Fallstudie: So schätzen Sie die Kosten für Großprojekte im 3D-Druck

Die Kalkulation eines kleinen Drucks verzeiht Ungenauigkeit — kurzer Blick auf die Gewichtsschätzung im Slicer, mal Filamentpreis, eine grobe Schätzung für die eigene Zeit, fertig. Dieselbe Großzügigkeit bei einem Großprojekt tut dagegen weh, weil sich jede unterschätzte Variable über hunderte Druckstunden vervielfacht. Ein um 20 % zu niedrig geschätzter Arbeitsaufwand bei einem kurzen Druck kostet einen Kaffee. Bei einem 250-Stunden-Auftrag kostet er die gesamte Marge.

Ich möchte ein solches Projekt einmal komplett durchrechnen — ein reales Architekturmodell, mit jeder einzelnen Zahl offen gelegt —, damit klar wird, woher ein solches Angebot tatsächlich kommt, statt sich auf ein Bauchgefühl zu verlassen.

Das Fallbeispiel: Architekturmodell für ein Immobilienprojekt

Ein Architekturbüro beauftragt uns mit der Erstellung eines detaillierten Messemodells für ein neues Wohnquartier.

Projektstruktur: Das Modell besteht aus $16$ separaten Platten und Gebäudeteilen, die gedruckt und anschließend zusammengefügt werden müssen.
Geplantes Gesamtgewicht: $4,5,\text{kg}$ Filament (PETG für die Gebäude, PLA für die Landschaft).
Geplante Druckzeit: In Summe $250,\text{Stunden}$ (verteilt auf ein kleines Drucker-Cluster aus drei FDM-Druckern).
Ziel: Abgabe eines verbindlichen Festpreisangebots.

Die 4 Säulen der Projektkalkulation

Für ein fundiertes Angebot müssen wir das Projekt in vier grundlegende Kostenblöcke unterteilen:

Materialkosten ($K_{\text{Material}}$): Inklusive Stützstrukturen (Support) und einem Sicherheitszuschlag für Fehldrucke.
Maschinen- & Stromkosten ($K_{\text{Maschine}}$): Die Abschreibung der Drucker während der Laufzeit und die Energiekosten.
Arbeitskosten ($K_{\text{Arbeit}}$): Vorbereitung, Datenaufbereitung (Slicing), Drucker-Rüstzeiten, Entnahme, Nachbearbeitung (Support entfernen, Schleifen) und Montage (Kleben der Segmente).
Risikozuschlag ($\beta_{\text{Risiko}}$): Ein prozentualer Aufschlag für unvorhergesehene Verzögerungen oder mechanische Probleme.

Das mathematische Kalkulationsmodell

Die Gesamtkosten des Projekts ($K_{\text{Projekt}}$) berechnen sich nach der folgenden Formel:

$$K_{\text{Projekt}} = \left( K_{\text{Material}} + K_{\text{Maschine}} + K_{\text{Arbeit}} \right) \cdot \left(1 + \beta_{\text{Risiko}}\right)$$

Lassen Sie uns die einzelnen Terme detailliert aufschlüsseln und berechnen.

Schritt 1: Berechnung der Materialkosten ($K_{\text{Material}}$)

Bei Großprojekten darf man nicht nur mit der Nettomasse des fertigen Modells rechnen. Wir müssen eine realistische Ausschussquote $\alpha_{\text{Ausschuss}}$ einplanen. Da das Projekt aus vielen langen Drucken besteht, kalkulieren wir mit einer Ausschussquote von $10,%$ ($\alpha = 0,10$) durch mögliche Druckfehler, Filamentbrüche oder Haftungsprobleme.

Filament-Durchschnittspreis: $28,00,\text{€/kg}$
Benötigtes Nettogewicht: $4,50,\text{kg}$

$$K_{\text{Material}} = m_{\text{Gesamt}} \cdot (1 + \alpha_{\text{Ausschuss}}) \cdot P_{\text{Filament}}$$

$$K_{\text{Material}} = 4,50,\text{kg} \cdot 1,10 \cdot 28,00,\text{€/kg} = 138,60,\text{€}$$

Schritt 2: Berechnung der Maschinen- & Stromkosten ($K_{\text{Maschine}}$)

Wir nutzen Drucker mit einer durchschnittlichen Leistungsaufnahme von $250,\text{W}$ ($0,25,\text{kW}$).

