明尼苏达州立大学的论文学生卡尔文•史密斯（Calvin Smith）提出提出了一个大多数3D打印爱好者和用户都应该感兴趣的话题，因为他在使用消费级Consumer Grade 3D打印机开发商业产品时，探索了桌面制作的极限和无限可能性。“无可否认，3D打印已经改变了各个行业的生产面貌，从家居时装设计到高级时装、车间制造的小型汽车部件，汽车领导者现在使用的无数原型和部件等等，几乎涵盖了每一个领域。你能想到的行业。但是，我们如何从3D打印理念转向现实？能用桌面3D打印机真正开展业务吗？什么是成本计算以及商业案例？卡尔文•史密斯的研究调查了这些问题，对于希望使用桌面3D打印机开展业务的人来说，这是一个宝贵的资源。

史密斯指出，通过3D打印提供的自我可持续性，企业家们被赋予了创造和销售的新动力，甚至找到了自己的初创公司。桌面3D打印市场非常庞大，即使在家中也不难发现硬件、软件和材料，即使在国内，也能在小批量生产中脱颖而出。作为他研究目的的一个很好的例子，史密斯在他的研究中使用了电子香烟的3D打印盒作为一个商业模式，包括设计、制造和分销，这将是可行的。

电子烟的标准类型（CDC，2019）

电子烟的标准类型（CDC，2019）

在撰写这篇论文时，史密斯实际上正在吸食Myle品牌的电子香烟，试图戒掉普通卷烟。 在业务发展计划方面，史密斯研究了Myle和Juul的潜力。 除了为小型企业精确定位最佳3D打印机外，还有ABS和PLA作为最经济实惠的材料，史密斯继续降低成本（见下表）。

知识产权保护是一个显而易见的问题，史密斯很惊讶地发现，与提交专利相关的成本和复杂性，就像美国的许多人一样。虽然保护发明至关重要，但它的成本通常也令人望而却步。

史密斯说：“虽然对专利申请、生命周期和产品的收益潜力进行了研究，但一项临时专利已经提交，因此该设计将附有正式的时间表。这项正在申请专利的申请状态很容易提交，申请费为147美元，从申请提交之日起，申请专利的状态被认为有效期为1年，并且可以在该1年内的任何时间转换为完整的专利。 正在申请专利的状态并未对设计提供任何保护，但它确实提供了较早的申请日期。”

考虑到电子烟市场的快速加速以及获得专利批准所需的时间，这是一个明智之举，在许多情况下，这可能是18个月或两年。然后，他们继续为Prusa MK3上的PLA打造3D香烟盒盖。

史密斯说：“设备和Pod Case的尺寸目标是比一包传统香烟小50%，传统香烟高3.5英寸，宽2.125英寸，厚0.875英寸。”

设计V1.0

第一个3D设计是功能性的并且“按预期工作”，但并非没有需要解决的问题，因为没有一个区域可以给电子烟充电，而且由于缺乏良好的抓地力，很难从底部移除额外的烟盒。

“这种情况是使用PLA（聚乳酸）塑料打印的，这是标准的3D打印塑料，因为它是可再生的、可生物降解的、便宜的、具有最小的翘曲，易于打印和高强度的。”史密斯说，“用聚乳酸材料打印的缺点是它是易碎的，而且由于它的玻璃化温度或当材料变得足够软以流动时的温度，它在热环境中无法保持形状。”

第一个案例需要45分钟打印，使用了6.8克材料，每箱17美分。

“ABS比PLA强，不易碎，而且价格便宜。它具有额外的好处，即ABS可以使用丙酮进行蒸汽抛光，这使部件光滑，使其具有更好的视觉外观，并通过增加层粘合力使其更坚固。”史密斯说。

第二个3D案例设计经过改进以解决以前的问题，他们也尝试使用ABS代替。总共花了160分钟打印，需要更长的时间，但成本同样是17美分；然而，裂缝问题证明了设计后来存在问题。

他们的下一个成功设计（版本2.4）发生在NinjaFlex上，在52分钟内打印，仅消耗11克材料，但每箱的价格增加1.22美元。

“必须一次打印一个表壳，以获得最佳的表面光洁度，并尽量减少材料架线。这种设计和工艺允许每天生产多达12箱，单个打印机和操作员考虑到其他工作，错印和漏印，每周可以轻松打印50箱。”史密斯说。

此外，还有一个“可制造性再加工”的迭代也可以通过传统的注塑工艺制成，并且仍然可以展现未来的前景。

“Pod Case 2.4版本是Pod Case 3D打印的最终发展阶段，此设计得到了有意携带箱子的商店和有兴趣批发箱子的分销商的批准。通过3D打印生产Pod Case的成本估计为3.00美元。包装成品零售店的成本为每单位5.00美元，每周可交付50个单位，零售价为10.00美元。这个价格点和生产能力使得批发分销商的情况过于昂贵，但是仍然有研究通过注塑成型制造V2.4，并且在撰写本文时估计可以制造，包装和交付案例1.25美元单位批发成本为每单位3.00美元。必须有一个市场，最低销售5000个单位，继续通过注塑成型进行大规模生产研究。”史密斯总结道。

“通过3D打印赚取额外收入的可能性是非常现实的，只需要很少的劳动力。总体而言，小规模制造和原型设计的利润率很高，因为所涉及的劳动力只包括基本的设置和设计时间，而打印机在大多数时间内无人监管。”

在3D打印方面，大多数制造商都习惯于打破规则。如果某种材料或技术被指定用于特定级别或限制，请确保他们很快将使用它进行创新，远远超出开发人员最初的预期，无论是使用3D打印的汽车引擎或变速器，还是小型家庭。