需要考虑增材制造设计的 6 个原因

随着增材制造的发展，优化该技术的设计对于释放该技术的全部潜力变得越来越重要。

复杂的几何形状、轻质组件和优化的材料分布只是其中的一小部分优势增材制造优惠。然而，这种设计自由和复杂性的代价是重新思考为增材制造设计物体的方式。

许多工程师面临的挑战是采用全新的增材制造设计方法。将传统（减法）方法应用于增材制造本质上是不切实际的，因为两者的要求和考虑因素大不相同。因此，了解 AM 的考虑因素和局限性，例如支撑结构、后处理和一系列新材料，将是成功实施该技术的关键。

那么您可以通过进行设计来完成什么增材制造是您增材制造战略的核心要素吗？

1.创建更复杂的零件

增材制造可以克服传统制造方法的局限性，以创建具有改进功能的高度复杂的零件。

一个例子是注塑模具的传统制造：在这里，冷却通道通常是直的，导致速度较慢且成型零件的冷却不太一致。相比之下，通过 3D 打印，可以重新设计冷却通道以创建更复杂或弯曲的形状，从而提供更均匀的热传递。这样可以改善冷却特性，有助于生产更高质量的零件，同时延长模具的使用寿命。

2.最少的材料浪费

借助 3D 打印提供的新设计可能性，工程师可以部分通过优化材料分布来生产轻质零件，从而节省大量材料。

这部分归功于拓扑优化等高级软件，以及衍生式设计和晶格结构等工具。基于数学计算，拓扑优化有助于分析零件的最佳形状，并在不影响零件结构完整性的情况下去除不必要的材料。使用传统（减法）方法，这种材料将被简单地切掉

再加上 3D 打印，生成式设计和拓扑优化软件已经被西门子和通用汽车等工业巨头使用。西门子使用衍生式设计软件开发其 3D 打印燃气轮机叶片，而通用汽车的目标是通过探索组件内材料分布的各种选项来减轻车辆的重量。

3.简化组装

零件整合是增材制造的另一个改变游戏规则的设计优势。在传统制造中，必须先生产多个组件，然后再进行组装以创建最终零件。

但是，通过 3D 打印，可以在设计阶段将多个较小的组件集成到单个定制零件中，从而允许您可以一次打印整个零件。这显着简化了组装过程，有时甚至可以消除组装的需要。除此之外，整合部件消除了采购和存储任何额外子组件或备件的需要，最终降低了库存和维护成本。

4.材料创新

材料研究的进步推动了新材料的蓬勃发展。因此，已经开发出难以加工或成型的独特 3D 打印材料，例如 TPU 细丝和金属高温合金粉末）。或者以专为工程应用开发的高性能热塑性塑料 3D 打印为例。在某些情况下，这些高性能材料甚至可以替代金属部件，提供一种轻便、节省成本的替代方案。

因此，在设计 3D 打印部件时，工程师可以探索提供更好的新选择材料特性，例如导热性或延展性。除此之外，3D 打印为设计具有多种材料特性（例如刚性和柔韧性）或集成绝缘和导电特性的零件提供了机会。

5.经济高效的定制

3D 打印无需额外成本即可实现快速和多次设计迭代，将定制可能性提升到新的高度。随着增材制造直接从数字文件中创建零件，制造过程显着加快。这意味着公司可以更快、更经济地生产定制产品。

定制设计将实现跨行业的大规模定制，从消费品到医疗和汽车。例如，在医疗行业，大规模定制已经在 3D 打印设备中显现出来，根据患者的需求量身定制。这些设备的范围从个性化的牙套和假肢到手术导板和助听器，旨在完美匹配患者的解剖结构。

6.最小支撑结构

零件定向是增材制造设计的主要优势之一。在设计阶段选择正确的零件方向可以减少打印和后处理时间，同时最大限度地减少对支撑的需求。尽管支撑结构实际上是许多复杂 3D 打印部件的必需品，但设计具有尽可能少支撑的部件是理想的，因为这将使后处理更容易，节省您的时间和材料。

虽然在尽量减少使用的支撑数量方面没有一刀切的解决方案，但通过精心设计，通常可以对零件进行定向和优化，使其能够在使用最少支撑的情况下自行承载结构，节省后处理时间。

展望未来，随着自动化趋势在增材制造行业占据主导地位，可以使用新一代增材制造软件自动生成零件方向和支撑。

未来

目前，很多设计师和工程师在面对AM时，都受到传统制造惯例的限制.然而，随着技术成熟为强大的工业解决方案，为 AM 开发新方法将至关重要。

因此，大学、研究机构和公司本身开发新的教育计划至关重要。支持 DfAM 的培训。这方面已经做了很多工作；例如，拉夫堡大学推出了增材制造硕士课程，同时也为那些寻求深化知识的人开设了一系列课程和课程。

随着越来越多的大学提供增材制造学位，下一代增材制造专业人士将能够引领增材制造行业的新趋势，尤其是在数字化和自动化领域。

展望未来，我们预计增材制造工艺的大部分设计将实现自动化，从设计优化、验证和工艺模拟到自动生成的支撑和晶格结构。

最终，掌握 AM 的设计考虑因素将真正释放其真正潜力，使该技术能够重写规则产品开发。

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