增材製造六個設計要素：如何降低製造成本、提gaoxiao益_上海長肯供

增材製造六個(ge) 設計要素：如何降低製造成本、提gaoxiao益

3D打印技術能夠通過降低模具成本，減少材料，減少裝配，減少研發周期等優(you) 勢來降低企業(ye) 製造成本，提高生產(chan) 效益。那麽(me) ，是不是將原有的設計思維和對於(yu) 製造成本的管控方式直接挪到3D打印這種增材製造方式中來就可以發揮出3D打印的優(you) 勢了呢？ 麵對3D打印技術，企業(ye) 是緊盯3D打印對製造成本的影響，還是放眼全局？

本文結合美國大型3D打印服務企業(ye) Proto Labs的應用工程師所總結的增材製造六個(ge) 設計要素，剖析如何才能夠減少3D打印帶來的額外製造成本，更好的發揮3D打印在降低企業(ye) 製造成本和提高綜合效益方麵的優(you) 勢。

優(you) 化設計

精心設計的3D打印零件遵循的許多原則與(yu) 注塑成型相似，比如說：在相鄰表麵之間使用漸變過渡；避免橫截麵積和零件體(ti) 積之間的差異巨大的情況；避免出現在成品工件上產(chan) 生殘留應力的尖角；無支撐的薄壁結構不能過高，否則會(hui) 出現翹曲。

拋棄傳(chuan) 統

典型的3D打印零件往往帶有仿生設計，比如說蜂窩結構或複雜點陣結構。不要害怕在設計時使用這種結構，隻要它們(men) 能夠創造出更輕、更堅固的部件。

不必忌諱在設計中使用孔狀結構，因為(wei) 通過傳(chuan) 統製造方式在零件中鑽孔無形中增加了材料的浪費，從(cong) 而導致成本上升。

但應注意的是，在增材製造時，尤其是選區激光熔融金屬3D技術製造圓孔時需綜合考慮是否添加孔洞的支撐結構以及下表麵可能會(hui) 出現的變形情況，有些情況下，考慮采用淚滴形或六角形等孔形結構來代替圓孔是更好的設計方式。

綜合考慮零件大批量生產(chan) 時的製造方式

3D打印技術能夠實現自由造型，為(wei) 零件設計創新帶來了很大空間，比如說3D打印技術可以製造出具有很多孔洞結構的零件，但這並不意味著一定要這樣來設計零件。

這是由於(yu) ，很多企業(ye) 認識到3D打印技術能夠勝任零部件小批量生產(chan) ，但是一旦企業(ye) 所需要的產(chan) 量大量上升時，仍需要考慮轉換成機械加工、鑄造等傳(chuan) 統工藝，在這種情況下，設計師需要在設計早期就綜合考慮零件將來投入量產(chan) 時所采用的製造工藝是否也同樣能夠成功的實現出設計方案，從(cong) 而在設計時做出權衡。

在設計周期早期進行可製造性（DFM）分析非常重要，做到這一點將確保企業(ye) 在整個(ge) 零件生命周期中實現具有成本效益的生產(chan) 。

減少打印後的二次操作

部分3D打印工藝中需要為(wei) 打印零件添加支撐結構，以防止零件卷曲和翹曲，例如在使用選區激光熔融設備加工金屬零件時，通常需要為(wei) 懸伸結構添加支撐；立體(ti) 光固化（SLA）3D打印中，也存在著需要添加支撐結構的情況。

打印中形成的金屬支撐結構，在打印完成之後需要通過機加工等方式去除，塑料支撐結構需要通過手持磨砂機等方式加以去除。但不論是何種去支撐的方式，都會(hui) 增加成本，延發製造周期。因此設計時應考慮通過改變設計、改變零件擺放的等方式來盡量避免為(wei) 零件添加支撐結構。

觀察公差

為(wei) 了滿足金屬零部件對公差的要求，有時配合使用機械加工等二次加工工藝是必要的，但過度追求公差要求將會(hui) 對3D打印零件的設計和製造產(chan) 生影響，比如說為(wei) 過度追求精度而增加打印層數，從(cong) 而導致打印時間和打印成本增加。

采用恰當的設計策略，有時可以減少使用打印後處理工藝，比如說懸伸結構表麵（下表層），通常比垂直壁麵和朝上表麵的表麵光潔度差，如果要生產(chan) 具有zuijia精度的細節特征，那麽(me) zuihao在設計時將這些特征定位在零件的上表層。

顧全大局

雖然3D打印的材料成本、設備成本比成熟的傳(chuan) 統製造工藝高，但不要因此而望而卻步。

在進行3D打印零部件設計時，更應緊緊抓住3D打印技術在實現複雜輕量化結構，功能集成化零件方麵的優(you) 勢，盡可能激發3D打印在零部件設計優(you) 化中所起到的作用。

也就是說，麵對3D打印技術時如果僅(jin) 關(guan) 注這項技術對於(yu) 製造成本的影響，而忽略掉全麵考慮該技術在重塑產(chan) 品設計和功能，以及重塑供應鏈方麵的潛力，會(hui) 使企業(ye) 錯過3D打印創造的更多綜合效益。