帮助您设计增材制造的五个技巧

随着制造技术的发展，制造业的制造设计 (DFM) 技能也必须不断发展。在过去十年中，增材制造领域尤其取得了巨大的进步：3D 打印曾经被认为是一种原型制作工具，甚至是一种新事物，但现在该技术已达到工业级能力，增材制造设计 (DFAM) 已成为工程师和产品开发人员梦寐以求的能力。

鉴于变化的快速步伐，如果您花费数年时间来磨练您的 DFM 专业知识以适应传统制造技术，那么必须学习新的 DFAM 技术的前景似乎势不可挡。这一挑战可能会因不同的 3D 打印技术而变得更加复杂：例如，用于熔融沉积建模 (FDM) 的最佳 DFAM 技术可能不同于立体光刻 (SLA)、Carbon Digital Light Synthesis™ (DLS) 或 HP Multi Jet Fusion (HP MJF) – 并且需要大量新的成本、材料和设计考虑因素。

了解 3D 打印技术

不言而喻，设计项目的开发应该了解将用于创建它的技术。 3D 打印是一种增材制造工艺，这意味着材料是逐层添加的，以形成成品部件——这与减材制造工艺（例如 CNC 加工）相反，后者通过切削工具从工件上去除材料。

然而，尽管增材制造与传统制造方法存在差异，但将增材制造与现有生产框架整合起来并不困难。只要有一点创造性思维和转变观念的意愿，增材生产的枢轴设计就不会像您想象的那样具有挑战性。

如果您准备好做出改变，这里有五个 3D 打印设计技巧可帮助您入门：

1。为新的挑战做好准备

增材制造开辟了一系列制造可能性，能够以相对速度和效率制造以前“无法制造”的零件。然而，DFAM 也带来了设计师和工程师在将零件从数字状态转变为物理生产时必须解决的新挑战。例如，3D 打印机的构建体积可能会限制某些部件的尺寸，并且需要使用多次打印来构建项目。同时，特定的打印技术也有其自身的挑战：FDM 生产的零件具有可见的层线，这在数字设计中可能无法呈现（并且可能在后期制作中进行平滑处理），而 HP MJF 工艺需要零件经过冷却过程，然后进行清洗，打印后可能会延长生产时间。

DFAM 无疑是一个令人兴奋的前沿领域，但要充分利用 3D 打印技术，在开发项目时围绕这些实际考虑因素进行设计非常重要。

2。调整支撑结构

为了考虑具有悬垂的元素，零件可能需要支撑结构，这可能会产生设计挑战。对支撑结构的需求将取决于设置悬垂的角度，重要的是要记住，支撑会消耗 3D 打印材料，从而增加打印过程的额外成本和时间。

幸运的是，您可以通过一些简单的策略来减少支撑悬垂的需求——并节省时间和金钱。一个好的经验法则是尽可能减少悬垂的角度：45 度及以上的倾斜度通常需要支撑，而 45 度以下的倾斜度则不需要。同样，您可以通过使所需的支撑成为设计的一部分，或调整部件在构建板上的方向来锚定某些部件。最后，您可以选择更“支持支持”的打印方法：粉末床 3D 打印工艺，如 HP MJF，不需要设计带有支持的零件，因为制造它们的粉末是自支撑的。

3。减少翘曲

如果您刚刚开始您的增材制造之旅，那么可用的增材材料及其特性可能会很陌生。

特别是，3D 打印过程往往会导致材料翘曲（尤其是在大而平坦的表面上）。由于不同的温度变量，可能会发生翘曲：在 FDM 工艺中，材料长丝在高温下被挤出，然后冷却。在 SLA 和 DLS 打印中，零件经过打印后烘烤过程。在 HP MJF 工艺中，由于烧结而发生翘曲，烧结发生在加热的材料床中并涉及打印后冷却。一些 3D 打印工艺比其他工艺更容易翘曲：例如，FDM 3D 打印的边角可能会在热收缩时翘曲并从打印床上升起。

通过确保正确校准 3D 打印机或确保零件与打印床具有适当的附着力，可以解决翘曲问题。在设计中，翘曲效应也可以通过减少零件上锐边或悬垂元素的数量，或通过将其角变圆以更均匀地分布热应力来减轻。同样，长或薄的零件更容易翘曲，因此在设计期间加厚这些零件会降低效果。与经验丰富的合作伙伴（如 Fast Radius）合作是防止翘曲（如果可能）的好方法，因为我们可以确保在打印之前正确处理所有设备校准。

4。考虑壁厚

3D 打印技术能够实现令人印象深刻的精度并生产具有非常精细细节的零件——包括极薄的零件。然而，与注塑成型部件一样，3D 打印部件越薄，在打印过程中出现错误的可能性就越大：太薄的特征有可能在树脂冷却之前变形或从部件上脱落。同样，任何极薄的零件最终都可能在零件冷却后加剧任何后续翘曲。即使一个很薄的零件通过打印过程，它也可能因任何必要的清洁、整理或后处理而损坏。

考虑到这些因素，您应该确保将零件设计为您所使用的 3D 打印技术推荐的最小壁厚。 Fast Radius 工程师将与您一起为您的零件确定合适的壁厚，并应对与您的设计相关的任何独特挑战。

5。探索创意机会

3D 打印技术带来了以其他制造方法无法实现的方式简化和优化生产过程的机会。这些机会包括在不通过去除材料损害其强度的情况下轻量化部件。 3D 打印部件最有效的轻量化方法之一是使用格子进行设计：可以沿任何轴细分的交叉影线结构，使用更少的 3D 打印材料，并减轻部件的整体重量。

创造性地思考 DFAM 优化机会。例如，晶格存在于许多天然存在的结构中，包括蜂箱和珊瑚——事实上，自然界代表了进一步 DFAM 优化想法的巨大资源，提供了一系列潜在有用的设计灵感。除了重量之外，零件还可以针对包括韧性、失效伸长率和热传递在内的特性进行优化——例如，这些指标与人体骨骼的结构特性有关，并且可以通过 3D 打印技术（在不同程度上）进行模拟.

DFAM 专业知识的价值

技术进步正在改变增材制造领域，但并未消除人类工程投入的重要性。在过渡到 DFAM 时，即使是最优秀的工程师也可以从第三方的经验和专业知识中受益——或者只是从拥有外部共鸣板中受益——因为他们为 3D 打印技术进行设计。

简而言之，虽然有大量可用的 DFAM 资源可供探索，但面对面的问题解决仍然必不可少。因此，无论您是需要帮助优化现有设计，还是从头开始设计，Fast Radius 的工程团队都随时准备为您提供帮助：立即联系以开始使用。

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