选择性激光烧结 (SLS) 是一种增材制造工艺，可通过激光将一薄层粉末烧结在另一层之上，从而在成型室内垂直构建部件。SLS 3D 打印机的打印材料是塑料粉末颗粒，但业内通常将其与其他粉床熔融 3D 打印系统视为同一系列，如多射流熔融 (MJF) 或金属激光烧结（DMLS 或 SLM）打印机。这种部件构建方式有以下诸多优势。

首先，粉床在打印过程会包围部件，因此无需设置支撑结构，还能够制作互锁连接、功能性总成和活动铰链等复杂几何形状。

另一个优势在于材料本身：SLS 3D 打印机打印坚固、耐用、耐高温和持久的部件，可用于原型功能性测试或成品应用。尼龙等 SLS 3D 打印材料已广泛用于设计、工程和制造行业，在注塑成型和增材制造等工艺中发挥重要作用。

除了能够生产具有复杂几何形状和先进材料特性的部件外，将 SLS 打印引入内部还意味着企业可以掌控大部分的制造流程。Fuse 系列打印机外观简洁、工作流程简单且紧凑小巧，可无缝集成到企业的现有系统中。Fuse Sift 取出与回收粉末装置以及 Fuse Blast 介质喷砂和抛光系统大大简化了后处理阶段的复杂性。Fuse 系列的多成型室工作流程可实现连续生产，同时最大程度减少人工操作。

传统工业级 SLS 3D 打印机是唯一可用于替代生产或模拟注塑成型塑料部件的 3D 打印方案，但大多数制造商并不具备在内部使用 SLS 3D 打印机的能力。在过去，SLS 打印机款式单一，操作复杂，需要配备暖通空调和工业电源等特殊基础设施，并且价格昂贵，单台打印机起售价约 25 万美元，而完整解决方案的价格远高于此。随着 3D 打印技术日益普及，市场对 SLS 部件的需求也呈指数级增长，尤其是在制造和终端应用领域，耐用性和功能性成为关键考量因素。

服务中心和合同制造商已开始提供 SLS 作为一种服务选项，以满足客户对高强度、轻质、耐用部件的需求。虽然大多数企业没有足够的资金自行购置打印机，但他们只需花费几百美元即可购买到 SLS 打印部件，尤其相比于注塑成型模具动辄数千美元的成本，SLS 打印的价格十分实惠。大多数企业的工厂中也没有足够的空间容纳这些大幅面机器，而服务中心和承包商拥有充足的场地和熟练的操作人员，能够有效运行这些机器。

然而，部件供应商每周可能需要处理成百上千份部件请求。根据订单的大小和数量，打印件的周转时间往往长达数周，如果需要沟通交流，实际用时可能还会更久。不熟悉 SLS 设计指南的客户可能需要调整设计，设计师和外部承包商会通过电话、电子邮件或视频进行反复沟通交流，这将会进一步延长周转时间。相反，如果在内部进行打印，设计师和技术人员可以高效沟通并交流打印优化内容，从而快速完成设计迭代。

归根结底，综合考虑成本和周转时间后，企业将 SLS 3D 打印作为首选工艺的优势并不明显。从数字上来看，外包打印的性价比较低，因此制造商只在少数应用中使用 SLS 打印，错过了它的巨大潜力。

客户对于外包生产 SLS 部件的需求愈发高涨，部分原因在于 SLS 打印已成为众多应用的理想之选。如果能够在内部实现 SLS 打印，制造商将能够进行更多次设计迭代，提高应对供应链中断问题的能力，并且更敏捷地处理部件的更换和维修需求，从而在竞争中脱颖而出。 

3D 打印技术最常见的应用是原型制造。然而，当最终用户、设计师、工程师和技术人员各自位于不同的地点时，原型制造的速度会大大降低。即使将四种不同的迭代设计同时发送至服务中心，也可能需要一周或更长时间才能收到打印部件、进行测试并获得内部反馈。将 SLS 打印引入内部可以免去这一周的停机时间。Fuse 系列 SLS 打印机能够集中所有流程，让内部团队在设计、测试和实施方面高效协作，实现真正的快速原型制造。