Strompreis: $0,40,\text{€/kWh}$
Maschinenabschreibung: $0,30,\text{€}$ pro Betriebsstunde (basierend auf einem Anschaffungspreis von $1.200,\text{€}$ und einer Lebensdauer von $4.000$ Stunden).
Gesamtlaufzeit ($T_{\text{Druck}}$): $250,\text{Stunden}$

$$K_{\text{Maschine}} = T_{\text{Druck}} \cdot \left( E_{\text{Drucker}} \cdot P_{\text{Strom}} + A_{\text{Maschine}} \right)$$

$$K_{\text{Maschine}} = 250 \cdot \left( 0,25 \cdot 0,40 + 0,30 \right) = 250 \cdot \left( 0,10 + 0,30 \right) = 250 \cdot 0,40 = 100,00,\text{€}$$

Schritt 3: Berechnung der Arbeitskosten ($K_{\text{Arbeit}}$)

Die Arbeitszeit ist bei Großprojekten fast immer der dominierende Kostenfaktor. Wir setzen für qualifizierte Arbeit einen Stundensatz von $45,00,\text{€/h}$ an.

Datenvorbereitung (CAD-Anpassung, Slicing, Druckreihenfolge): $6,\text{Stunden}$
Rüsten und Überwachung (16 Druckstarts, Plattenreinigung, Filamentwechsel): $4,\text{Stunden}$
Nachbearbeitung (Support entfernen, Schleifen der Kanten): $8,\text{Stunden}$
Montage und Endkontrolle (Kleben der 16 Teile auf eine Trägerplatte): $7,\text{Stunden}$
Gesamtarbeitszeit ($T_{\text{Arbeit}}$): $25,\text{Stunden}$

$$K_{\text{Arbeit}} = T_{\text{Arbeit}} \cdot R_{\text{Arbeit}}$$

$$K_{\text{Arbeit}} = 25,\text{h} \cdot 45,00,\text{€/h} = 1.125,00,\text{€}$$

Schritt 4: Zusammenführung und Risikozuschlag

Für Großprojekte, bei denen eine Deadline eingehalten werden muss, empfiehlt sich ein Risikozuschlag $\beta_{\text{Risiko}}$ von $15,%$ ($\beta = 0,15$). Dieser deckt unerwartete Ereignisse ab (z. B. ein defektes Bauteil am Drucker, das schnell ersetzt werden muss, oder Mehraufwand beim Kleben).

Setzen wir alle ermittelten Werte in die Projektformel ein:

$$K_{\text{Projekt}} = \left( 138,60,\text{€} + 100,00,\text{€} + 1.125,00,\text{€} \right) \cdot \left( 1 + 0,15 \right)$$

$$K_{\text{Projekt}} = 1.363,60,\text{€} \cdot 1,15 \approx 1.568,14,\text{€}$$

Die tatsächlichen Selbstkosten für die Durchführung dieses Projekts liegen bei $1.568,14,\text{€}$.

Analyse der Kostenstruktur

Wenn wir die Kostenanteile visualisieren, wird die Verteilung schnell deutlich:

Arbeitskosten: $71,7,%$
Materialkosten: $8,9,%$
Maschinen- & Stromkosten: $6,4,%$
Risiko-Puffer: $13,0,%$

Diese Verteilung verdeutlicht ein Kernprinzip im professionellen 3D-Druck: Das Einsparen von Material ist zweitrangig gegenüber der Einsparung von Arbeitszeit.

Hätten wir versucht, durch ein dünneres Infill $500,\text{g}$ Filament einzusparen, hätte das die Kosten lediglich um ca. $14,00,\text{€}$ gesenkt. Hätten wir jedoch durch optimiertes Slicing (z. B. clevere Platzierung zur Reduzierung von Support-Material) die Nachbearbeitungszeit um nur $2,\text{Stunden}$ verkürzt, hätte dies eine direkte Ersparnis von $90,00,\text{€}$ gebracht und gleichzeitig das Risiko von Oberflächenbeschädigungen beim Entfernen des Supports minimiert.

Angebotserstellung (Pricing)

Die ermittelten Selbstkosten von $1.568,14,\text{€}$ stellen die finanzielle Untergrenze dar. Um Gewinn zu erwirtschaften, schlagen wir eine branchenübliche Marge von $30,%$ auf die Selbstkosten auf:

$$P_{\text{Angebot}} = K_{\text{Projekt}} \cdot 1,30 = 1.568,14,\text{€} \cdot 1,30 \approx 2.038,58,\text{€}$$

Dem Kunden kann somit ein Angebot von ca. $2.040,00,\text{€}$ netto unterbreitet werden.

Was diese Zahlen wirklich zeigen

Material- und Stromkosten machten zusammen weniger als 20 % der Projektkosten aus — Arbeitszeit war der entscheidende Faktor. Genau das ignoriert die Faustregel "Filamentkosten mal drei", und genau deshalb scheitern größere Projekte daran so leise.

Diese Tabelle für jedes Angebot neu aufzubauen, kostet selbst wieder Zeit. 3D Costify übernimmt die Rechenarbeit — Materialgewicht, Druckstunden, Stromverbrauch, Arbeitszeit, Zielmarge — und liefert eine belastbare Zahl in Sekunden, statt eine Formel kurz vor der Deadline neu zusammenzubauen. Hier ausprobieren.