Combien coûte une imprimante 3D ?

Les trois procédés d'impression 3D plastique les plus répandus aujourd'hui sont le dépôt de fil fondu (FDM), la stéréolithographie (SLA) et le frittage sélectif par laser (SLS). 

Chaque technologie d'impression 3D a ses avantages et ses inconvénients. Regardez notre vidéo ci-dessous pour une comparaison rapide ou consultez notre guide approfondi sur l'impression FDM, SLA et SLS.    .

Les prix des imprimantes 3D ont beaucoup baissé ces dernières années et, aujourd'hui, les trois procédés se présentent sous la forme de systèmes compact et abordables.

En règle générale, les imprimantes FDM vous permettront d'obtenir les pièces les moins chères si vous n'imprimez qu'un nombre limité de prototypes simples. Les imprimantes 3D résine SLA offrent une résolution plus élevée, une meilleure qualité et une grande variété de matériaux d'impression 3D moyennant un prix légèrement plus élevé, mais la différence s'estompe rapidement quand vous imprimez des pièces complexes ou des lots importants car le post-traitement nécessite moins de main d'oeuvre. Enfin, l'impression 3D SLS est la plus rentable pour produire des volumes plus importants de pièces parfaitement fonctionnelles.

Pour comparer le coût global de différentes imprimantes 3D, il ne suffit pas de prendre en compte les prix affichés, qui ne vous diront pas tout sur le coût de l'imprimante et des pièces produites. Les coûts des matériaux d'impression 3D et de la main-d'œuvre ont une influence considérable sur le coût par pièce, en fonction de votre application et de vos besoins de production.

Examinons les différents facteurs et les coûts de chaque processus.

Les pièces fabriquées en FDM, ou encore FFF (fabrication par filament fondu) sont obtenues en extrudant un filament thermoplastique fondu, qu’une buse dépose couche par couche sur la zone de fabrication.

La technologie FDM est la plus utilisée au niveau des consommateurs, du fait de l’émergence d’imprimantes 3D pour amateurs. Mais les imprimantes FDM industrielles sont aussi appréciées des professionnels.

Les imprimantes 3D les moins chères sont presque toujours des imprimantes FDM. Les kits d'entrée de gamme les moins chers pour les imprimantes 3D FDM de bricolage commencent à environ 200 €. Toutefois, la plupart de ces modèles s'apparentent davantage à des jouets ou à des projets de bricolage qui vous obligent à passer un temps considérable à assembler, régler et calibrer l'imprimante. La qualité d'impression dépend fortement de la précision de ces réglages et, dans tous les cas, ces machines nécessiteront des réparations et un entretien régulier pour fonctionner. Elles ne sont donc recommandées qu'aux personnes ayant un diplôme d'ingénieur, de la patience et beaucoup de temps à disposition.

Les imprimantes 3D FDM pour amateurs coûtent entre 500 et 1500 €. Elles peuvent être livrées en kit ou assemblées et nécessitent moins de réglages, mais elles présentent toujours les mêmes inconvénients que les imprimantes 3D bas de gamme. Certains modèles plus élaborés offrent des volumes d'impression plus importants et d'autres matériaux que les plastiques à basse température comme le PLA.

Les imprimantes 3D FDM professionnelles commencent aux alentours de 2000 €, les imprimantes FDM professionnelles grand format aux alentours de 4000 €, tandis que les imprimantes FDM industrielles les plus avancées peuvent facilement coûter plus de 15 000 €. La plupart de ces imprimantes sont déjà assemblées et calibrées à la livraison, mais elles peuvent parfois s'auto-calibrer. Les imprimantes de cette catégorie offrent une meilleure qualité d'impression, une plus large gamme de matériaux, un volume d'impression plus important, une meilleure fiabilité, et sont plus faciles à utiliser et à entretenir. Contrairement aux fabricants d'imprimantes moins coûteuses, les fabricants d'imprimantes 3D professionnelles offrent également une assistance à leur clientèle pour résoudre leurs problèmes.

