personas están preocupadas por cuánto cuesta tener en funcionamiento una impresora 3D y, en parte, porque el costo es bajo.
 
¡De hecho, el costo es tan pequeño que me di cuenta de que el medidor de potencia que compré específicamente para esta publicación costó apenas un poco menos que el uso de energía de mi impresora 3D en su vida útil estimada de 5 años!
 
Déjenme que explique. Según mi cuenta, el costo de la energía durante el día en Inglaterra es menor que £0,16 por kWh. Cuando puse a prueba mi Replicator 2 en una típica (ahí está esa palabra de nuevo) impresora 3D, usó alrededor de 50 WATTS en promedio (0,55 kWh por una hora de impresión).
 
Recordemos que si usamos la impresora por la noche, por lo menos en Inglaterra, el costo de la electricidad será significativamente menor. La demanda por las noches es más baja, por lo que los costos caen y creo que esto sucede en muchos países.
 
De cualquier forma, tengo que asumir que la mayoría de las personas van a imprimir durante el día y para nuestra impresión de 5 horas calculo un bajo costo de…
 
● Uso de electricidad: £0,04 (0,6% del costo de impresión total).
 
 
Reparaciones y actualizaciones
 
Desafortunadamente, es un hecho que nuestra amada impresora, en algún punto, se romperá y siempre será durante una importante impresión de 20+ horas.
 
Al poco tiempo de haber comprado la impresora, encontraremos molestos tanto al porta carretel como a la placa de acrílico, que no es plana. Incluso no lo es desde el día en que fue comprada.
 
Las reparaciones y actualizaciones van a suceder y sus costos variarán. Para mis cálculos, agregué un 10% del costo de la compra por sobre la vida útil de mi impresora. Para nuestra impresión de 5 horas de trabajo, nos deja un costo de…
 
● Reparación y actualizaciones: £0,21 (3,15% del costo de impresión total).
 
 
Software gratuito
 
Este es un sub encabezado muy informativo, que responde a la pregunta del costo de los softwares directamente. Sí, podemos comprar unos paquetes muy costosos de CAD y tal vez también hayamos comprado Simplify 3D (escuhé que es bueno, así que puede que yo también lo compre).
 
Sin embargo, el quid de la cuestión es que el Sr. Típico ama lo gratuito y con los softwares no tenemos que gastar ni un centavo. Sin duda, la impresora llegará con un software gratuito y podemos usar 123D Design o Tinkercad para los diseños 3D.
 
Lo que intento decir es que, si lo deseamos, los gastos en software pueden ser…
 
● Software: £0,00 (0% del costo de impresión total).
 
 
El valor de nuestro tiempo
 
Temo que esto es imposible de calcular. Cuánto valoramos nuestro tiempo varía ampliamente entre las personas dependiendo de las diferentes situaciones.
 
Solo es fácil si manejamos un negocio y tenemos una tarifa por hora específica para nuestro tiempo. Muy probablemente, a las personas que están realizando este cálculo les encantan tanto las impresiones 3D que lo harían por nada, por lo que para los usuarios domésticos voy a tener que dejar este valor en cero para que cada uno lo agregue si lo desea.
 
En ese caso, solo agregaríamos el tiempo de modelado, configuración del equipo, limpieza y acabado de la pieza. No hay que contar las 5 horas que lleva la impresión, a menos que planeemos sentarnos a ver la impresora 3D trabajando durante todo el tiempo. Entonces, para nuestros propósitos, tenemos que agregar…
 
● Nuestro tiempo: £0,00 (0% del costo de impresión total).
 
 
El precio del error
 
¿Recuerdan esas maravillosas impresiones fallidas? Seguramente, había más de ellas al comienzo, antes de que descubriéramos los soportes, las balsas, los buenos filamentos y cómo balancear correctamente la cama.
 
Hace alrededor de 6 meses que tengo mi impresora (parece mucho más tiempo) y creo que tengo un 10% de margen de error. Esto parece un montón, pero considerando errores de diseño, de prototipos y simplemente que no me gustara lo que había hecho –además de las fallas del proceso de impresión en sí mismo- es bastante realista.
 
Entonces, basándome en el total de los costos que tenemos hasta ahora -denme un segundo para consultar con mi calculadora…- ok, 10% de £5,93 nos deja con…
 
● Errores: £0,59 (9,09% del costo de impresión total).
 
 
Costo de impresión 3D total
 
Sumemos todo esto (aunque ya sumé casi todo para calcular los costos de error).
 
Esto es lo que le cuesta al Sr. Típico imprimir un objeto de 100 gramos que lleva 5 horas de impresión:
£6,52 (100% del costo de impresión total, obviamente).
 
