制造具有复杂几何形状的零件您需要了解的知识

在制造业中，“复杂几何形状”是指具有 3D 设计的零件，具有底切、空心空间或复杂的内部结构等特征。复杂的几何形状可以反映更圆、更有机的结构，这使得使用传统制造方法（如铸造、CNC 铣削或 CNC 车削）制造它们极其困难或成本高昂，所有这些都依赖直刀来去除材料。

解决方法是创建具有多个组件的零件，这些组件一旦制造出来，就会被固定在一起。制造过程中的这些额外步骤会迅速推高生产成本，以及上市时的每件成本。

然而，事实证明，增材制造工艺是制造几何复杂零件的更有效方法。这是因为增材制造方法通过一次添加一层材料来制造零件，从而使工程师和设计师能够将具有相关几何形状的零件（即使是具有开放内部空间的零件）作为单个零件来生产。

通过添加剂降低成本、时间和资源损失

由于增材工艺使用构成状态的材料（例如液体或粉末）而不是块状材料从头开始制造零件，因此可以提高效率，通常只需一次操作即可制造出具有复杂几何形状的零件。

因此，许多市场现在依靠增材制造来生产几何复杂的零件。 FAA 于 2015 年批准了第一个 3D 打印部件用于喷气发动机的商业用途，从那时起，航空航天业利用添加剂的能力高效制造火箭喷射器、燃料喷嘴和其他结构部件，以增加强度该部件同时还减轻了其整体重量。

使用增材制造也可以更有效、更经济地生产某些医疗植入物和设备。一些关节置换物，例如人工膝关节和人工髋关节，利用复杂的晶格结构来促进骨整合——使用传统制造方法即使不是不可能创建的设计也会非常低效。

需要管道来输送空气或流体的设备也可以通过增材工艺生产，通过将多个组件组合成一个部件，从而消除了对多余管道和阀门的需求。此类流程减少了生产医疗设备和产品所需的成本、时间和资源。

为了制造具有复杂几何形状的可行、高质量零件，工程师必须评估几个关键因素，包括生产方法、生产成本和设计优化。

传统的制造方法是减法，这意味着使用工具从工件上去除材料以塑造零件或组件。因此，在可以创建的零件类型方面存在某些固有限制。

使用传统方法，从材料块上切割出复杂几何形状所需的时间与生产成本直接相关，对于往往具有较长生产周期的金属零件来说尤其如此。

增材制造工艺的优势在于它们颠覆了几何复杂性本质上意味着成本增加的观念。事实上，情况正好相反：因为 3D 打印从头开始制造零件，所以在制造复杂几何形状时浪费的材料更少，这意味着更少的机器时间和更低的生产成本。

当通过传统制造方法执行时，具有复杂几何形状的零件的原型制作和测试阶段往往成本高昂。然而，增材制造通常从一开始就保证了较低的单个产品成本，从而在设计周期中放松了对制造商的限制。

使用传统制造方法进行原型设计需要在整个设计周期中投入大量时间和成本。增材制造使设计师和工程师能够更快地进行原型设计，并且在设计功能方面具有更大的灵活性。

在创建几何复杂的零件时，增材制造总体上比传统方法更节省时间、资源和成本。增材工艺加快了快速原型制作和端到端生产时间，从而降低了成本。

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