En ce qui concerne les matériaux, les coûts des matériaux d'impression 3D FDM varient entre 50 et 150 €/kg pour la plupart des filaments standard et techniques et entre 100 et 200 €/kg pour les matériaux de support. Il existe peut-être des solutions moins chères, mais là encore, il faut faire un compromis en termes de qualité.

Enfin, l'impression FDM peut demander beaucoup de travail supplémentaire. De nombreuses conceptions, en particulier les modèles complexes, nécessitent des structures de support pour que l'impression réussisse. Celles-ci doivent ensuite être retirées manuellement ou être dissoutes s'il s'agit de structures de support solubles. Pour obtenir une finition de haute qualité et supprimer les lignes de couche, les pièces doivent subir un long post-traitement manuel, qui inclut des étapes telles que le ponçage.

Les imprimantes 3D SLA utilisent un laser pour transformer de la résine liquide en plastique durci par un processus dit de photopolymérisation. Ce procédé est le plus apprécié des professionnels en raison de sa haute résolution, de sa précision et de la polyvalence de des matériaux adaptés.

De tous les procédés, c’est la stéréolithographie qui permet de fabriquer des pièces avec l’exactitude la plus haute, les détails les plus fins et la finition de surface la plus lisse. Mais son plus grand avantage reste sa polyvalence. Les résines SLA présentent une vaste gamme de propriétés optiques, mécaniques et thermiques qui correspondent à celles des thermoplastiques standards, techniques et industriels.

Ce procédé n’était habituellement utilisé que par de grandes imprimantes 3D industrielles complexes dont le prix dépasse les 200 000 €, mais il est aujourd’hui devenu beaucoup plus accessible.

En bas de l'échelle, on trouve des imprimantes 3D LCD bon marché, dont le prix peut aller de 200 € à 1000 €. De tels appareils peuvent convenir pour des applications de loisir ou pour débuter, mais ils nécessitent un calibrage et un réglage fin pour chaque type de résine et ne sont généralement ni fiables ni durables. Cela entraîne souvent des coûts plus élevés en raison de la maintenance, du temps perdu, des erreurs d'impression et du gaspillage de matériel.

Les imprimantes 3D résine professionnelles comprennent des technologies SLA telles que l'impression SLA au laser, l'impression DLP et l'impression LCD/MSLA. La fourchette de prix s'étend généralement de 2000 € à 10 000 €, et celle des imprimantes 3D résine grand format de 5000 € à 25 000 €. Il y a beaucoup de facteurs qui influencent le prix exact, à commencer par des sources lumineuses plus fiables et plus puissantes (qu'il s'agisse de LED, de laser ou de projecteur), jusqu'aux composants de traitement de la lumière, à la qualité générale de la production, aux logiciels, aux accessoires et au plan de service.

Avec l’imprimante Form 3+ de Formlabs, les entreprises ont maintenant accès à la qualité de la SLA pour seulement 2399 €, tandis que l'imprimante 3D MSLA ultra-rapide Form 4 est accessible à partir de 4349 €. Pour imprimer de plus grandes pièces, l'imprimante 3D résine grand format Form 4L est disponible à partir de 9499 €.

Les imprimantes 3D professionnelles sont assemblées et calibrées dès leur sortie de l'emballage. Elles sont également fiables pour la production et ne nécessitent pratiquement aucun entretien. L'assistance clientèle est également à votre disposition pour résoudre d'éventuels problèmes, dans le cas improbable où quelque chose ne fonctionnerait pas.

En termes de coûts des matériaux, les résines SLA coûtent environ de 99 € à 200 € par litre pour la plupart des résines standard et techniques, avec des remises possibles pour des volumes plus importants.

Les imprimantes SLA sont faciles à utiliser et de nombreuses étapes du flux de production, comme le lavage et la post-polymérisation, peuvent être largement automatisées pour réduire les besoins en main-d'œuvre. Les pièces imprimées ont une finition de haute qualité dès leur sortie de l'imprimante et ne nécessitent qu'un simple post-traitement pour enlever les marques de supports.

