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(jì)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(shí)，公司越來(lái)越關(guān)注3D打印技術(shù)對(duì)制造成本的影響。 為此，我們總結(jié)了3D打印的六個(gè)設(shè)計(jì)要素，以分析如何降低3D打印帶來(lái)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(shì)。

  1.優(yōu)化設(shè)計(jì)

  精心設(shè)計(jì)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(guò)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(wú)支撐的薄壁結(jié)構(gòu)不能太高，否則會(huì)發(fā)生翹曲。

  2.放棄傳統(tǒng)

  請(qǐng)注意，典型的3D打印部件通常具有仿生設(shè)計(jì)，例如蜂窩結(jié)構(gòu)或復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。 只要設(shè)計(jì)可以制造更輕和更堅(jiān)固的零件，就不要害怕在設(shè)計(jì)時(shí)使用此結(jié)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)中不必禁忌使用孔狀結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的制造方法中對(duì)零件進(jìn)行鉆孔會(huì)無(wú)形地增加材料的浪費(fèi)，從而導(dǎo)致成本上升。

  需要說(shuō)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(shí)，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(rèn)為是更好的設(shè)計(jì)方法。

  3.全面考慮零件批量生產(chǎn)的制造方法

  我們說(shuō)過(guò)3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)免費(fèi)建模，并為零件設(shè)計(jì)（例如制造具有許多孔結(jié)構(gòu)的零件）留出很大空間。 實(shí)際上，許多公司已經(jīng)認(rèn)識(shí)到3D打印技術(shù)可用于小批量生產(chǎn)零件，但是當(dāng)需要批量生產(chǎn)時(shí)，他們?nèi)匀恍枰紤]轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)工藝，例如機(jī)械加工和鑄造。 因此，在這種情況下，設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)之初全面考慮將來(lái)批量生產(chǎn)零件時(shí)將采用哪種制造工藝，以及設(shè)計(jì)計(jì)劃是否也能成功實(shí)施。

  4.減少打印后的二次操作

  一些3D打印過(guò)程需要在打印對(duì)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(duì)象上添加支撐結(jié)構(gòu)。 通過(guò)印刷形成的金屬支撐結(jié)構(gòu)需要在印刷后通過(guò)機(jī)械加工去除，并且通過(guò)手持式砂光機(jī)去除塑料支撐結(jié)構(gòu)。 無(wú)論哪種方式，都會(huì)增加成本并延長(zhǎng)制造周期。 因此，在設(shè)計(jì)開始時(shí)，我們應(yīng)考慮更改設(shè)計(jì)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(shí)，為了滿足金屬零件的公差要求，有時(shí)需要與諸如加工的二次加工過(guò)程配合使用。 但是，過(guò)度追求公差要求會(huì)影響3D打印零件的設(shè)計(jì)和制造，例如過(guò)度追求精度會(huì)增加打印層數(shù)，從而增加打印時(shí)間和打印成本。 因此，我們應(yīng)該采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)策略，有時(shí)可以減少對(duì)打印后處理過(guò)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(jì)3D打印零件時(shí)，我們應(yīng)密切注意3D打印技術(shù)在實(shí)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(shì)，并在零件的設(shè)計(jì)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(duì)制造成本的影響，而忽略了其重塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(cuò)失使用3D打印創(chuàng)造更全面利益的機(jī)會(huì)。

更新日期：2020-02-21

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