增材制造 (AM) 过程中会发生什么

虽然从 CAD 文件中为非功能原型进行 3D 打印是一个相对简单的制造过程，但开始一个全新的产品开发项目——从概念到生产——可能更具挑战性，尤其是如果您使用的是不熟悉的增材制造技术.

了解 3D 打印过程

3D 打印工艺与传统制造工艺的不同之处在于，它涉及将材料逐步添加到零件中。相比之下，CNC 加工是一种减材工艺，因为零件是通过使用切削工具从工件上去除材料而形成的，而注塑成型涉及将一定量的熔融热塑性塑料注射到预成型的模腔中。

3D 技术提出了许多新的程序挑战。例如，3D 打印机的构建体积可能需要将零件拆分为多个构建以进行后处理组装，而材料挤压过程中产生的热量可能会导致某些零件翘曲。同样，一些 3D 打印技术涉及生产考虑：熔融沉积建模 (FDM)，例如在可能影响外观的部件上留下层线，而 HP Multi Jet Fusion (MJF) 工艺涉及冷却和清洁过程，即打印后。

考虑到这些因素，您可以通过了解开始生产时的预期，使您的增材制造 (AM) 项目运行得更加顺畅和高效。为此，我们整理了增材制造流程的分步指南，包括增材产品设计方法的比较，以及突出显示每种方法所涉及决策的工作流程图。

增材制造工艺的三种方法

尽管零件和产品的具体程序细节各不相同，但增材制造项目分为三大类：

• 方法 A：快速周转的生产和原型设计

示例： 您的原型或零件已获得批准的 CAD 文件 - 您需要在 30 小时内收到零件。

• 方法 B：修改现有设计以优化 AM

示例： 您目前使用注塑成型生产此零件，但认为您可以通过使用增材制造按需生产来简化供应链并消除仓储成本。

• 方法 C：从头开始设计新零件或产品，以使用增材技术进行生产

示例： 您有一个想要使用 AM 生产的新零件的概念，原因有两个： 无法使用传统制造方法生产零件 AM 的经济性有利于中低批量生产

哪种增材制造方法适合我？

从头开始设计用于增材制造的新零件为最大限度地提高性能和成本效益提供了最大的机会。虽然可能需要更长时间，但从“空白页”开始是一种使用增材制造设计 (DFAM) 原则全面优化零件的方法。

我们在 Fast Radius 处理的大多数项目都属于第二类：修改现有设计以优化增材制造。在这种情况下，一家公司已经在使用传统制造方法生产零件，并正在寻求过渡到增材生产。

在第二种和第三种方法中，将根据您的要求验证初始文件以进行全面生产——这可能需要全面的生产部件批准流程 (PPAP)。之后，后续订单就变成了一个简单、快速的生产流程。使用像 Fast Radius 这样的 AM 供应商的一大好处是我们可以加快生产周期，有时甚至可以在第二天就交付您的零件。

增材制造工艺：步骤和决策

上述三种方法跨越不同的产品开发过程。我们在下面的工作流程图中概述了这些流程中的关键步骤和决策点。请记住：无论您提议的项目属于哪个类别，您都需要来自 AM 供应商的端到端支持，以确保您的零件以您需要的质量、可靠性和性能水平制造和交付。

为增材制造修改现有零件的过程

第 1 步：确定具有强大的增材制造业务案例的零件

如果您想让现有零件符合生产级增材制造的要求，第一步应该是确保这样做有强大的商业案例。

找一家像 Fast Radius 这样的公司是个好主意，它可以与您一起从业务角度确定适合增材制造工艺的零件。高周转率的备件在这里是很好的选择：虽然原始零件可能是通过注塑成型制造的，但使用增材技术制造符合相同性能标准的备件是可能的。而且，由于添加剂允许您订购单个零件的数量，您还可以消除仓储成本并采用“永不缺货”的库存计划。

第 2 步：设计零件

在为 AM 生产修改备件时，必须使成品零件的几何形状无缝地适应现有装配。

在这些情况下，真正的设计工作不是对零件的形状进行重大更改，而是进行微小的设计修改以优化增材生产——并确保成品零件符合关键要求的尺寸。在整个设计迭代过程中，如果零件超出了一个关键尺寸（即夹子或间隙的线性尺寸）的公差，您将需要重新设计或重新定位零件以获得稳定的尺寸。从本质上讲，这意味着从现有设计开始并执行所需的逆向工程以使其符合增材生产的要求。

第三步：材料和工艺选择

在生产之前，您需要确定适合您的应用的材料，然后将能够生产零件的增材制造技术与这些材料进行比较。

从您的零件所需的性能要求（模量、抗拉强度、抗压强度等）开始，然后考虑您的零件将在其中使用的环境（暴露于元件、压缩机内部等）。使用这些因素生成合适材料的列表，然后比较您可用的增材制造技术的优势和挑战。

当一个应用程序可以接受多种工艺和材料时，您的生产合作伙伴可以打印使用每种技术制造的样品部件，并让您确定您更喜欢哪一种进行全面生产。

第 4 步：迭代生产设计和测试

在您选择了可接受的材料和工艺列表后，就可以开始生产工程流程了。

当您达到全面生产所需的尺寸精度、性能和外观水平时，了解并锁定 3D 打印过程的变量非常重要。可能需要多次迭代才能达到您想要的输出，但是，一旦您的零件满足您的要求，并通过任何必要的检查或测试进行验证，所有生产信息将被编译成一个数字包，其中包含制造零件所需的一切；在 Fast Radius，我们称之为构建包。构建包包含有关打印参数、后处理和包装注意事项的所有必要信息，您需要这些信息来确保您的零件完全按预期生产和交付。该信息将涉及以下因素：

• 支持结构设计
• 支持删除工具
• 表面处理参数
• 治疗时间
• 夹具说明

所有这些细节都代表了一种在增材制造过程中设计失败的方法。构建包本质上是拨入必要的参数，以允许像 Fast Radius 这样的公司的任何人在世界任何地方可靠地打印零件。

第 5 步：按需生产和全球履行

在您的零件获得批准后，即可按需生产并在全球范围内交付。

按需制造是增材制造的主要优势。从本质上讲，它允许您以数字方式存储您的零件，直到需求需要生产，从而无需物理存储大量备件库存，以便随着时间的推移进行销售和分发。在 Fast Radius，我们最大限度地提高了效率优势，并将您的零件文件及其相关的虚拟工具包存储在我们的虚拟仓库中。

设计和生产用于增材制造的最终用途零件是迭代的。如果在任何时候，零件未能满足客户的期望（在性能、尺寸精度或外观方面），则可以停止产品开发过程，以便工程师可以识别故障点并找到设计方法将其消除。

今天开始这个过程

无论您处于增材制造设计流程的哪个阶段，Fast Radius 都可以提供端到端支持和增材设计专业知识，让您的想法跨越终点线。立即联系我们的团队以开始使用。

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