虽然传统的生产方法在许多情况下仍然最为高效，但有时使用 SLS 3D 打印机生产成品部件是更明智的选择。在这些情况下，制造商需要使用内部生产代替承包商或服务中心，才能获得竞争优势。

售后市场制造商必须及时响应 OEM 制定的变更，这种商业模式需要在设计、测试和生产阶段具备很高的敏捷性和响应能力。以汽车配件制造商 Terra X 为例，他们在建立客户基础的过程中，通过外包 SLS 3D 打印部件成功进行了产品测试。随着市场需求增长，该公司随后引入 Fuse 系列设备进行内部生产，从而有效提升了利润空间、缩短了备货时间，并加速了产品开发进程。

自 2021 年起，供应链中断问题频发，导致传统制造方法止步不前，内部 SLS 部件生产开始受到全球关注。在产品交付延迟数月的情况下，能够采取权宜之计解决问题的制造商获得了明显的竞争优势。此后，贸易战、关税、供应限制等事件持续冲击全球供应链，使得本土生产对中小型制造企业更具吸引力。

拥有内部 SLS 生产能力的公司能够灵活应对生产短缺，并使用 3D 打印代替传统加工方法生产部件。由于 Fuse 系列打印机的工作流程简单，材料效率高，制造商能够以较低的生产成本及时向客户交付产品，无需像竞争对手一样焦急等待外包生产的部件。

就单件成本以及备货时间而言，SLS 3D 打印已成为批量生产的可行解决方案。在诸如临时制造、售后定制、供应链管理以及新兴市场等生产场景中，SLS 3D 打印能实现更灵活的按需生产，加上内部生产的优势，制造商能够反应更迅速、行动更敏捷、效率更高。

对于没有资金在注塑成型和 3D 打印之间灵活切换的初创公司来说，利用已有的内部原型制造是推出产品和建立收入流的理想方法。通过内部进行 3D 打印，初创企业可以成功进入市场、获得客户反馈、实现营收，将收入用于研发或制造投资，并在未来需求高涨时转而使用注塑成型工艺。

在为其他机器打印替换件时，内部 SLS 打印是最合适的方案。越来越多的企业开始创建数字存储库，用于储存组装制造设备的 3D 打印替换件。相比于由 OEM 或服务中心外包生产，在内部使用 3D 打印机按需打印机器备件能够将周转时间缩短数天。机器每停机一小时都会造成巨大的利润损失，如果能够通过内部团队实现快速 SLS 打印，企业可以将此类损失降至最低。

对于 Formlabs 的客户伊顿公司而言，Fuse 系列已经成为其奥利安制造工厂的重要解决方案。该工厂大规模制造电气公用设备。通过使用 Fuse 1+ 30W 和 Nylon 12 Powder，伊顿奥利安生产基地已实现自动化装配线上几乎所有生产耗材的替换升级。SLS 3D 打印的抓手、臂端工具 (EOAT)、垫片、固定装置、夹具和外壳，不仅改善了生产质量，还降低了成本，并显著提升了维护、修理和大修 (MRO) 操作的效率。

Fuse 1+ 30W 经济实惠、尺寸紧凑，无论是小型工作室设计师还是大型企业制造商都可以轻松安装，在内部实现工业级 SLS 3D 打印，同时降低各种应用的单件成本，加快生产速度。

自 2020 年 Fuse 1 问世以来，Formlabs 的 SLS 3D 打印机销量已超过所有其他 3D 打印机制造商。这款打印机价格实惠、外形紧凑、重量轻、安装方便，同时打印机、Fuse Sift、Fuse Blast 及 Fuse Blast Polishing Module 等端到端生态圈也能简化用户操作，因此非常适合企业客户。借助 Nylon 12 Tough Powder、真正的热塑性聚氨酯粉末、易于染色的白色尼龙粉末以及用于特殊应用的尼龙复合材料，Fuse 系列为企业实现内部生产提供了一条便捷路径。

