眾所周知，3D打印技術(shù)能夠支持塑料、樹脂、陶瓷、金屬等種類豐富的耗材進(jìn)行打印，因此其被廣泛的應(yīng)用到航空航天、醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計(jì)等眾多領(lǐng)域當(dāng)中。然而，在縮短研發(fā)周期，減少裝配、降低模具成本的同時(shí)，企業(yè)卻更關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響。為此，我們?yōu)榇蠹铱偨Y(jié)了六個(gè)3D打印的設(shè)計(jì)要素，從而剖析如何能夠減少3D打印帶來的額外制造成本，以及如何在降低企業(yè)制造成本，提高綜合效益方面凸顯其優(yōu)勢。

1. 優(yōu)化設(shè)計(jì)

     精心設(shè)計(jì)的3D打印零件遵循的許多原則與注塑成型相似，比如說：在相鄰表面之間使用漸變過渡；避免橫截面積和零件體積之間的差異巨大的情況；避免出現(xiàn)在成品工件上產(chǎn)生殘留應(yīng)力的尖角；無支撐的薄壁結(jié)構(gòu)不能過高，否則會(huì)出現(xiàn)翹曲。

2.拋棄傳統(tǒng)

     要知道，典型的3D打印零件往往帶有仿生設(shè)計(jì)，例如蜂窩結(jié)構(gòu)或者復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，不要害怕在設(shè)計(jì)時(shí)使用這種結(jié)構(gòu)，只要它們能夠創(chuàng)造出更輕、更堅(jiān)固的部件。更不必忌諱在設(shè)計(jì)中使用孔狀結(jié)構(gòu)，因?yàn)橥ㄟ^傳統(tǒng)制造方式在零件中鉆孔無形中增加了材料的浪費(fèi)，從而導(dǎo)致成本上升。

      需要注意的是，增材制造時(shí)，尤其是激光熔融金屬3D技術(shù)制造圓孔時(shí)，要綜合考慮是否添加孔洞的支撐結(jié)構(gòu)以及下表面可能會(huì)出現(xiàn)的變形情況。某些情況下，可以考慮用淚滴形或六角形等孔形結(jié)構(gòu)來代替圓孔是更好的設(shè)計(jì)方式。

3.綜合考慮零件大批量生產(chǎn)時(shí)的制造方式

     我們說，3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自由造型，為零件設(shè)計(jì)帶來很大的發(fā)揮空間，例如制造具有很多孔洞結(jié)構(gòu)的零件。實(shí)際上，很多企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到3D打印技術(shù)能夠勝任零部件小批量生產(chǎn)，但當(dāng)需要大量生產(chǎn)時(shí)，仍需考慮轉(zhuǎn)換成機(jī)械加工、鑄造等傳統(tǒng)工藝。因此，在這種情況下，設(shè)計(jì)師需要在設(shè)計(jì)之初就綜合考慮零件將來投入量產(chǎn)時(shí)，將采用何種制造工藝，是否也能成功實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。

4.減少打印后的二次操作

     某些3D打印工藝需要為打印對象添加支撐結(jié)構(gòu)，防止其卷曲或翹曲。例如在立體光固化(SLA)3D打印中，就需要為打印對象添加支撐結(jié)構(gòu)。而打印形成的金屬支撐結(jié)構(gòu)，待打印完成之后需要通過機(jī)加工等方式去除，塑料支撐結(jié)構(gòu)則通過手持磨砂機(jī)等方式加以去除。然而不論哪種方式，都會(huì)增加成本延長制造周期。因此設(shè)計(jì)之初，要考慮通過改變設(shè)計(jì)或零件擺放等方式，盡量避免為零件添加支撐結(jié)構(gòu)。

5.觀察公差

     3D打印金屬時(shí)，為滿足金屬零部件對公差的要求，有時(shí)配合使用機(jī)械加工等二次加工工藝是必要的，但過份追求公差要求將對3D打印零件的設(shè)計(jì)和制造帶來影響，例如過度追求精度而增加打印層數(shù)，從而增加了打印時(shí)間和打印成本。所以，我們應(yīng)采用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)策略，有時(shí)可以減少使用打印后處理工藝。

6. 著眼大局

    盡管3D打印的材料成本，設(shè)備成本均比傳統(tǒng)制造工藝高，但也不要因此望而卻步。尤其是進(jìn)行3D打印零部件設(shè)計(jì)時(shí)，更應(yīng)緊抓3D打印技術(shù)在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜輕量化結(jié)構(gòu)，功能集成化零件方面的優(yōu)勢，盡可能多的激發(fā)出3D打印在零部件設(shè)計(jì)優(yōu)化中所起到的作用。如果僅關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響，而忽略了全面考慮其在重塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能及重塑供應(yīng)鏈方面的潛力，會(huì)讓企業(yè)錯(cuò)失利用3D打印創(chuàng)造更多綜合效益的機(jī)會(huì)。

（文章來源：中國3D打印網(wǎng)）