工程師在設(shè)計(jì)3D打印(增材制造)模型時(shí)，重要的是要牢記流程的限制和好處。以下這些提示將幫助任何設(shè)計(jì)師充分利用3D打印服務(wù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短發(fā)揮3d打印的最大用處。

提示1：不要使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)

每個(gè)部件的設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮到預(yù)期的制造過程。許多設(shè)計(jì)師和工程師都驚訝地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的零件設(shè)計(jì)并不總是比3D打印更便宜，即使是在少量或一次性的情況下也是如此。

例如，考慮一個(gè)專為CNC加工而設(shè)計(jì)的現(xiàn)有零件。需要生產(chǎn)100個(gè)這個(gè)部件，所需的材料是SS 304L，可通過DMLS和SLM進(jìn)行3D打印。 當(dāng)這個(gè)零件采用CNC加工生產(chǎn)時(shí)，每個(gè)零件的生產(chǎn)成本為35美元。但如果將制造過程改為3D打印，則每個(gè)單元的成本會(huì)增加到70美元以上。

這是因?yàn)橐?guī)模經(jīng)濟(jì)不適用于增材制造，其適用于CNC加工服務(wù)和注塑成型。最具成本效益的生產(chǎn)類型取決于應(yīng)用和要生產(chǎn)的單元數(shù)量。

提示2：消除支撐結(jié)構(gòu)

所有增材制造設(shè)計(jì)師都需要遵循一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則：盡可能減少對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的需求。

3D打印是一種增材制造工藝。每個(gè)新層的材料沉積在前一層上，并且該材料不能沉積在稀薄空氣上。支撐結(jié)構(gòu)通常用于印刷懸伸和橋梁; 稍后在后處理期間移除支撐。

拆除支撐結(jié)構(gòu)總是增加了額外的生產(chǎn)成本和時(shí)間。對(duì)于具有極高后期制作成本的金屬3D打印尤其如此。

3D打印金屬部件仍然附有支撐。為了演示目的，停止了打印。

有幾種簡(jiǎn)單的方法可以減少設(shè)計(jì)所需的支撐結(jié)構(gòu)：

保持懸伸小于45度。

• 略微傾斜的懸垂通常不需要支撐。
  

在設(shè)計(jì)時(shí)考慮打印方向。

• 一個(gè)頭重腳輕的設(shè)計(jì)可能會(huì)更好地顛倒打印。
  

選擇不同的生產(chǎn)方法。

• 例如，與其他3D打印過程不同，SLS和MJF打印不需要支持結(jié)構(gòu)。
  

提示3：考慮后處理

3D打印部件幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)在打印機(jī)外使用。去除粉末和去除支撐是后處理的必要形式; 在使用前需要清潔和修剪多余的結(jié)構(gòu)。

其他形式的后處理可用于美學(xué)和功能應(yīng)用。使用金屬3D打印制作的物體可以經(jīng)過熱處理，表面處理，甚至額外的CNC加工，以獲得理想的效果。塑料3D打印物可以染色，平滑或處理以防水。

在設(shè)計(jì)的初始階段了解后處理選項(xiàng)。加工會(huì)增加生產(chǎn)成本，但它也是生產(chǎn)特定應(yīng)用3D打印部件的絕佳方式。

提示4：創(chuàng)建輕量級(jí)結(jié)構(gòu)

輕量化是設(shè)計(jì)3D打印對(duì)象以盡可能少地使用材料的過程。這使得對(duì)象更容易打印并大大降低了生產(chǎn)成本。

使用CAD軟件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)有多種方法。即使很小的變化也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著降低。

格子結(jié)構(gòu)

• 大多數(shù)CAD軟件可以使用半自動(dòng)過程來應(yīng)用減重圖案或增加物體的表面積。選擇不會(huì)影響設(shè)計(jì)功能的選項(xiàng)。
  

拓?fù)鋬?yōu)化

• 模擬驅(qū)動(dòng)的拓?fù)鋬?yōu)化可用于創(chuàng)建具有最少量材料的強(qiáng)結(jié)構(gòu)。智能設(shè)計(jì)的印刷成本更低，甚至可能具有更高的結(jié)構(gòu)完整性。
  

模型整合

• 只要有可能，使用增材制造將多個(gè)零件合并為一個(gè)單元。這降低了生產(chǎn)成本，使最終裝配更容易完成。
  

具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和內(nèi)部冷卻通道的衛(wèi)星組件。原始組件由100個(gè)不同的組件組成，這些組件被重新設(shè)計(jì)為一個(gè)單獨(dú)的部件。（來源：Optisys LLC）