企业在 Fuse 1+ 30W 系统及其材料、服务和培训方面所需的投入远低于传统工业 SLS 系统，并且无需雇佣专业技术人员。Fuse 1+ 30W 的用户界面和工作流程简单易用，任何拥有 3D 打印机使用经验的人员都可以轻松上手。Fuse 1+ 30W 价格实惠，小型制造商也能够在内部配备工业级打印机，这在以往是无法想象的。借助内部 SLS 打印，他们可以扩大生产规模、提高原型迭代速度、改进产品线并且无需依赖服务中心生产每个部件。 

Fuse 1+ 30W 的入市价是传统工业级 SLS 系统的 10%－20%，整个生态圈的起售价低于 5.5 万美元（仅包含打印机则低于 2.7 万美元）。这意味着成本分析中的固定成本占比更小，即使是预算较低的制造商也能够将 SLS 引入内部，同时更快地获得正向投资回报并扩展应用范围。由于总体成本较低，单件成本也大大降低，使小批量生产具备更高的可行性。

模块化的工作流程支持多个成型室连续运行和后处理，从而避免停机并扩大部件生产量。单件成本之所以能够降低，关键在于粉末刷新率和优化的打包密度算法，由此可实现烧结粉末与未烧结粉末之间的最佳配比，从而提高粉末使用效率，并确保所有材料在流通性更高的系统中得到充分利用。经过优化的粉末刷新率（常用材料刷新率为 30%）和打包密度，许多 Fuse 1+ 30W 用户都能够实现零浪费打印。未烧结的粉末可以继续用于下次打印，从而减少粉末浪费，充分利用每次购买的粉末。此外，批量粉末定价层级（价格低至 45 美元/千克）使得大批量生产应用更具成本效益。 
 

相对于将部件外包给服务中心进行生产，内部 SLS 打印的周转时间更短、成本更低，我们将通过六个案例研究来证明此理论。我们以原型制造、成品部件生产和制造辅助工具三大代表性应用为基础，打印了六种不同的部件，这些设计将在内部使用 Fuse 1+ 30W 打印机进行打印，并同时发送给美国的四家大型服务中心进行外包生产。我们将衡量和比较这些部件的单件成本（包括人工成本、材料成本和运输费用）和周转时间。 

计算 Fuse 1+ 30W 内部打印的“总时间”时，需要将打印时间、冷却时间和使用 Fuse Sift 花费的人工后处理时间相加。外包生产 SLS 部件的“总时间”将取四家服务中心交付时间（从上传文件、下单到最终接收到部件的总时间）的平均值。

Fuse 1+ 30W 内部制造的“总成本”将由材料成本和人工成本相加计算得出，假设原型制造的粉末价格为 99 美元/千克，制造辅助工具价格为 75 美元/千克，生产价格为 55 美元/千克，内部打印人员的小时工资为 17 美元。外包生产 SLS 部件的“总成本”将取四家服务中心对每次成型的报价成本和标准运输成本之和的平均值。

实践出真知，而在产品开发领域，实践指的就是快速原型制造。具备设计、微调、打印和测试物理模型的能力，才能引领创新并作出显著改进。3D 打印为各行各业的快速原型制造提供了新方法，可使用功能强大的材料制作功能性原型，而 SLS 3D 打印更为出色。然而，很多公司仍在犹豫是采用内部快速原型制造，还是外包给服务中心。我们将选取两个原型，一个用于汽车行业，另一个为消费品原型（建筑五金），对比 SLS 内部原型制造和外包生产的成本和速度。

每次成型都已经过优化，能够适应尽可能多的模型。这可以作为迭代过程的一个典型示例。设计团队可能会考虑对部件进行几种不同的更改，并尝试对每种更改进行功能测试和外观测试。尽可能提高成型室中部件的打包密度有助于团队测试多个原型，更加经济高效地使用粉末，同时不会过多延长等待时间。

* 快速原型制造未必需要大批量生产，因此这里我们采用 99 美元/千克的标准粉末成本来计算单件成本。对于每天都有打印需求的企业而言，批量粉末定价是大幅降低单件成本的有效途径。

