Kosten & Preise
Warum die Ausrichtung den Preis eines Bauteils bestimmt
ca. 6 Min.
Zwei Bauteile mit identischer Geometrie können sich im Preis um mehr als die Hälfte unterscheiden, ohne dass am Werkstoff etwas anders wäre. Der Unterschied liegt in der Lage auf der Druckplatte. Eine Drehung um 90 Grad entscheidet darüber, ob Stützmaterial nötig wird, und damit über Druckzeit, Materialverbrauch und Nacharbeit zugleich.
Diese Lage heisst Ausrichtung, gelegentlich auch Druckorientierung. Sie wird vor dem Druck festgelegt, sie steht in keiner Bestellung, und sie ist trotzdem einer der grössten Posten im Preis.
Das Beispiel, an dem es jeder sieht
Nehmen wir eine einfache Box, oben offen. Ein Boden, vier Wände, sonst nichts. Sie lässt sich auf zwei Arten drucken.
Mit der Öffnung nach oben steht die Box auf ihrem geschlossenen Boden. Jede Wand wächst senkrecht nach oben und findet ihre Auflage auf der Schicht darunter. Es braucht keine Hilfskonstruktion.
Mit der Öffnung nach unten hängt der gesamte Innenraum in der Luft. Der Drucker muss ihn vollständig unterbauen, und dieses Stützmaterial wird anschliessend von Hand wieder entfernt.
| Öffnung nach oben | Öffnung nach unten | |
|---|---|---|
| Stützmaterial | keines | im ganzen Innenraum |
| Druckzeit | kurz | deutlich länger |
| Materialverbrauch | nur das Bauteil | Bauteil plus Stützen |
| Nacharbeit | entfällt | Stützen entfernen, von Hand |
| Oberfläche innen | sauber | Spuren an den Kontaktstellen |
| Kosten je Stück | niedrig | deutlich höher |
Das fertige Teil ist in beiden Fällen dasselbe. Es erfüllt dieselbe Funktion, es hat dieselben Masse, es wiegt gleich viel. Nur der Weg dorthin war ein anderer.
Warum Stützmaterial doppelt kostet
Ein Drucker legt Schicht auf Schicht. Jede Schicht braucht etwas, worauf sie sich ablegen kann. Bis etwa 45 Grad Neigung findet sie diese Auflage auf der Schicht darunter, darüber hängt sie frei, und der Drucker muss eine Hilfskonstruktion mitbauen.
Diese Konstruktion kostet zweimal. Einmal beim Drucken, weil sie Zeit und Material verbraucht wie jedes andere Volumen auch. Und einmal danach, weil sie jemand von Hand entfernen muss, sorgfältig genug, um das Bauteil nicht zu beschädigen.
Der Rest bleibt sichtbar
Stützmaterial hinterlässt Spuren auf der Fläche, die es getragen hat. Diese Stellen lassen sich schleifen, aber sie werden nie so glatt wie eine Fläche, die frei gedruckt wurde. Wo eine Sichtfläche im Spiel ist, entscheidet das oft stärker über die Ausrichtung als der Preis.
Was das an einem echten Auftrag ausmachte
Bei einem Kundenauftrag ergab die Prüfung verschiedener Lagen folgendes Einsparpotenzial, allein durch eine andere Ausrichtung:
Dasselbe Bauteil, nur anders ausgerichtet
- Druckzeit
- rund 60 % kürzer
- Materialverbrauch
- rund 50 % geringer
- Maschinenkosten
- rund 60 % geringer
- Kosten je Bauteil
- rund 55 % geringer
Das sind die Zahlen aus einem Auftrag, keine Faustregel. Bei einem Bauteil ohne Überhänge ändert eine Drehung fast nichts. Der Hebel ist immer dort am grössten, wo viel Stützmaterial entfällt, und dort am kleinsten, wo ohnehin keines nötig war.
Bei Kleinserien vervielfacht sich der Effekt. Was je Teil eine Stunde spart, spart bei fünfzig Teilen zwei Arbeitstage.
Warum trotzdem nicht immer die günstigste Lage gewählt wird
Die wirtschaftlichste Ausrichtung ist nicht automatisch die richtige. Meist entscheidet ein anderer Grund, und er wiegt schwerer als der Preis.
Ein gedrucktes Teil ist nicht in alle Richtungen gleich fest
Das ist der wichtigste Punkt. Innerhalb einer Schicht sind die Bahnen miteinander verschmolzen und tragen fast wie massives Material. Zwischen zwei Schichten liegt eine Klebefuge, und die hält weniger aus.
