3D 打印成本：如何保持低价并最大化价值

3D 打印是最具成本效益的选择吗？如何降低成本？探索决定 3D 打印价格的所有因素，包括如何降低打印定制零件的成本。

3D 打印 - 计算成本和平衡价值

3D 打印通常是生产用于原型制作和越来越多的最终用途应用的零件的最快且最具成本效益的方式。有几个因素决定了 3D 打印定制零件的成本，包括所需的材料、每个零件的生产时间以及您想要使用的打印机类型。 

一般来说，塑料比金属便宜，较小的零件使用较少的材料，并且可以使用更具成本效益的技术来打印更简单或不太坚固的零件。 

如果您在众多可用的 3D 打印工艺和材料中进行选择，则必须考虑尺寸精度、表面光洁度和后处理要求等因素。所有这些因素都会影响零件的最终成本。  

最终，材料成本以及其他供应链要素的波动使得预测 3D 打印零件的价格变得困难。本文介绍了影响零件定价的主要因素，而 Protolabs Network 平台提供了一种快速、准确的方法来估算您要构建的零件的成本。

什么因素影响 3D 打印的价格？

有很多因素会影响 3D 打印零件的最终成本。 以下是一些最重要的因素：

• 材料：每种 3D 打印技术都有其自己的聚合物材料。用于 FDM（熔融沉积建模）的线轴往往相对便宜，而 SLA 树脂、SLS 和 MJF 粉末通常更昂贵。打印零件所需的材料量将直接影响价格，这一点在使用 FDM 打印时尤其重要，因为 FDM 通常需要支撑结构。 

• 零件体积：较大的零件需要更多的材料和机器上更多的空间，并且生产时间更长。材料和生产时间的增加反过来又增加了成本。 

• 后处理：打印完零件后，可能需要额外的手动工作来完成该组件。这些精加工方法包括去除支撑或粉末、清洁、打磨和其他类型的后处理，所有这些都会增加零件的最终价格。 

• 设备成本：这些成本包括安装和设置时间、运行成本、机器的定期维修以及更多的临时维护。无论您使用哪种制造技术，您都可能会产生这些成本。 

3D 打印成为许多应用的经济选择的主要因素之一是该技术的低设置成本。这使得 3D 打印成为数量较少的零件的最佳选择，尽管当您的生产量较大时，与 CNC 加工和注塑成型相比，它的价格更具竞争力。

3D 打印材料的成本是多少？

3D 打印使用种类繁多的材料来制造零件，每种独特的 3D 打印技术都与不同的材料兼容。一般来说，3D 打印金属部件比使用聚合物更昂贵，尽管复合材料通常比金属更昂贵——在特定情况下其他因素可能会出现相反的情况。 

在本节中，我们将比较许多常见 3D 打印材料的成本。您可以在我们的材料索引中找到有关材料属性和定价的更详细概述。

塑料

3D打印塑料可以分为两类：热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料对热发生反应并且可以熔化，使其成为材料挤出工艺中最常见的材料。另一方面，热固性聚合物树脂通过紫外线固化，最适合打印原型零件。

材质 描述 成本比较 PLA 刚度高，细节好，价格实惠。 $ 树脂 高细节和光滑表面，注塑模具样原型。 $$ ABS 商品塑料，与 PLA 相比，机械和热性能得到改善。 $尼龙 用于替代功能性注塑件，耐化学性良好。 $$ PETG 适用于具有高抗冲击性和灵活性的机械零件。可灭菌。 $ TPU 类橡胶材料，适用于管子、夹具、密封件和垫圈。 $ ASA 紫外线稳定性和高耐化学性，是户外应用的首选材料。 $$$ PEI 工程塑料，高性能应用，阻燃。 $$$ PC 工业热塑性塑料，具有高精度、耐用性和高强度。 $ PEEK 优异的机械性能、耐热和耐磨性，在强度重量比方面是某些金属的良好替代品。 $$$

金属

不锈钢和铝是 3D 打印最常见的金属，而钛和铜合金则非常适合更专业的应用。值得注意的是，虽然金属 3D 打印可以生产出耐用的零件，但成本往往比使用聚合物材料高得多。

