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(shù)脂，陶瓷和金屬，因此它已廣泛用于航空航天，醫療和工業(yè)設計等許多領(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(shí)，公司越來(lái)越關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響。 為此，我們總結了3D打印的六個(gè)設計要素，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。

  1.優(yōu)化設計

  精心設計的金屬3D打印零件的許多原理類(lèi)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銳角殘留應力； 無(wú)支撐的薄壁結構不能太高，否則會(huì )發(fā)生翹曲。

  2.放棄傳統

  請注意，典型的3D打印部件通常具有仿生設計，例如蜂窩結構或復雜的晶格結構。 只要設計可以制造更輕和更堅固的零件，就不要害怕在設計時(shí)使用此結構。 在設計中不必禁忌使用孔狀結構，因為在傳統的制造方法中對零件進(jìn)行鉆孔會(huì )無(wú)形地增加材料的浪費，從而導致成本上升。

  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構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構可以被認為是更好的設計方法。

  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)現免費建模，并為零件設計（例如制造具有許多孔結構的零件）留出很大空間。 實(shí)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(shí)，他們仍然需要考慮轉換為傳統工藝，例如機械加工和鑄造。 因此，在這種情況下，設計人員需要在設計之初全面考慮將來(lái)批量生產(chǎn)零件時(shí)將采用哪種制造工藝，以及設計計劃是否也能成功實(shí)施。

  4.減少打印后的二次操作

  一些3D打印過(guò)程需要在打印對象上添加支撐結構，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構。 通過(guò)印刷形成的金屬支撐結構需要在印刷后通過(guò)機械加工去除，并且通過(guò)手持式砂光機去除塑料支撐結構。 無(wú)論哪種方式，都會(huì )增加成本并延長(cháng)制造周期。 因此，在設計開(kāi)始時(shí)，我們應考慮更改設計或零件放置，以避免盡可能多地在零件上添加支撐結構。

  5.觀(guān)察公差

  在3D打印金屬時(shí)，為了滿(mǎn)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打印零件的設計和制造，例如過(guò)度追求精度會(huì )增加打印層數，從而增加打印時(shí)間和打印成本。 因此，我們應該采用適當的設計策略，有時(shí)可以減少對打印后處理過(guò)程的使用。

  6.專(zhuān)注于大局

  盡管用于3D打印的材料和設備的成本高于傳統的制造工藝，但不要因此而氣our。 特別是在設計3D打印零件時(shí)，我們應密切注意3D打印技術(shù)在實(shí)現復雜的輕型結構和功能上集成的零件方面的優(yōu)勢，并在零件的設計優(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)品設計和功能以及重塑供應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(huì )。

更新日期：2020-02-21

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