No estoy seguro de si eso es más o es menos de lo que habían pensado, pero siéntanse libres de hacérmelo saber abajo en los comentarios.
 
Pienso que el hecho de que estemos considerando casi todo, no solo los costos de los materiales, es bastante razonable. Si usamos una densidad de relleno baja -por ejemplo, del 5%-, un objeto de 100 gramos puede ser de un muy buen tamaño (más grande que el puño promedio). Y la mayoría de los objetos, de hecho, serán más pequeños, haciendo que su precio sea menor.
 
También consideremos cuánto le podemos cobrar a alguien por personalizar objetos de ese tamaño. Probablemente 10 veces el precio original o incluso más.
 
Si realmente queremos hacer que nuestras impresiones 3D se paguen por sí solas, quedémonos con las impresiones de objetos personalizados, porque, si bien hay un mayor esfuerzo para diseñarlos, podemos cobrar mucho más por ellos.
 
Tips para ahorrar
 
Si el costo general de imprimir nuestro objeto de 100 gramos realmente los asustó, hay algunas formas en que podemos reducir los costos. Como con la mayoría de las cosas, es mejor elegir primero la fruta que cuelga más abajo (me encanta esa frase).
 
Es por eso que incluí todos esos porcentajes junto con los costos individuales. Los porcentajes más importantes son las cosas en las que debemos concentrarnos primero, porque nos brindarán el mayor valor por nuestros esfuerzos.
 
Por ejemplo, en un Replicator 2 podemos apagar el sonido, apagar los LED, apagar el Heat Hold y reducir las temperaturas de impresión. Todo esto reducirá los costos de energía.
 
Sin embargo, como el uso de energía es solo un 0,6% del costo total de impresión, no podremos ver la impresión y tendremos más fallas si la temperatura baja demasiado, realmente no vale la pena.
 
Así que mejor busquemos abordar los grandes porcentajes, como el filamento (52,48%), la depreciación de la impresora (33,14%) y las fallas (9,09%):
 
1) Usar el menor relleno posible y no usar soportes o balsas a menos que sea realmente necesario. Nota: se están desarrollando “soportes inteligentes” que usan menos material que los soportes tradicionales.
 
2) Comprar una impresora más económica, como Printbot, que es pequeña. También podemos construir nuestra propia impresora 3D con un kit, lo cual ahorrará aún más dinero.
 
3) Aprender a imprimir bien por primera vez reducirá la tasa de impresiones fallidas y también reducirá los costos. Esa es una de las razones principales por las que creé mi Serie para principiantes de la impresión en 3D.
 
Estas son las áreas a enfocarse que harán una diferencia mayor si deseamos reducir los costos de forma sensata (con “sensatez” me refiero a no comprar una impresora de mala calidad o un filamento súper barato).
 
 
Calculadora de costos en Impresión 3D
 
He tenido la intención de crear una calculadora de costos de impresión 3D desde hace bastante tiempo. Bueno, finalmente lo hice.
 
Utilizo cálculos muy similares a los que he usado anteriormente, pero intenté simplificar un poco las cosas y modifiqué algunas ecuaciones.
 
Estas son unas pocas notas rápidas sobre la calculadora:
 
● De manera predeterminada, utilizará los mismos valores que he utilizado anteriormente y calculará el mismo resultado (dar o tomar un centavo o dos para redondeos y ajustes de ecuación). Cuando calcule los costos, guardará los valores para cargarlos automáticamente la siguiente vez que se use.
 
● Restablecer todos los valores a los valores predeterminados hará precisamente eso. Cambiará todos los valores a los que hemos usado anteriormente en mi ejemplo de impresión 3D y los guardará cuando los vuelva a calcular, así que habrá que prestar atención a los números.
 
● Las notas entre paréntesis, por ejemplo (£/kWh), especifican libras esterlinas en el Reino Unido, pero funcionarán bien con otra moneda.
 
● Esta calculadora de costos estaba originalmente online dentro de esta publicación en el blog, pero debido a su popularidad la he trasladado a una aplicación web de cálculo de costos más rápida e inteligente. Como tengo la intención de mejorarla en función de sus comentarios, es probable que no siempre se vea exactamente como esta imagen. Hay que hacer clic en el enlace de abajo para ir a la aplicación:
 
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Nota: Tengan en cuenta que JavaScript y Cookies deben estar habilitados en su navegador para que funcione correctamente.
 
Esta calculadora de costos es una versión Beta de prueba, así que no duden en jugar con ella y avisarme si tienen algún problema o sugerencia. Si resulta ser popular, planeo mejorarla dramáticamente. Por lo tanto, avísenme si les gusta o no.
 
¡Feliz impresión!
 
 

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