** Fuse 用户可以在内部温度达到 50°C（通常比全部“额外冷却时间”提前数小时）时，在 Fuse Sift 中打开成型室。以本例来说，当用户第二天早上上班时，成型室的温度已在一夜之间降至 50°C 以下，可以随时打开。

通常在一个工作周内，产品设计师通过内部打印可完成 25 次不同版本的歧管迭代，而无需等待七天才能从服务中心收到第一轮迭代。尽管在常规的原型制作过程中，备货时间往往比单件成本更受关注，但即使将粉末价格设定为最高值（99 美元/千克）且不考虑任何批量采购折扣，内部进行 SLS 3D 打印仍然比外包更经济实惠。

* 如上所述，为体现小批量原型制造的特点，内部 SLS 材料成本按最高值 99 美元/千克计算。

** 如上所述，达到“适当冷却”时间（即 50°C 阈值）的实际时间通常比预估时间提前数小时，这意味着部件可以更早地进行后处理，总体“部件交付时间”甚至比所示时间更短。

与第一个示例相同，生产这些原型所需的总时间很短，内部 SLS 用户可在每周完成五次完整的生产批次，对两件式电钻外壳组件进行十次迭代打印。与外包时每七天进行两次迭代相比，内部 SLS 打印机能够实现真正的快速迭代。每个新模型都可以换用不同的外观效果、更改手柄设计或者在不同的位置设置螺纹，然后第二天设计师将部件提交给审批团队。

与任何原型制造应用一样，迭代速度最为重要。在这种情况下，若选择外包，等待七个工作日才能得到两个原型，可能会对产品开发流程造成重大影响。而采用内部 SLS 3D 打印，产品设计师每天可以打印四个部件 — 即两套完整的钻机外壳。

最终确定设计并预测好消费者需求之后，就可以开始运行生产。对于批量生产而言，典型的问题不是内部 SLS 3D 打印和服务中心外包生产的比较，而是 3D 打印与其他传统制造工艺（如注塑成型）的比较。

正如对比 SLS 3D 打印和注塑成型的白皮书中所述，在售后部件、定制和供应链中断时的应急生产等情况下，3D 打印对于生产成品部件有重要意义。在计算不同制造工艺的投资回报率时，单件成本和产量是两个最重要的因素。Fuse 1+ 30W 打印速度快、成型室可交替使用、后处理设备操作简单和优化后的打包密度，极大地提高了成品部件生产的经济效益。

现在，我们将通过比较 Fuse 1+ 30W 内部批量生产与将 SLS 3D 打印外包给服务提供商这两种方案，评估选择服务中心外包产生的额外成本，以及运输时间对整体生产规划的影响。这些生产场景旨在利用 PreForm 打包密度算法来优化粉末用量和刷新率，在同等时间内为用户交付尽可能多的成品部件，从而最大限度地提高产量。

* 内部 3D 打印的材料成本基于批量粉末折扣层级计算，采用最小折扣比例，即一次购买 50 千克粉末可享受 8 折优惠。

** 人工操作时间仅计入 5 分钟的打印准备时间（因为生产构建通常已预先确定/重复前几天的任务），但由于部件数量众多，Fuse Sift 中提取部件的时间更长。

自行车踏板生产案例研究表明，33 小时内可生产 31 个踏板，若采用最低必要冷却时间并结合多成型室工作流程，生产周期还能进一步缩短。

如果技术人员每天早上开始打印新一轮打印，并在第二天对其进行后处理，则通常在一个工作周（五个工作日）内可以完成五轮打印（155 个部件），每月至少可生产 690 个部件。每个部件成本仅 4.23 美元，相比之下，外包的成本则高出不止一倍，因此，SLS 3D 内部打印非常适用于临时制造、早期设计测试以及小批量生产。对于希望开展限量版生产或提供定制选项的小型制造商而言，SLS 打印的 Nylon 12 Powder 可以同时满足材料强度、耐用性和成本方面的要求。

** 内部 3D 打印的材料成本基于批量粉末折扣层级计算，采用最小折扣比例，即一次购买 50 千克粉末可享受 8 折优惠。

* 人工操作时间仅计入 5 分钟的打印准备时间（因为生产构建通常已预先确定/重复前几天的任务），但由于小型部件数量众多，Fuse Sift 中提取部件的时间更长。

