增材制造消失的成本溢价：十年生产的启示

2025 年 9 月 | 阅读时间：5 分钟

2015 年，一种新型3D 打印 植入物进入医疗市场--这种植入物不是作为所有患者的替代品，而是作为骨质受损病例的针对性解决方案。与传统设计相比，这种植入物采用了根据实际骨扫描结果设计的高多孔钛晶格，具有卓越的骨结合能力。当时，增材制造 （AM）仍被认为是一项新兴技术，往往与高成本和小众应用联系在一起。但 10 年后，这种植入物已成为主流选择--用于标准手术，深受外科医生和医院的信赖。

从特种产品到标准产品的转变反映了 AM 本身的广泛演变。传统制造技术的工艺和经济性趋于稳定，与之相比，AM 技术始终保持着活力。基础技术--直接金属激光凝固（DMLS）--在这种情况下不断改进，制造商优化速度、质量和成本效益的能力也在不断提高。其结果是：单件成本不断降低，重新定义了批量生产的可行性。

从专业到标准

3D 打印 植入物最初因其先进的骨整合特性而被定位为高端产品，具有显著的功能优势。其增材制造 的晶格结构与骨骼的几何形状相匹配，可在数周内开始融合，并能模拟天然骨骼的强度。相比之下，热喷涂涂层应用于传统的机械加工部件（在许多植入物中仍然很常见），会产生孔隙，但缺乏基于 AM 设计的结构连续性和生物性能。

尽管有这些优点，但 AM 生产的植入物往往受到成本的限制。但随着3D 打印 技术从第一代单激光系统发展到更先进的平台（如今天的双激光EOS M 290，以及制造商在构建设置、支持策略、粉末处理和后处理工作流程方面积累了更多经验，成本开始显著下降。即使没有改用多激光系统，吞吐量、零件质量和废品率的提高也有助于经济效益的明显改善。

植入物之外的制造优势

AM 的主要优势之一是能够在一次构建操作中生产出高度复杂的几何形状，省去了传统方法所需的许多劳动密集型步骤。植入体的多孔外壳和坚固的结构内核组合在一起，形成一个整体部件打印 这就消除了分层或涂层种植体经常出现的分层失效风险，确保了种植体的长期耐用性。

重复性和质量控制也显著提高。热喷涂的微观结构不稳定，难以监控，而 DMLS 可以精确控制孔隙大小、分布和整个零件的几何形状。由于严格的过程控制和经过验证的参数集，今天打印 的 AM 部件有望与多年后生产的部件完全相同，无论机器操作员是谁。

此外，AM 的劳动力需求也在稳步下降。DMLS3D 打印 虽然不能完全做到 "设置好就不用管"，但其无人值守的特性允许制造商在不增加人工干预的情况下扩大规模。通过对热处理、粉末去除和支撑分离等后处理步骤进行周到的优化，随着时间的推移，AM 的成本效益会越来越高。

经济转型

这种曾经专业化的植入物被越来越多地采用，这为所有探索 AM 生产的制造商提供了一个核心教训：成本溢价稍纵即逝，是许多技术早期采用阶段的典型特征。事实上，成本溢价往往是暂时的，尤其是当产品的工程和性能优势超过了早期的成本挑战时。随着 AM 生产的植入物逐渐受到重视，医院开始围绕它进行标准化，以降低库存的复杂性。外科医生也更愿意在标准手术中选择3D 打印 ，因为他们知道这种产品性能良好，价格也具有竞争力。

所有这些累积的转变都会带来持续的改进：在机器能力、工艺开发和用户体验方面都是如此。虽然与传统方法相比，AM 工艺的前期投资可能更高，学习曲线可能更长，但其回报可能是巨大的。在许多情况下，随着成本和生产障碍的消失，最初的高端解决方案会成为默认选择。

展望未来

增材制造并不是一个放之四海而皆准的解决方案。事实上，许多 AM 增材制造的组件在适当的情况下仍采用传统制造的部件。但对于合适的应用，特别是那些涉及复杂几何形状、生物灵感设计或性能关键集成的应用，AM 提供的价值主张会随着时间的推移而不断增强。

AM 十年的发展证明，着眼于未来的思维是有价值的。当产品团队考虑到随着时间的推移，AM 在成本和效率方面可能会有所改善时，就会为解决方案打开大门，而不必局限于小众产品。相反，有了正确的战略，今天的特殊部件可以成为明天的标准。

在我们的新案例研究中，您将了解到更多关于 EOS 长期员工Everlee DeWall 在双髋关节置换手术中使用3D 打印 植入体的信息。