韩国成均馆大学机械工程学院团队在国际期刊《精密工程与制造绿色技术》发表研究，证实增材制造（3D打印）在低批量、多品种生产场景中，已具备与注塑成型抗衡的经济实力。该研究旨在量化评估3D打印能否通过提升吞吐量、控制成本及增强生产灵活性，真正打通大规模生产与大规模定制之间的壁垒。
研究团队依据ISO/ASTM 52900标准，选取了材料挤出（MEX）、光固化（VPP）、粉末床熔融（PBF）、粘结剂喷射（BJ）及定向能量沉积（DED）五大工艺类别进行对比。测试平台涵盖美国Stratasys F3300、南卡罗来纳州3D Systems的Figure 4 Modular、Desktop Metal P-50及Stratasys H350等代表性工业设备。在基础吞吐量测试中，采用15秒周期、8穴模具的注塑成型每小时可产出1920件，而3D打印单批次效率显著较低：材料挤出为7.43件/小时，光固化为7.62件/小时，粘结剂喷射为5.30件/小时，粉末床熔融仅为4.42件/小时。
然而，单纯比较打印速度并不全面。研究引入了“有效零件每小时”（EPPH）指标，将预处理、打印及必要的后处理时间纳入考量。以金属打印为例，Desktop Metal P-50打印仅需4小时，但烧结、冷却及除粉等后处理可能长达36小时；相比之下，聚合物光固化系统如Figure 4 Modular，仅需数小时的清洗和紫外固化即可完成。这种后处理的时间成本差异，直接影响了实际生产效率。
成本分析显示，注塑成型具有显著的规模效应。假设设备寿命2万小时，注塑机加模具总投入达23万美元。生产1000件时单件成本为80.17美元，而生产10万件时骤降至0.97美元。相反，3D打印的单件成本不随产量变化，光固化约为10.67美元，粉末床熔融约为7.96美元。盈亏平衡点计算显示，当产量超过10263件时，注塑更具优势；低于此数量，3D打印则更划算。
一旦引入多品种设计，优势天平将彻底倾斜。若需生产50种不同设计、每种200件，注塑需制造50套模具，仅模具成本就高达400万美元，而3D打印无需更换工装，单件成本保持不变。尽管3D打印在层叠制造速度、金属各向异性及后处理依赖等方面仍存在局限，但在医疗正畸器、助听器及疫情期间口罩等场景已证明其价值。德国铁路和美国通用电气等巨头也已开始利用该技术进行备件按需生产。
对于中国制造业而言，该研究揭示了一个关键趋势：在“小单快反”和个性化定制日益成为市场主流的当下，企业应重新评估传统模具投入的必要性，积极布局柔性化增材制造产线，以应对多品种、小批量的市场挑战。