增材制造全流程指南：从概念到生产的完整预期

从CAD文件3D打印非功能原型相对简单，但着手全新产品开发项目——从概念到量产——可能更具挑战，尤其是使用陌生增材制造技术时。

理解3D打印工艺

3D打印工艺区别于传统制造，采用材料逐层累加成型。对比而言，CNC加工为减材法，通过切削工具从工件去除材料成型；注塑成型将熔融热塑料注入预制模腔。

3D技术带来诸多新程序挑战。如3D打印机构建体积可能要求零件拆分多次构建后组装，材料挤出产生热量可能导致零件翘曲。同样某些3D打印技术涉及生产考量：熔积建模（FDM）留下层纹影响外观，HP Multi Jet Fusion (MJF) 打印后需冷却清洁。

考虑这些因素，通过了解开始生产时的预期，可让您的增材制造（AM）项目更顺畅高效。为此，我们整理了增材制造工艺分步指南，含增材产品设计方法对比、突显各环节决策的工作流图。

增材制造工艺三大路径

虽零件产品具体程序细节各异，但增材制造项目大体分三类：

• 路径A：快速交付生产与原型制作

示例： 已有批准的原型或零件CAD文件——需30小时内收到零件。

• 路径B：修改现有设计以优化AM

示例： 现用注塑生产该零件，但认为用增材制造按需生产可简化供应链、消除仓储成本。

• 路径C：从零开始为增材技术生产设计新零件或产品

示例： 有新零件概念欲用AM生产，原因有二：传统制造法无法生产；AM经济性有利于中低量产。

哪种增材制造路径适合我？

从零开始为增材制造设计新零件提供最大机会最大化性能和成本效益。虽耗时较长，但“白纸起步”能充分利用面向增材制造设计（DFAM）原则全面优化零件。

Fast Radius处理的大多数项目属第二类：修改现有设计优化AM。此场景下，公司已用传统方法生产某零件，寻求转向增材生产。

第二、三路径中，初始文件将按您要求验证全规模生产——可能需全面生产件批准程序（PPAP）。之后后续订单变为简单快速交付流程。用像Fast Radius这样的AM供应商显著优势之一是能加速生产周期，有时最快次日交付零件。

增材制造工艺：步骤与决策点

上述三路径跨越不同产品开发流程。我们在下方工作流图勾勒关键步骤和决策点。记住：无论您提议项目落入哪类，都需要AM供应商端到端支持，确保零件按要求质量、可靠性、性能制造交付。

修改现有零件用于增材制造的流程

步骤1：识别具备强商业理由的AM生产零件

若想认证现有零件用于生产级增材制造，首步确保有强商业理由。

建议找像Fast Radius这样的公司，从商业视角协助识别适合增材制造工艺的零件。高周转备件是好候选：原件可能用注塑，但增材技术可按相同性能标准制备备件。且增材允许单件订购，可消除仓储成本，实现“永不缺货”库存计划。

步骤2：设计零件

备件修改用于AM生产时，成品几何必须无缝融入现有组件。

此类情况真正设计工作非大幅改变零件形状，而是执行微调优化增材生产——确保成品满足关键尺寸要求。设计迭代中，若关键尺寸（如卡扣或间隙线性尺寸）超公差，需重新设计或重新定向零件以获得稳定尺寸。实质上，从现有设计开始，执行所需反向工程使其合格增材生产。

步骤3：材料与工艺选择

生产前，需识别应用可接受材料——再比较能用这些材料生产零件的AM技术。

从零件所需性能要求（模量、抗拉强度、抗压强度等）入手，考虑零件使用环境（暴露元件、压缩机内部等）。用这些因素生成合适材料清单，再比较可用AM技术优劣。

多工艺多材料均可接受时，生产合作伙伴可用各技术打印样件，让您决定全规模生产偏好。

步骤4：迭代生产设计与测试

确定可接受材料工艺清单后，生产工程流程启动。

重要的是当您达到全规模生产所需尺寸精度、性能、外观级别时，理解并锁定3D打印工艺变量。可能需多次迭代达预期输出，但一旦有满足要求、经必要检验测试验证的零件，所有生产信息将汇编成数字包，含制造零件所需一切；Fast Radius称之为构建包。构建包含打印参数、后处理、包装考量等必要信息，确保零件完全按预期生产交付。涉及因素包括：

• 支撑结构设计
• 支撑去除工具
• 表面精加工参数
• 固化时间
• 治具夹具指令

所有这些细节代表将失效从增材制造过程中设计出去的方式。构建包本质上拨准参数，让像Fast Radius这样的公司任何人都能在世界任何地方可靠打印零件。

步骤5：按需生产与全球交付

零件获批后，即可按需生产、全球交付。

按需制造是AM生产关键优势。本质上允许数字化存储零件，需求出现时才生产，消除物理仓储大量备件随时间销售分发的需求。Fast Radius将零件文件及其关联虚拟工装包存储在虚拟仓库中，最大化该效率红利。

为增材制造设计生产终端零件是迭代过程。任何阶段零件未达客户预期——性能、尺寸精度、外观——产品开发流程可暂停，工程师识别失效点并设计消除。

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