Ein Haken, der stehend gedruckt wird, bricht deshalb an der Biegestelle. Derselbe Haken flach gedruckt hält ein Vielfaches, kostet aber unter Umständen Stützmaterial. Wer hier auf den Preis optimiert, bekommt ein billigeres Teil, das im Einsatz versagt. Gespart ist damit nichts.
Die übrigen Gründe
Sichtflächen. Wo das Teil später gesehen wird, gehören Stützspuren und die Naht auf die Rückseite.
Masshaltigkeit und Passungen. Eine senkrecht gedruckte Bohrung hält ihr Mass besser als eine waagerechte. Wo eine Passung sitzt, bestimmt sie die Lage.
Verzug. Grosse zusammenhängende Bodenflächen neigen dazu, sich an den Ecken von der Platte zu heben, besonders bei ABS und ASA. Manchmal ist die längere Ausrichtung die einzige, die überhaupt sauber durchläuft.
Bauraum. Ein Teil, das aufrecht nicht in die Maschine passt, wird liegend gedruckt, ob das nun günstiger ist oder nicht.
Der Preis ist die letzte Frage, nicht die erste
Zuerst muss das Bauteil halten, passen und aussehen wie vorgesehen. Erst innerhalb dieser Grenzen wird nach der günstigsten Lage gesucht. Eine Ausrichtung, die Geld spart und das Teil unbrauchbar macht, habe ich nicht optimiert, sondern verdorben.
Wie ich das vor dem Druck prüfe
Vier Schritte in der Auftragsvorbereitung
Belastung klären
Wo greift die Kraft an, in welche Richtung wirkt sie. Daraus ergibt sich, welche Lagen überhaupt in Frage kommen.
Sichtflächen und Passungen festlegen
Welche Fläche wird gesehen, welches Mass muss stimmen. Beides schliesst weitere Lagen aus.
Verbleibende Lagen rechnen
Für die übrigen Möglichkeiten werden Druckzeit, Stützmaterial und Nacharbeit gegenübergestellt.
Die günstigste der zulässigen wählen
Nicht die günstigste überhaupt. Wenn keine zulässige Lage wirtschaftlich ist, sage ich das, bevor gedruckt wird.
Diese Prüfung kostet Vorbereitungszeit und steht auf keiner Rechnung. Sie ist der Grund, warum ein Angebot manchmal einen halben Tag braucht statt zehn Minuten.
Was Sie selbst dazu beitragen können
Drei Angaben in der Anfrage entscheiden mehr über den Preis als jede Verhandlung.
Sagen Sie, wo das Teil eingebaut wird und was darauf wirkt. Ohne diese Angabe muss die Auslegung vom ungünstigsten Fall ausgehen, und der ungünstigste Fall ist immer der teurere.
Kennzeichnen Sie Sichtflächen. Wenn nur eine Seite gesehen wird, sind die übrigen frei für Stützen, und die Auswahl an Lagen wird deutlich grösser.
Nennen Sie die eine Passung, auf die es ankommt. Ein Teil mit einer engen und zwanzig unkritischen Toleranzen lässt sich frei ausrichten. Ein Teil, bei dem alles genau sein soll, nicht.
Und wenn Sie ohnehin noch konstruieren: Eine Fase statt einer waagerechten Auskragung spart die Stützkonstruktion an dieser Stelle vollständig. Das ist die billigste Änderung im ganzen Ablauf, weil sie vor dem Druck geschieht.
Dieser Beitrag beschreibt FDM
Beim Harzdruck gelten andere Regeln: Dort wird in aller Regel geneigt gedruckt, Stützen sind fast immer nötig, und der Hebel liegt weniger in der Druckzeit als in der Ablösekraft je Schicht. Die Maschinen und ihre Verfahren stehen auf der Seite Technologie.
Kurz gefasst
Die Ausrichtung ist einer der grössten Preisfaktoren im FDM-Druck und zugleich der unsichtbarste: Sie steht in keiner Bestellung und ist am fertigen Teil kaum abzulesen. Eine andere Lage kann den Materialverbrauch halbieren und die Druckzeit um mehr als die Hälfte senken.
Deshalb wird vor dem Druck gerechnet und nicht danach. Die Zeit dafür ist gut angelegt, für die Qualität wie für den Preis.
Wie sich ein Preis insgesamt zusammensetzt, steht auf Preise. Für Ihr Bauteil genügt eine kurze Beschreibung über das Anfrageformular: wo es sitzt, was darauf wirkt und welche Fläche man sieht. Den Rest rechne ich.