材质 描述 成本比较 不锈钢 高拉伸强度、耐温性和耐腐蚀性。 $$$$$ 铝 高机械加工性和延展性，良好的强度重量比。 $$$$

复合材料

碳纤维、凯夫拉尔纤维和玻璃纤维原丝等复合材料处于 3D 打印创新的前沿。它们往往具有出色的强度重量比，并且通常比铝更坚固。用于 3D 打印的复合材料在航空航天、医疗技术、可再生能源和高性能汽车等行业中很常见，在这些行业中，减轻重量比削减成本更重要。

然而，复合材料的成本可能是其他塑料的 8 至 12 倍，是金属的 2 至 5 倍。根据应用的不同，如果您使用更简单的设计，需要更少的材料来实现相同的结构完整性，则可以抵消复合材料的较高成本。您还可以考虑采用混合方法，将复合材料与金属和塑料结合起来用于某些零件。

每个 3D 打印过程的成本是多少？

每一种3D打印工艺和技术都有其独特的材料和设备成本。让我们比较一下 Protolabs Network 提供的主要技术。

FDM（熔融沉积建模）

FDM 原型制作是最具成本效益的 3D 打印选项，适用于简单零件几何形状和较小的生产运行。在提供的所有工艺中，FDM 的基础材料成本最低，但随着零件变得更加复杂，您可能需要额外的支撑结构、更长的后处理时间和更多的人工干预。这些因素都提高了FDM的成本。

该工艺的独特之处在于，与其他增材技术不同，FDM 机器不打印固体物体。相反，他们使用内部网格结构来最大限度地减少材料需求。该填充由百分比定​​义。尽管 50% 和 75% 都会增加物体的相对强度，但打印时通常填充 25%。 100% 填充打印可得到完全实体的物体，这对于 FDM 来说较为罕见。 

值得注意的是，我们区分了原型制作（桌面）FDM 和工业 FDM。工业FDM采用高端机器，可以打印具有高强度和耐高温的工业级材料。这种形式的 FDM 打印比原型打印要昂贵得多。

SLA（立体光刻）

作为还原光聚合系列的一部分，SLA 可以生产比 FDM 更复杂的几何形状和更大批量的产品。对于塑料而言，与其他技术相比，SLA 的总体材料成本最高，但后处理成本更易于管理。 SLA 的零件设置时间最短，并且由于 SLA 打印零件的出色表面质量，后处理成本更低。 

SLA 可用于原型设计（桌面）和工业应用程序，具体取决于您的特定定制零件要求。 

SLS（选择性激光烧结）

对于复杂的零件几何形状、大批量和高质量的零件表面处理，粉末床熔融技术 SLS 往往具有最低的总体成本。 

尽管不需要支撑结构，SLS 的基材成本通常高于其他 3D 打印工艺。此外，您还可以重复使用基础材料，从而最大限度地减少浪费。这两个因素往往会降低总体材料成本。 

就设备成本而言，SLS 需要更长的设置时间以及处理粉末材料的批次之间的维护。缺乏支撑结构还减少了后处理，从而降低了成本。

MJF（多射流融合）

MJF 也是一种粉床熔融技术，其成本较低，可实现令人印象深刻的复杂性和高质量的表面处理，可与 SLS 相媲美。使用 MJF 进行打印还意味着您可以重复使用基材，并且无需支撑结构。 

然而，与 SLS 不同的是，MJF 的打印速度仅由零件的 Z 高度决定。 SLS机器的速度与材料体积呈线性关系。大多数 MJF 材料最终的成本将高于其他 3D 打印聚合物，但您可以不断重复使用材料，这一事实将为您在整个生产过程中为每个零件节省资金。

设计如何影响 3D 打印成本？

设计决策对定制零件的总体成本有直接影响。在设计过程中，您应该考虑要使用的材料量、是否需要支撑结构以及需要进行哪些后处理。 

让我们回顾一下影响定制零件最终成本的关键设计注意事项。

零件体积

零件的总体积将显着影响打印成本。逐步减小零件尺寸实际上可以大大降低成本。 

支撑结构

打印支撑结构需要额外的材料，这会迅速提高任何 3D 打印组件的成本。在选择正确的制造技术时，重要的是要记住支撑结构带来的额外价格。 

例如，FDM 通常是最便宜的 3D 打印工艺，直到您开始生产需要支撑结构才能正确打印的复杂零件。 SLS 和 MJF 的基本成本比 FDM 更高，但作为粉床熔融技术，您无需考虑这些工艺的支撑结构的额外成本。 