提示5：增加設(shè)計(jì)的功能

3D打印具有制造具有內(nèi)部通道的產(chǎn)品的獨(dú)特能力。沒有任何其他制造技術(shù)可以有效地生產(chǎn)具有相同質(zhì)量水平的通道，網(wǎng)格或多孔結(jié)構(gòu)。此設(shè)計(jì)功能有幾個(gè)常見的應(yīng)用程序：

換熱器

• 熱交換器需要兩種流體或氣體通過一個(gè)區(qū)域，同時(shí)保持分離。3D打印通道可以輕松設(shè)計(jì)復(fù)雜的熱交換器，適用于各種應(yīng)用。
  

空氣管道

• 3D打印的空氣管道通常用于汽車或其他工業(yè)應(yīng)用。復(fù)雜的表面織帶用于產(chǎn)生可變的壁厚; 使用傳統(tǒng)制造方法幾乎不可能創(chuàng)造出這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。
  

有機(jī)結(jié)構(gòu)

• 從蜂窩式堆疊六邊形到蜂窩狀植物結(jié)構(gòu)，增材制造可以模仿幾乎任何復(fù)雜的自然設(shè)計(jì)。一種這樣的設(shè)計(jì)已被用于提供腳手架以修復(fù)脊柱損傷。
  

將通道和復(fù)雜結(jié)構(gòu)添加到3D打印設(shè)計(jì)不會(huì)增加制造成本。利用這個(gè)來設(shè)計(jì)原本無法創(chuàng)造的零件。

為了充分利用增材制造的優(yōu)勢(shì)，重要的是要考慮到工藝的局限性來設(shè)計(jì)每個(gè)部件。最大限度地減少要使用的材料數(shù)量，并創(chuàng)建一個(gè)與所選生產(chǎn)方法相媲美的對(duì)象。

作為設(shè)計(jì)師的額外工具，可以使用3D打印云制造的在線3D打印服務(wù)。遍布全國(guó)22個(gè)本地服務(wù)商，讓用戶享受更優(yōu)惠的價(jià)格和更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

工程師在設(shè)計(jì)3D打印(增材制造)模型時(shí)，重要的是要牢記流程的限制和好處。以下這些提示將幫助任何設(shè)計(jì)師充分利用3D打印服務(wù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短發(fā)揮3d打印的最大用處。

提示1：不要使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)

每個(gè)部件的設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮到預(yù)期的制造過程。許多設(shè)計(jì)師和工程師都驚訝地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的零件設(shè)計(jì)并不總是比3D打印更便宜，即使是在少量或一次性的情況下也是如此。

例如，考慮一個(gè)專為CNC加工而設(shè)計(jì)的現(xiàn)有零件。需要生產(chǎn)100個(gè)這個(gè)部件，所需的材料是SS 304L，可通過DMLS和SLM進(jìn)行3D打印。 當(dāng)這個(gè)零件采用CNC加工生產(chǎn)時(shí)，每個(gè)零件的生產(chǎn)成本為35美元。但如果將制造過程改為3D打印，則每個(gè)單元的成本會(huì)增加到70美元以上。

這是因?yàn)橐?guī)模經(jīng)濟(jì)不適用于增材制造，其適用于CNC加工服務(wù)和注塑成型。最具成本效益的生產(chǎn)類型取決于應(yīng)用和要生產(chǎn)的單元數(shù)量。

提示2：消除支撐結(jié)構(gòu)

所有增材制造設(shè)計(jì)師都需要遵循一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則：盡可能減少對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的需求。

3D打印是一種增材制造工藝。每個(gè)新層的材料沉積在前一層上，并且該材料不能沉積在稀薄空氣上。支撐結(jié)構(gòu)通常用于印刷懸伸和橋梁; 稍后在后處理期間移除支撐。