Les imprimantes 3D SLS utilisent un laser de forte puissance pour fritter de petites particules de poudre de polymère. Étant donné que la poudre non frittée soutient la pièce pendant l'impression, le SLS ne requiert aucune structure de support, ce qui en fait le procédé idéal pour des pièces à géométrie complexe présentant des formes internes ou en creux, des contre-dépouilles ou des parois fines. 

Les pièces fabriquées par SLS présentent d’excellentes caractéristiques mécaniques, leur résistance s’apparentant à celle de pièces moulées par injection. Par conséquent, le SLS est le procédé d'impression 3D plastique le plus courant pour les applications industrielles.

Comme pour la SLA, les imprimantes SLS n’étaient auparavant disponibles que dans des systèmes d’impression 3D grand format complexes, avec des prix d’entrée de l’ordre de 200 000 €. Avec l'imprimante SLS Fuse 1+ 30W de Formlabs, les entreprises peuvent désormais accéder à une machine SLS de qualité industrielle pour moins de 30 000 € (imprimante et kit de dépoudrage). Pour une installation complète, incluant une station de gestion des poudres compacte et une solution automatisée de nettoyage et de polissage, le coût reste inférieur à 60 000 €.

Comme les imprimantes SLA, les imprimantes SLS sont assemblées et calibrées dès leur sortie de l'emballage. Elles sont fiables et conçues pour fonctionner 24/7. Une formation avancée et une assistance client rapide sont également disponibles.

Les matériaux en nylon pour l'impression SLS coûtent environ 100 €/kg. Le procédé SLS ne requiert pas de supports et la poudre non frittée peut être réutilisée, ce qui diminue les coûts des matériaux.

Le procédé SLS est le processus d'impression 3D plastique le moins gourmand en main-d'œuvre, car les pièces sont d'excellente qualité dès leur sortie de l'imprimante et il suffit d'un simple nettoyage pour éliminer l'excès de poudre.

Outre les plastiques, de nombreux procédés d’impression 3D sont disponibles pour obtenir des objets en métal. 

• FDM métal

Les imprimantes FDM métal fonctionnent comme les autres imprimantes FDM, mais utilisent des tiges en métal rigidifiées par des liants en polymère. Les pièces brutes terminées sont ensuite soumises à un frittage dans un fourneau pour en retirer le liant. 

• Fusion sélective par laser (SLM) et frittage direct par laser du métal (DMLS)

Les imprimantes SLM et DMLS fonctionnent comme les imprimantes SLS, mais fondent couche par couche à l’aide d’un laser des particules de poudre de métal, et non des polymères. Ces imprimantes 3D peuvent créer des produits en métal solides, précis et complexes. Ce procédé est donc idéal pour l’aérospatiale, l’automobile et les applications médicales.

Bien que le prix des imprimantes 3D pour le métal ait également commencé à baisser, avec des coûts allant de 100 000 € à 1 million €, la plupart des entreprises ne peuvent toujours pas se permettre d’investir dans ces systèmes.

Au contraire, l’impression 3D SLA convient très bien aux processus de moulage pour produire des pièces métalliques à moindre coût, avec une plus grande liberté de conception et des délais plus courts que les méthodes traditionnelles.

Les différents procédés d'impression 3D plastique et métal présentent des caractéristiques uniques qui les rendent adaptés à des applications différentes. Voici un bref aperçu. 

Le calcul du coût par pièce nécessite de prendre en compte les coûts de possession de l'équipement, des matériaux et de la main-d'œuvre. Il est utile de comprendre les facteurs qui influencent chacune de ces composantes de coût et les questions à poser pour évaluer les méthodes de production alternatives et connaitre les coûts cachés.

Le coût de possession du matériel est constitué de l'ensemble des coûts fixes, comprenant le coût d'acquisition de l'imprimante 3D, les contrats de services, l'installation et la maintenance. Ces dépenses sont engagées, que votre imprimante 3D soit à l'arrêt ou qu'elle produise des dizaines de pièces par semaine.

