增材制造实现零件整合：降本增效新范式
机械组件在消费品和工业产品中普遍存在。即使相对廉价产品也可能含数十个单独组件，复杂机械轻松达数百上千组件。增材制造（AM）支持高度零件整合，甚至可完全省去装配。
增材制造在零件整合方面的优势
AM独特优势在于生产传统方法无法制造的复杂几何。正常需多零件分别制造再装配的机械组件，可用增材制造一次成型为单一整体，哪怕几何极复杂。除设计简化外，AM整合零件还有实质收益：
降低整体预期成本
整合零件最直接好处是装配所需零件减少，意味着装配成本降低。省去装配也减少质量控制、库存管理等潜在成本驱动因素。用增材制造将多零件合一，降低隐性成本和项目延期风险。
减少材料用量
传统制造中，零件复杂度增加通常推高成本。AM则不同——复杂度增加不增加成本，往往因用料减少而降低成本。用AM可比传统制造减少高达70%材料用量。
降低整体风险
零件整合减少或消除多种风险。如规避供应商无法供货风险，此风险随组件数量倍增。若用AM将多零件打印为单件，遇此问题几率大降。
其他风险也降低。单件制造比分件装配降低零件失效概率。另一风险是过期风险；零件寿命结束时无剩余库存需处置。
性能更优
许多情况下AM能制造性能更好零件，因其能实现传统制造无法达成的理想几何。AM提升产品性能的应用包括轻量化、高强重比、传热流体流动、能量吸收。
如何识别可整合零件？
考虑AM零件整合时，首步聚焦拟替换组件功能。然后质疑导致原传统制造设计的假设。
采用结构化方法分析拟整合零件很有帮助。分析制造与装配的有效流行方法称面向制造与装配设计（DFMA®）。模型由三问题组成，助工程师和制造商启动组件整合：
- 零件相对于装配件是否需要相对运动？
- 零件功能是否需要多种材料？
- 装配或拆卸是否需要分离零件？
思考这些问题，设计师可确定装配理论最少零件数。虽可作起点，但有几个后续考量帮助判断是否应考虑增材整合：
- 是否需要多零件满足此要求？
- 单零件能否满足此要求？
换言之，多零件真为功能所需？是否有晶格结构（或其他复杂几何）可融入设计，基本实现同等功能同时减少总零件数和材料用量？
参考下图判断增材整合是否适合您。
零件整合与增材工艺
减少独立组件数量只是整合一因素。另一途径是用实现整合的技术。增材技术如HP Multi Jet Fusion (MJF)，让分立组件不仅能整体打印，还能直出打印机具备全范围运动能力。
选用何种增材技术取决于设计要求。如HP MJF无需支撑，赋能工程师创建更复杂设计和可动部件。Carbon®技术需支撑，但能单件打印壁厚可变的耐用组件。Carbon®零件整合佳例是Steelcase SILQ椅扶手套：原需三件装配，现因晶格结构和复杂几何一次打印成型。
零件整合应用案例
许多应用可受益于AM零件整合。市场已有机械组件、流体组件、结构件等应用。制造商因多零件合一设计见性能耐久性提升。看两个具体应用整合影响。
泵叶轮
传统制造叶轮常需分件焊接。AM可单件打印。传统制造叶轮组件间有间隙。增材制造消除间隙——提升整体性能。焊接接头消除减少潜在失效点，焊缝腐蚀不再发生。
空气导管
空气导管也是整合佳候选。利用增材制造复杂几何，可优化零件几何和气流。案例：HP 500/300打印机系列冷却导管利用HP MJF。将八零件整合为一，HP简化供应链、降低组件成本30%。
制造商致力通过零件整合降本、降供应链风险、提性能。AM因可实现复杂几何提供独特机会进一步减少组件。想了解您的应用如何整合，立即联系专家团队。
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