拆除支撐結(jié)構(gòu)總是增加了額外的生產(chǎn)成本和時(shí)間。對(duì)于具有極高后期制作成本的金屬3D打印尤其如此。

3D打印金屬部件仍然附有支撐。為了演示目的，停止了打印。

有幾種簡(jiǎn)單的方法可以減少設(shè)計(jì)所需的支撐結(jié)構(gòu)：

保持懸伸小于45度。

• 略微傾斜的懸垂通常不需要支撐。
  

在設(shè)計(jì)時(shí)考慮打印方向。

• 一個(gè)頭重腳輕的設(shè)計(jì)可能會(huì)更好地顛倒打印。
  

選擇不同的生產(chǎn)方法。

• 例如，與其他3D打印過程不同，SLS和MJF打印不需要支持結(jié)構(gòu)。
  

提示3：考慮后處理

3D打印部件幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)在打印機(jī)外使用。去除粉末和去除支撐是后處理的必要形式; 在使用前需要清潔和修剪多余的結(jié)構(gòu)。

其他形式的后處理可用于美學(xué)和功能應(yīng)用。使用金屬3D打印制作的物體可以經(jīng)過熱處理，表面處理，甚至額外的CNC加工，以獲得理想的效果。塑料3D打印物可以染色，平滑或處理以防水。

在設(shè)計(jì)的初始階段了解后處理選項(xiàng)。加工會(huì)增加生產(chǎn)成本，但它也是生產(chǎn)特定應(yīng)用3D打印部件的絕佳方式。

提示4：創(chuàng)建輕量級(jí)結(jié)構(gòu)

輕量化是設(shè)計(jì)3D打印對(duì)象以盡可能少地使用材料的過程。這使得對(duì)象更容易打印并大大降低了生產(chǎn)成本。

使用CAD軟件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)有多種方法。即使很小的變化也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本顯著降低。

格子結(jié)構(gòu)

• 大多數(shù)CAD軟件可以使用半自動(dòng)過程來應(yīng)用減重圖案或增加物體的表面積。選擇不會(huì)影響設(shè)計(jì)功能的選項(xiàng)。
  

拓?fù)鋬?yōu)化

• 模擬驅(qū)動(dòng)的拓?fù)鋬?yōu)化可用于創(chuàng)建具有最少量材料的強(qiáng)結(jié)構(gòu)。智能設(shè)計(jì)的印刷成本更低，甚至可能具有更高的結(jié)構(gòu)完整性。
  

模型整合

• 只要有可能，使用增材制造將多個(gè)零件合并為一個(gè)單元。這降低了生產(chǎn)成本，使最終裝配更容易完成。
  

具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和內(nèi)部冷卻通道的衛(wèi)星組件。原始組件由100個(gè)不同的組件組成，這些組件被重新設(shè)計(jì)為一個(gè)單獨(dú)的部件。（來源：Optisys LLC）

提示5：增加設(shè)計(jì)的功能

3D打印具有制造具有內(nèi)部通道的產(chǎn)品的獨(dú)特能力。沒有任何其他制造技術(shù)可以有效地生產(chǎn)具有相同質(zhì)量水平的通道，網(wǎng)格或多孔結(jié)構(gòu)。此設(shè)計(jì)功能有幾個(gè)常見的應(yīng)用程序：

換熱器

• 熱交換器需要兩種流體或氣體通過一個(gè)區(qū)域，同時(shí)保持分離。3D打印通道可以輕松設(shè)計(jì)復(fù)雜的熱交換器，適用于各種應(yīng)用。
  

空氣管道

• 3D打印的空氣管道通常用于汽車或其他工業(yè)應(yīng)用。復(fù)雜的表面織帶用于產(chǎn)生可變的壁厚; 使用傳統(tǒng)制造方法幾乎不可能創(chuàng)造出這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。
  

有機(jī)結(jié)構(gòu)

• 從蜂窩式堆疊六邊形到蜂窩狀植物結(jié)構(gòu)，增材制造可以模仿幾乎任何復(fù)雜的自然設(shè)計(jì)。一種這樣的設(shè)計(jì)已被用于提供腳手架以修復(fù)脊柱損傷。
  

將通道和復(fù)雜結(jié)構(gòu)添加到3D打印設(shè)計(jì)不會(huì)增加制造成本。利用這個(gè)來設(shè)計(jì)原本無法創(chuàng)造的零件。

為了充分利用增材制造的優(yōu)勢(shì)，重要的是要考慮到工藝的局限性來設(shè)計(jì)每個(gè)部件。最大限度地減少要使用的材料數(shù)量，并創(chuàng)建一個(gè)與所選生產(chǎn)方法相媲美的對(duì)象。

作為設(shè)計(jì)師的額外工具，可以使用3D打印云制造的在線3D打印服務(wù)。遍布全國(guó)22個(gè)本地服務(wù)商，讓用戶享受更優(yōu)惠的價(jià)格和更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

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