正如白皮书中所述，相比于使用 Fuse 1 进行 SLS 3D 打印，使用注塑成型工艺需要生产近 8000 个转盘齿轮才能达到盈亏平衡点。在 Fuse 1+ 30W 的单次成型中，320 个部件的打印成本约为 206 美元。利用多个成型室，技术人员在一个工作周内每天都可以开始打印，并在冷却后的第二天对成型部件进行后处理。

此工作流程每周可以完成四个完整的生产批次，共生产 1870 个部件。内部配备的 Fuse 1+ 30W 每月可生产 8000 个部件，能够有效取代传统的制造工艺，后者通常需要较长的时间来创建新的注塑模具。由于单件成本较高，外包的经济效益大大降低。 

制作辅助工具和模具制作工具形式多样，例如能够帮助自动化设备更高效地拾取和放置产品的定制夹持装置、能够将最终产品塑造为恰当几何形状的模具，以及装配或质检过程中的夹具和固定装置。任何生产流程都需要一系列这样的工具，SLS 3D 打印部件具备出色强度和耐用性，通常是这类应用理想的选择。

替换件也具有类似的需求模式，即需求量较小，但当某个部件损坏导致装配线停滞时，其生产速度和精度至关重要。对于这些应用，相比于机加工铝制部件，内部 SLS 流程是更快、更具成本效益的替代方案。

第一个例子是 Marcus Marienfeld 使用的 SLS 打印模具，用于钛镜框的成型。镜框为客制化产品，制造商需要基于不同的客户面部结构定制镜框的形状。一个产品系列中可能包括多种镜框形状，每种形状都需要定制的模具。昂贵的传统模具制作工艺几乎无法实现这样的定制，但 SLS 3D 打印可以满足需求。本案例研究在一个 SLS 成型室中打印了 19 种不同形状的模具，优化了粉末打包密度和刷新率。

第二个示例是手摇曲柄替换件，该部件在制造过程中可能会断裂，因此需要使用刚硬、坚固的材料进行打印。这些部件均为按需提供，因此数量唯一，尽管较低的打印数量无法充分发挥粉末打包密度和刷新率的效用。

* 材料成本设定为 99 美元/千克且不含任何折扣，因为制作辅助工具（如模具）的要求通常无需大批量生产，也就不会触发批量粉末采购的优惠。

** 人工操作时间计入较长的打印准备时间（此处按 20 分钟），用于对这些存在细微差异的压模进行排列、标记和定向。

眼镜等消费品的模具通常制作一次后，便可重复用于大批量相同产品的生产。但就 Marcus Marienfeld 的案例而言，他提供多种款式的镜框，每款都需要定制模具。对于小批量定制需求，内部 SLS 3D 打印可以快速交付高质量的部件，从而尽快开展冲压钛镜框的实际工作。尽管外包成本并未显著增加，但其长达九个工作日的备货时间正是在此场景下的主要劣势。

* 这里的人工成本在总成本中占较大比例，且仅分摊至单个部件。但在实际生产场景中，这种情况可通过成型室内的其他部件得到缓解，用户可将当日临时出现的按需替换件与其他已计划好的部件一起安排打印。

如果仅考虑单件成本，很难轻松得出内部 SLS 机器打印单个替换件的投资回报率。虽然成本略高于外包给服务中心，但若仅依靠打印此类单个部件来收回打印机购置成本，可能需要生产数百甚至上千个同类部件。

然而，如果将生产线的停工时间从两周缩短为一天，对于公司来说有多大的价值？显而易见，答案取决于具体的应用情况，但这表明，使用内部 SLS 打印机生产替换件的效益应该通过替换件使机器恢复运行的速度来衡量。机器每停机一个小时，都会导致整个公司损失大量资金。内部打印机可以在第二天打印出部件，并在 24 小时内使整个生产线恢复运行，即使只发生一次停机，可能也足以使购买打印机的资金回本。

在每个原型制造、生产运行和制作辅助工具的案例研究中，除了最后的手摇曲柄案例外，内部打印的成本都显著低于外包给服务中心。此次成本比较假设用户已在内部购置 SLS 打印机，并且打印机成本未摊销到生产成本中。

