什么是 DfAM 以及它如何改变制造业？

增材制造 (AM) 技术最令人兴奋和最有前途的方面之一是它们有可能从根本上颠覆制造的设计原则。随着 3D 打印的发展和从严格的原型设计向生产过程的转变，许多人相信它将为设计带来新的范式，而不受与更传统的制造过程相关的设计约束。

如果你仔细想想，这完全有道理。今天，最广泛采用的制造工艺依赖于减材方法，这意味着它们从一块原材料中切除或去除层。这种方法虽然对许多应用来说精确且有效，但在具有特定角度和悬垂的中空或复杂结构部件方面存在各种设计限制。注塑成型虽然本身不​​是减材技术，但在很大程度上依赖于减材方法来生产模具，这意味着其设计仍然仅限于减材工艺，例如 CNC 加工。

作为添加剂 方法，3D打印逐层构建对象，这意味着它能够构建复杂的内部几何形状和结构，只要它们得到支持。为了应对这些新的设计机会，增材制造设计的概念——更广为人知的 DfAM——应运而生。 DfAM 的核心由一系列设计方法组成，这些方法解决了增材制造技术零件的性能、可制造性和成本问题。尽管仍处于起步阶段，但 DfAM 工具已经在优化零件设计、轻量化结构和减少材料方面创造了独特的可能性。

DfAM 带来了什么？

看看 DfAM 的具体优势，我们可以确定以 AM 为中心的设计工具最有影响力的三个关键领域：设计自由、零件整合和轻量化。

• 设计自由

当我们谈论 3D 打印时，设计自由始终是其优势的首位。事实上，它是技术带来的最重要的新事物之一。在基本层面上，DfAM 已经存在了一段时间，它使制造商和制造商能够集成各种填充率和结构，以加快打印过程并减少材料。

然而，DfAM 的真正好处是将这两件事结合起来并为组合添加优化的性能。设计或生成具有复杂内部几何形状、镂空内部和晶格的零件的能力正在改变制造业的游戏规则。在外部，DfAM 也可以制造出具有全新形状的零件或产品，这是使用传统制造工艺无法生产的。

• 部分合并

在零件整合方面，航空航天和汽车行业的制造商（仅举几例）正在从增材制造中获益。简而言之，增材制造的生产能力与 DfAM 相结合，使生产商能够以创新的方式重新设计零件组件，将多个组件组合成一个零件。

可以说零件整合最著名的例子之一来自航空航天初创公司 Relativity Space，该公司利用 3D 打印和 DfAM 将火箭发动机组件从大约 100,000 个零件整合到只有 1,000 个。得益于 3D 打印和零件整合，Relativity 的火箭发动机的生产成本大大降低且速度更快。

• 轻量化

由于设计自由和零件整合，制造商正在寻找实现设计目标的新方法，例如减轻零件重量。随着 DfAM 软件的进步，甚至可以根据性能要求生成零件设计，这意味着组件可以从尽可能轻的重量中受益，而不会影响强度或结构完整性。

设计更轻质零件的能力——无论是通过集成部分中空的内部几何形状（如晶格），还是将多个零件合并为一个，或创建全新的结构——对于创造更高效的机器至关重要。例如，在车辆或飞机中，减轻重量会提高燃油效率。减轻材料重量还可以降低材料成本，从而实现更具成本效益的生产。

今天的 DfAM 状态

今天，我们看到 DfAM 软件解决方案大量涌入，涵盖衍生式设计、拓扑优化和其他智能设计功能。拓扑、Parameters、Autodesk、Altair 等软件开发商正在推出创新工具，使制造商不仅能够简化零件设计（通过生成式设计和仿真功能提高自动化程度），而且能够利用增材制造的真正优势。设计阶段。

在这个阶段，制造商才刚刚开始利用 AM 和 DfAM 的优势，因为它是工业领域的一个新领域。值得庆幸的是，有许多 AM 专家和专业服务，例如 RapidDirect，可以帮助支持公司通过探索 DfAM 采用增材制造。

今天，我们看到越来越多的成功案例涉及公司重新设计最初使用 DfAM 和 3D 打印的传统工艺制造的零件。未来，DfAM 软件和增材制造只会继续得到更广泛的采用。