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3d打印機因為可以支持多種耗材進行打印的特性被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計等諸多領(lǐng)域。然而，在縮短研發(fā)周期、降低組裝成本的同時，企業(yè)更注重3D打印機對制造成本的影響。因此，我們?yōu)榇蠹铱偨Y(jié)了3D打印的幾個設(shè)計要素，然后分析了如何降低3D打印機帶來的額外制造成本，以及如何突出其在降低制造成本和提高綜合效益方面的優(yōu)勢。

1、優(yōu)化設(shè)計。

設(shè)計良好的3D打印件遵循許多類似于注塑成型的原理，如：利用相鄰表面之間的漸變過渡；避免橫截面積和零件體積的巨大差異；避免在成品工件上產(chǎn)生殘余應(yīng)力的尖角；無支撐的薄壁結(jié)構(gòu)不宜過高，否則會發(fā)生翹曲。

2、考慮批量生產(chǎn)中零件的制造模式。

我們說3D打印機可以實現(xiàn)自由建模，給零件設(shè)計帶來了很大的發(fā)揮空間，比如制造很多孔結(jié)構(gòu)的零件。其實很多企業(yè)已經(jīng)意識到3D打印機可以勝任零件的小批量生產(chǎn)，但是當需要大批量生產(chǎn)時，還是要考慮機械加工等傳統(tǒng)工藝。所以在這種情況下，設(shè)計師需要在設(shè)計之初就綜合考慮，以后零件量產(chǎn)時會采用什么制造工藝，設(shè)計方案能否成功實現(xiàn)。

3、打印后減少二次操作。

一些3D打印過程需要添加支撐結(jié)構(gòu)來打印對象，以防止它們卷曲或翹曲。打印形成的金屬支撐結(jié)構(gòu)需要在打印后通過機械加工去除，而塑料支撐結(jié)構(gòu)需要通過手持砂光機去除。然而，無論哪種方式，都會增加成本，延長制造周期。因此，在設(shè)計之初，我們應(yīng)該考慮改變設(shè)計或零件的放置，以避免在零件上增加支撐結(jié)構(gòu)。

4、觀察公差。

3D打印金屬時，為了滿足金屬零件的公差要求，有時需要使用二次加工。但是過分追求公差要求會對3D打印件的設(shè)計制造產(chǎn)生影響，比如過分追求精度，增加打印層數(shù)，從而增加打印時間和打印成本。

5、著眼大局。

雖然3D打印的材料成本和設(shè)備成本都比傳統(tǒng)制造工藝高，但不要氣餒。特別是在設(shè)計3D打印零件時，要密切關(guān)注3D打印機在實現(xiàn)復(fù)雜輕量化結(jié)構(gòu)和功能集成化零件方面的優(yōu)勢，盡可能激發(fā)3D打印機在零件設(shè)計優(yōu)化中的作用。如果只關(guān)注3D打印技術(shù)對制造成本的影響，而忽視其在重塑產(chǎn)品設(shè)計和功能、重塑供應(yīng)鏈方面的潛力，企業(yè)就會錯失利用3D打印創(chuàng)造更多綜合效益的機會。

6、拋棄傳統(tǒng)。

要知道典型的3D打印零件往往都有仿生設(shè)計，比如蜂巢結(jié)構(gòu)或者復(fù)雜的格子結(jié)構(gòu)。不要害怕在設(shè)計中使用這種結(jié)構(gòu)，只要他們能創(chuàng)造出更輕的、和更強的零件。設(shè)計中不需要避免使用孔狀結(jié)構(gòu)，因為傳統(tǒng)制造方法在零件上鉆孔無形中增加了材料的浪費，導(dǎo)致成本增加。需要注意的是，在增材制造時，尤其是利用激光熔化金屬3D技術(shù)制作圓孔時，需要綜合考慮是否要添加孔的支撐結(jié)構(gòu)以及下表面可能發(fā)生的變形。