Les coûts de possession sont répartis par pièce produite, en additionnant tous les coûts fixes prévus sur la durée de vie de la machine, et en divisant cette somme par le nombre de pièces que la machine peut produire. En règle générale, plus la productivité et l'utilisation de votre imprimante 3D sont élevées, plus le coût de possession par pièce produite est faible.

D'énormes progrès ont été faits ces dernières années sur les imprimantes 3D de bureau pour baisser les coûts de possession. Avec un prix 10 à 100 fois inférieur à celui des imprimantes 3D industrielles traditionnelles et la possibilité de produire des milliers de pièces au cours de leur durée de vie, le coût de possession de l'équipement peut devenir négligeable.

Questions préalables :

• Y a-t-il une installation, une formation ou d'autres dépenses initiales en plus du coût de la machine ?

• Un contrat de service (obligatoire) est-il nécessaire ? Que couvre-t-il ?

• En plus de l'imprimante, quels sont les accessoires et les outils nécessaires pour fabriquer les pièces finies ?

• Quels sont les besoins d'entretien d'une imprimante fonctionnant normalement ? Quel est le coût annuel à prévoir pour l'entretien ? Que se passe-t-il si la production augmente ?

Les coûts des matériaux et des autres consommables d'impression 3D nécessaires pour produire des pièces sont des coûts variables. Ils dépendent fortement du nombre de pièces que vous produisez.

Le coût en matériaux d'impression 3D s'évalue en calculant la quantité requise pour créer une seule pièce et en la multipliant par le coût du matériau d'impression 3D. S'ajoutent les coûts relatifs aux déchets et à tous les autres consommables nécessaires. Alors que les coûts de possession diminuent à mesure que la production augmente, les coûts de matériaux pour l'impression 3D tendent à se stabiliser rapidement. Pour rendre l'impression 3D de grands volumes rentable, certains fabricants comme Formlabs offrent une remise substantielle sur les grosses commandes de résine.

Assurez-vous de bien préciser les matériaux dont vous aurez besoin pour créer les pièces, car le coût des consommables pour l'impression 3D varie. Notez également que certaines imprimantes 3D ne fonctionnent qu'avec des matériaux propriétaires, ce qui limite votre choix de matériaux tiers.

Questions préalables :

• Quel est le coût de chaque type de matériau d'impression 3D ?

• Quelle est la quantité de matériau nécessaire pour produire une pièce donnée, en comptant les déchets ?

• Quelle est la durée limite de stockage des matériaux ?

• D'autres consommables sont-ils nécessaires pour produire les pièces ?

• L'imprimante peut-elle fonctionner avec des matériaux tiers ?

L'impression 3D peut remplacer les flux de travail complexes des méthodes de fabrication traditionnelles et permettre des gains de temps substantiels, mais, selon la technologie d'impression 3D, elle peut encore nécessiter de la main d’œuvre.

Les imprimantes 3D de bureau professionnelles sont généralement conçues pour être faciles à utiliser. Les imprimantes 3D de bricolage et les imprimantes pour amateurs nécessitent souvent plus de temps pour régler les paramètres, tandis que l'entretien ou le changement de matériaux sur les machines industrielles traditionnelles peuvent impliquer des tâches fastidieuses nécessitant un opérateur qualifié.

Les tâches de post-traitement varient en fonction du processus d'impression 3D, mais dans la plupart des cas, elles consistent à nettoyer les pièces et à enlever les supports ou le matériau excédentaire. Il existe des solutions pour automatiser certaines de ces tâches. Par exemple, les appareils Form Wash et Form Cure simplifient les opérations de lavage et de post-polymérisation pour les imprimantes SLA, et la Fuse Sift offre un système de post-traitement et de récupération des poudres pour les imprimantes SLS de la série Fuse.

Pour obtenir des pièces de haute qualité, les procédés plus avancés comme la SLA et le SLS ne nécessitent pas d'étapes fastidieuses, mais les pièces FDM nécessiteront un long post-traitement manuel pour améliorer la qualité de la surface et supprimer les lignes de couche.

Questions préalables :

• Quel est le processus complet de production de pièces ? Quelles sont les étapes spécifiques pour configurer une impression, changer de matériau et post-traiter les pièces ?