零件几何形状

零件几何形状的设计方式决定了 3D 打印零件时所需的材料和支撑结构的数量。为了降低几何成本，您可以将零件模型拆分为多个组件，减少悬伸的长度或角度，并在打印基底上重新定位模型，以最大限度地减少支撑结构。

3D 打印的关键设计技巧

以下是一些基本的设计提示和技巧，有助于降低 3D 打印成本并确保您的设计转化为原始的 3D 打印组件。 

• 在彼此接壤的表面之间使用逐渐过渡

• 确保零件的横截面和体积没有显着差异

• 选择圆角，因为尖角会在工件上产生残余应力

• 通过去除薄的、无支撑的墙壁（特别是如果它们不必要地高）来避免弯曲或翘曲

• 展平表面上的浅角以避免阶梯

• 尽早进行可制造性分析设计

避免零件公差过大，因为这会导致打印层更薄并且需要额外的二次加工

缩小 3D 模型会影响成本吗？

如果按比例生产模型并不重要（例如，如果您要生产视觉原型），则可以 3D 打印较小的零件或零件组，以显着降低制造成本。 

重要的是要记住，我们是从三个维度思考的。 10x10x10 厘米立方体的体积是 8x8x8 厘米立方体的体积的两倍，因此，即使模型尺寸略有减小，也意味着必须使用更少的材料来生产仍然具有所需功能的零件。 

缩放 3D 模型的一种方法是使用免费软件 Netfabb。方法如下：

• 第 1 步：下载并安装 Netfabb 免费版本。

• 步骤2：打开模型，单击菜单栏中的“缩放零件”按钮并调整模型的大小。该软件默认使用毫米单位，但您可以在设置中更改此单位。 

• 步骤 3：转到用户界面的左上角并从“零件”>“导出零件”>“作为 STL（二进制）”导航，保存缩放后的模型。 

第 4 步：将您的设计上传到 Protolabs Network 的 3D 打印平台。请记住指定与 Netfabb 中使用的单位相同的单位。

您还可以观看此视频，了解如何在 Netfabb 中缩放 3D 模型。

我可以通过挖空 3D 模型来降低成本吗？

在设计阶段将零件挖空是大幅降低 3D 打印成本的有效方法。 

虽然 FDM 打印机默认生产具有内部填充结构的半空心零件，但 SLA、SLS 和 MJF 等其他 3D 打印技术可能会生产 100% 实心的零件，除非原始模型已经是空心的。如果您的零件不必始终是实心的，我们建议将您的 3D CAD 模型挖空。 

当然，此建议仅适用于基于粉末的技术，并附带额外的设计技巧来添加逃逸孔，以便在打印后可以去除未熔合的材料。如果您将设计挖空以进行 SLA，那么在零件完成后去除树脂可能会很困难。 

这是使用免费 Meshmixer 软件对模型进行挖空的分步指南。

• 第1步：下载并安装Meshmixer。

• 第 2 步：打开模型并单击编辑> 空心并选择壁厚。使用 2 毫米厚的墙壁作为所有 3D 打印工艺的安全下限。 

• 第 3 步：在模型中添加逃生孔，以便在打印后去除多余的材料。在 Meshmixer 中双击模型的表面以添加这些。我们建议在零件使用过程中通常看不到的地方添加逃生孔。如果您使用 SLS 打印，请确保添加 2 个或更多直径至少为 5 毫米的孔。 

• 步骤 4：单击“接受”并将模型导出为 STL 文件。 

您还可以观看此视频，了解如何使用 Meshmixer 挖空模型。正如您将看到的，几分钟的 CAD 文件编辑可能会显着影响 3D 打印定制零件的最终成本。

如何消除对支撑结构的需求？

FDM 3D 打印通常需要支撑结构来打印具有悬垂的零件。这导致需要更多的材料和额外的后处理来去除支撑结构并平滑零件的表面。消除对支撑结构的需求是降低 FDM 成本的可行方法。 

