SLS批量3D打印生产零件，成本可大幅下降，Formlabs研讨会

2023年8月8日，Formlabs开展了一场线上直播，主题为“如何构建 SLS 3D 打印的成本模型？”，由Formlabs 亚太区应用工程总监梁柱主讲。

本文我们来回顾一下本场直播的主要内容，据梁柱介绍，Formlabs公司主要设计和制造用于原型制造和生产的专业3D打印硬件、软件和材料。目前的产品线包括立体光固化（SLA）和选择性激光烧结（SLS），将工业级的技术做到桌面级的设备中。

这两大产品线可以满足用户从创意到原型制造再到生产的需要，具体的应用覆盖了趣味模型、基础原型、牙科模型与适应症应用、可浇注模型、模具、夹具和固定装置、医学模型、外壳、功能性原型、生产部件等。

本次直播的主题是关于选择性激光烧结（SLS）技术，其原理是利用高功率激光将尼龙粉末精确熔合成轻质、坚固的零件。优势在于使用被广泛认可的尼龙及其复合材料，其机械性能可媲美使用注塑成型等传统制造方法生产的部件。另外，使用SLS技术打印无需支撑结构，用户可以轻松打印悬垂机构、精细的几何形状、互锁部件、内部通道和其他复杂的设计。SLS技术还能够实现高效生产，可以对多个部件进行紧密排列，充分利用打印空间。

梁柱表示，SLS 3D打印的成本主要来源于四大方面，分别是材料、硬件、人工以及场地电费等间接成本。

在计算成本模型之前，需要先明确自己的需求，比如零件的类型，需要生产的数量，交货周期，性能要求，单件成本等。需求越详细，成本模型就越有效。

在确定使用SLS 3D打印工艺之后，可以在Formlabs的切片软件中将零件排满整个打印仓，确定其打印参数。以Fuse 1为例，满仓打印一次可以排包294个零件，打印时间为20小时53分钟。一共需要打印2707层，打印出的零件重量为920g，整缸粉末的重量为4.78kg。

以尼龙12粉末来确定其材料成本，Formlabs 尼龙12粉末每公斤的价格为99美元，按照下方的公式可以计算得到所使用的材料成本为142美元，对应单个零件的材料成本为0.48美元。这里面涉及到了粉末刷新率这个概念，Formlabs SLS设备每次打印零件所使用的粉末，可以由70%的旧粉和30%的新粉混合而成，如果排包密度≥30%，则没有材料浪费，如果排包密度≤30%，则会有一定比例的材料始终无法消耗掉。

那么，硬件摊销成本该如何计算呢？Fuse 1 设备以及配套的后处理设备全套成本在40万人民币以内，如果按照每天打印16小时，每周5天的生产时间表，使用每台Fuse 1每月打印9批，使用每台Fuse 1+30W每月打印18批，以此来分摊硬件成本。

然后就是计算人工成本，人工操作时间取决于打印机、后处理、材料和几何形状，制造商可以根据实际情况进行估算。

间接成本则包括场地租金、耗电等成本。

将上述的所有成本考虑在内，才能综合测算出生产每个零件的成本。对于不同批量的零件生产，各项成本的分摊占比也会存在较大的差距。梁柱分别计算了在生产1000件、10万件和1000万件上述零件的情况下，均摊到每个零件的成本及成本构成。

如果要生产1000件上述的零件，Fuse 1和Fuse 1+30W的成本结构如下图，单件的成本在10-20美元之间。