来自客户的投资回报率报告表明，对于大多数拥有单一应用和稳定 SLS 打印需求（Fuse 1+ 30W 的占用率达到 10% 即可）的公司，在内部配备 SLS 3D 打印机都要比外包生产更具优势。相比于依赖外包生产的企业，在内部拥有 SLS 打印机的企业扩展新应用的门槛更低，能够更有效地推动创新。

对于大多数需要生产新产品的企业来说，内部 SLS 打印机可将原型制造周期缩短几个月，我们的数据也证明，即使只在一次产品原型制作过程中，内部生产也可以获得投资回报。汽车歧管和电钻的用例都表明，内部原型制造通常要比外包快 10 倍并且成本更低。打印 60－80 种不同批次后，即可获得正向投资回报，对于一家持续开发新产品的公司来说，此目标可在三到四个月内实现。

转盘齿轮和自行车踏板的批量生产案例表明，在内部打印部件时，单件成本将大幅降低。具体成本受部件尺寸和部件在成型室中打包效率的影响。小型部件更容易实现最佳的打包密度。这样便能够实现零浪费打印，前一个打印周期中未烧结的材料可全部用于下一个周期，并且回收粉末和新粉末仍将保持最佳比例。对于需要快速提供数百甚至数千个成品部件的情况（如小批量生产、供应链中断或面临紧迫的交期），Fuse 1+ 30W 可以作为更具成本效益的内部解决方案，或者替代耗时的外包或传统方法。

对于第一个制造辅助工具应用示例，即用于将镜框塑造为特定形状的模具，其投资回报更接近原型制造和批量生产用例。如果有足够的打印需求，机器在几个月内即可获得投资回报。此类模具能够简单经济地提高定制化程度。在这种情况下，用户可以针对 19 种不同的脸型进行 19 次模具迭代打印。随后，眼镜制造商可以利用这些模具制造出不同形状且适合不同脸型的镜框。

原型制造和批量生产的用例都能够快速获得投资回报，但替换件用例则明显不同。由于只需生产单个替换件，成本的节约并不突出。但我们需要更深层次地考虑这种情况，当设备的某些部件损坏时，如果未能及时更换，生产流程将被迫停工，每分钟的停产都会导致巨大的利润损失。替换件的获取途径包括：

• 从机器制造商处订购
• 创建模具并通过成型/铸造/加工方式生产新的部件
• 从服务中心订购 3D 打印部件
• 在内部自行 3D 打印部件

当时间紧迫时，内部 3D 打印是能够以最快的速度安装替换件并重新恢复生产的选择。 

SLS 技术是实现功能性、高强度、工业级部件快速低成本原型制作的理想选择，同时也是经济高效生产中小批量成品部件的可靠解决方案。

在一些应用中，将 SLS 确定为最佳生产方案时，可以轻松在内部打印和外包生产之间做出选择，因为内部打印 SLS 部件明显更快、更便宜。

但传统的非 3D 打印方案对于大批量且需求稳定、可预测的生产仍有重要意义。无论是售后市场、应急制造、新品生产还是替换件制造，对于这些小批量或无法预测批量的应用，内部 SLS 打印都是一种行之有效的替代方案。

Fuse 系列生态圈首批让内部 SLS 3D 打印变得触手可及，已成功帮助数百家制造商在短短数天内生产部件，全面掌控工作流程。客户与设计团队、工程团队、技术人员、测试团队和客服团队之间的沟通可以在一周内完成。

内部 SLS 3D 打印机将主导权完全交回制造商手中。对于希望减少对第三方依赖的制造商来说，价格实惠、工作流程直观并支持多种工业级材料的 Fuse 系列是其理想的选择。

考虑到具体的应用、材料和生产计划，确定获得投资回报的准确时间可能会很复杂。在与数以百计的 Fuse 系列打印机客户成功合作后，我们的 SLS 专家团队积累了丰富的 SLS 内部打印经验，可以帮助您规划特定部件的生产时间表并评估获得投资回报的时间。