我们推荐两种选项，以消除 FDM 设计中对支撑结构的需求。 

悬垂角度

第一个选项是设计悬伸角大于 45 度的零件。 

要深入了解 FDM 和其他 3D 打印方法中的支撑结构，请查看这篇文章。您还可以在此处找到我们完整的 FDM 设计指南。 

分割模型

第二种选择是将模型分成两个或多个不需要支撑结构的部分。 3D 打印完成后，您可以组装这些部件。 

以下是有关如何在 Netfabb 中执行此操作的简短教程：

• 第 1 步：下载并安装 Netfabb 免费版本。 

• 第 2 步：在 Netfabb 中打开您的模型。选择“切割”字段并指定要分割零件的位置和角度。确保每个组件都有平坦的表面作为打印的基础。 

• 第 3 步：当您对放置感到满意时，单击“执行剪切”并将文件导出为 STL。 

您还可以观看此视频，了解如何在 Netfabb 中拆分 FDM 模型。

3D打印的价值是什么？ 

虽然在整个 3D 打印过程中需要注意许多额外成本，但总体而言，通过这种增材制造技术获得的价值远远超过了意想不到的高价格标签。 

3D 打印具有令人难以置信的潜力，可以减少零件数量、生产更轻、结构更坚固的零件，并降低组装成本。使用 3D 打印制造零件意味着获得传统方法无法实现或更具挑战性的零件特征。 

同样，重要的是要记住，3D 打印不涉及固定装置、模具和不同类型的工具。这平衡了您迄今为止所看到的额外成本。最重要的是考虑通过 3D 打印获得的整体价值，这对于越来越多的应用和行业来说是令人印象深刻的。从长远来看，与 3D 打印相关的一些额外成本可能会降低制造成本，并为您带来更多的设计自由度和更好的零件。

常见问题

3D 打印有多贵？

对于快速原型制作和某些最终用途生产应用，3D 打印通常比其他制造技术更便宜。 FDM 是最具成本效益的选择，除非您需要大量支撑结构，而 SLS 和 MJF 为广泛的用途提供最佳价值。 

如何降低 3D 打印成本？

有很多方法可以降低 3D 打印成本，尤其是在设计阶段。降低 3D 打印价格的有效方法包括挖空模型、将其分割以避免不必要的支撑结构、缩小模型以用于原型制作以及避免悬垂。

哪些因素影响 3D 打印的成本？

许多因素影响 3D 打印零件的最终成本。模型的尺寸、需要使用多少材料、选择哪种技术来制造零件、是否需要支撑结构以及后处理和精加工以及许多其他元素都是需要考虑的重要事项。

如何计算 3D 打印成本？

有关工艺和材料成本的大部分信息都可以在 Protolabs Network 网站和整个网络上轻松获得，但计算 3D 打印成本的最简单方法是前往我们的报价生成器来测试 CAD 模型的不同迭代。

一台 3D 打印机要多少钱？

有许多不同类型的 3D 打印机可用于桌面、原型制作和更多工业应用。大多数业余爱好者机器的价格在 300 欧元到 500 欧元之间，而专业 3D 打印机的价格在 1,500 欧元到 20,000 欧元之间。专为企业和工业用途设计的 3D 打印机售价接近 10 万欧元。

3D 打印比注塑更贵吗？

虽然 3D 打印在许多情况下往往具有成本效益，但如果您生产的零件超过 100 个左右，注塑成型的成本会更低。每个模具制造的零件越多，注塑成型的价值就越高。然而，SLS 和 MJF 开始在整体价值方面与注塑成型展开竞争，特别是因为基于粉末的融合技术不涉及模具。

3D 打印比 CNC 加工更贵吗？

这个问题的答案很大程度上取决于您的制造是为了原型设计还是最终零件目的。平均而言，3D 打印比 CNC 加工更便宜，尤其是在小批量情况下，但一旦您开始需要运行超过 100 个零件，CNC 可能开始看起来更具成本效益。

3D 打印比传统制造更快吗？

绝对的。 3D 打印是一种数字制造技术，这意味着交货时间和 DFM 检查都显着加快。 

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