• Combien de temps faut-il pour post-traiter une pièce donnée ?

• Existe-t-il des outils ou des dispositifs pour automatiser certaines de ces tâches ?

La sous-traitance à des prestataires ou des bureaux d'études externes est recommandée lorsque votre besoin d'impression 3D est occasionnel et que les pièces sont de grande taille ou requièrent des matériaux spéciaux. Les sous-traitants disposent généralement de plusieurs technologies en interne : SLA, SLS, FDM et impression 3D métal. Ils peuvent aussi vous conseiller et proposer d’autres services de conception ou de finition avancés.

Les principaux inconvénients de la sous-traitance sont les coûts et les délais. L'avantage majeur de l'impression 3D est sa rapidité par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, mais cet avantage disparaît rapidement lorsqu'il faut attendre plusieurs jours ou même plusieurs semaines pour recevoir la pièce sous-traitée. D'autre part, le coût de la sous-traitance augmente rapidement avec la demande et la production.

Les imprimantes 3D SLA d'atelier petit format sont idéales lorsque vous avez besoin de produire rapidement des pièces. En fonction du nombre de pièces et du volume d'impression, l'investissement dans une imprimante 3D petit format peut atteindre le seuil de rentabilité en quelques mois à peine. Avec des imprimantes de bureau et d'atelier, vous pouvez choisir la quantité qui correspond à vos besoins, puis l'augmenter en fonction de la demande en ajoutant des unités supplémentaires, sans devoir investir dans une imprimante 3D grand format. Utiliser plusieurs imprimantes 3D vous donne également la flexibilité d'imprimer simultanément des pièces avec différents matériaux. Les sous-traitants peuvent toujours venir compléter cette procédure flexible pour les pièces plus grandes ou fabriquées à partir de matériaux non conventionnels.

Essayez notre outil de retour sur investissement interactif d'impression 3D pour découvrir quel gain de temps et d’argent peut vous apporter l’impression 3D avec les imprimantes 3D Formlabs par rapport à la sous-traitance.

Les coûts d'investissement, de matériaux et de main-d'œuvre sont relativement faciles à calculer. Mais qu'en est-il des coûts indirects et des facteurs qui sont difficiles à quantifier, mais qui influencent votre résultat ? Examinons quelques-uns des facteurs clés à prendre en compte lorsqu'on compare l'impression 3D de bureau à la sous-traitance ou à d'autres méthodes de production.

Économies de temps : Et si vous pouviez mettre les produits sur le marché plus rapidement ? Ou réduire le délai de livraison de vos produits de plusieurs jours ou semaines ? L'impression 3D simplifie les processus de production et de prototypage traditionnels, ce qui vous permet de gagner du temps et de devancer la concurrence.

Meilleurs résultats : L'impression 3D vous permet d'effectuer des tests, d'itérer après un échec et d'obtenir de meilleurs produits finis en un rien de temps. Trouver les défauts de conception et les corriger au plus tôt évite également des révisions de conception et des modifications d'outillage coûteuses pendant la phase de production.

Communication: Disposer de prototypes et de pièces de haute qualité vous permet de mieux communiquer avec vos clients, vos fournisseurs et autres personnes concernées. Vous évitez ainsi des malentendus et des erreurs onéreuses.

Protection PI : Vous travaillez avec des informations sensibles ? En produisant les pièces en interne, vous n'aurez pas à les confier à des tiers, ce qui réduira les risques de fuites ou de vols de PI.

Calculer le coût par pièce, le délai d'exécution, et comparer les alternatives pour déterminer si une solution convient votre entreprise serait normalement une tâche ardue qui consisterait à créer une feuille de calcul élaborée et à essayer de lister toutes les informations (souvent cachées) d'un fabricant. 

Pour vous simplifier la tâche, nous vous proposons un outil, simple et interactif, pour calculer le coût par pièce et le délai de production sur les imprimantes 3D professionnelles Formlabs, et comparer les gains de coûts et de temps par rapport à d'autres méthodes de production.