眾所周知，金屬3D打印技術(shù)可以支持多種耗材，例如用于打印的塑料，樹脂，陶瓷和金屬，因此它已廣泛用于航空航天，醫(yī)療和工業(yè)設(shè)計等許多領(lǐng)域。 但是，在縮短研發(fā)周期，減少組裝并降低模具成本的同時，公司越來越關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響。 為此，我們總結(jié)了3D打印的六個設(shè)計要素，以分析如何降低3D打印帶來的額外制造成本，以及如何突出其在降低公司制造成本和提高整體效益方面的優(yōu)勢。

  1.優(yōu)化設(shè)計

  精心設(shè)計的金屬3D打印零件的許多原理類似于注塑成型，例如：在相鄰表面之間使用逐漸過渡； 避免截面積和零件體積的較大差異； 避免在成品工件上出現(xiàn)銳角殘留應(yīng)力； 無支撐的薄壁結(jié)構(gòu)不能太高，否則會發(fā)生翹曲。

  2.放棄傳統(tǒng)

  請注意，典型的3D打印部件通常具有仿生設(shè)計，例如蜂窩結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。 只要設(shè)計可以制造更輕和更堅固的零件，就不要害怕在設(shè)計時使用此結(jié)構(gòu)。 在設(shè)計中不必禁忌使用孔狀結(jié)構(gòu)，因為在傳統(tǒng)的制造方法中對零件進行鉆孔會無形地增加材料的浪費，從而導(dǎo)致成本上升。

  需要說明的是，在增材制造中，特別是在使用激光熔融金屬3D技術(shù)制造圓孔時，需要綜合考慮是否增加孔支撐結(jié)構(gòu)以及下表面的可能變形。 在一些情況下，諸如淚滴形或六邊形的孔形結(jié)構(gòu)可以被認為是更好的設(shè)計方法。

  3.全面考慮零件批量生產(chǎn)的制造方法

  我們說過3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)免費建模，并為零件設(shè)計（例如制造具有許多孔結(jié)構(gòu)的零件）留出很大空間。 實際上，許多公司已經(jīng)認識到3D打印技術(shù)可用于小批量生產(chǎn)零件，但是當需要批量生產(chǎn)時，他們?nèi)匀恍枰紤]轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)工藝，例如機械加工和鑄造。 因此，在這種情況下，設(shè)計人員需要在設(shè)計之初全面考慮將來批量生產(chǎn)零件時將采用哪種制造工藝，以及設(shè)計計劃是否也能成功實施。

  4.減少打印后的二次操作

  一些3D打印過程需要在打印對象上添加支撐結(jié)構(gòu)，以防止其卷曲或翹曲。 例如，在立體光固化（SLA）3D打印中，有必要在打印對象上添加支撐結(jié)構(gòu)。 通過印刷形成的金屬支撐結(jié)構(gòu)需要在印刷后通過機械加工去除，并且通過手持式砂光機去除塑料支撐結(jié)構(gòu)。 無論哪種方式，都會增加成本并延長制造周期。 因此，在設(shè)計開始時，我們應(yīng)考慮更改設(shè)計或零件放置，以避免盡可能多地在零件上添加支撐結(jié)構(gòu)。

  5.觀察公差

  在3D打印金屬時，為了滿足金屬零件的公差要求，有時需要與諸如加工的二次加工過程配合使用。 但是，過度追求公差要求會影響3D打印零件的設(shè)計和制造，例如過度追求精度會增加打印層數(shù)，從而增加打印時間和打印成本。 因此，我們應(yīng)該采用適當?shù)脑O(shè)計策略，有時可以減少對打印后處理過程的使用。

  6.專注于大局

  盡管用于3D打印的材料和設(shè)備的成本高于傳統(tǒng)的制造工藝，但不要因此而氣our。 特別是在設(shè)計3D打印零件時，我們應(yīng)密切注意3D打印技術(shù)在實現(xiàn)復(fù)雜的輕型結(jié)構(gòu)和功能上集成的零件方面的優(yōu)勢，并在零件的設(shè)計優(yōu)化中激發(fā)盡可能多的3D打印。 影響。 如果我們僅關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響，而忽略了其重塑產(chǎn)品設(shè)計和功能以及重塑供應(yīng)鏈的潛力的充分考慮，則企業(yè)將錯失使用3D打印創(chuàng)造更全面利益的機會。

更新日期：2020-02-21

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