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面向增材制造的四個關(guān)鍵設(shè)計原則
閱讀：401 發(fā)布時間：2023-7-17面向增材制造的設(shè)計(DfAM)是設(shè)計零件或產(chǎn)品的實踐，它利用了增材制造(AM)的自由，同時遵守工藝限制。所有設(shè)計者的目標應(yīng)該是在組件的功能和質(zhì)量的同時，最小化生產(chǎn)時間、成本和內(nèi)置故障的風(fēng)險。我們根據(jù)DfAM的四個關(guān)鍵原則提供培訓(xùn)和咨詢。對這些原則的理解有助于設(shè)計人員創(chuàng)造新的設(shè)計，充分利用AM的優(yōu)勢，并為器件帶來商業(yè)成功的機會。
1.設(shè)計正確的增材制造(AM)流程
DfAM的四個關(guān)鍵原則中的個是為正確的AM流程進行設(shè)計。這一點很重要，因為AM有許多不同的類別，甚至有更多的流程。每個不同的過程都有不同的特征。這些包括以不同的生產(chǎn)規(guī)模、不同的成本和不同的幾何復(fù)雜性生產(chǎn)零件的能力。
為了能夠設(shè)計正確的AM流程，您需要對大多數(shù)AM流程的優(yōu)缺點有很好的理解并將它們與正在制造的零件的幾何形狀相匹配。
了解如何地應(yīng)用設(shè)計指南，例如上面說明的指南，對于充分利用單個增材制造技術(shù)的優(yōu)勢是必要的。
DfAM的最重要的元素之一是知道過程的幾何限制。幸運的是，一些組織已經(jīng)制定了設(shè)計指南，可以為您提供限制的大概數(shù)字，例如每臺機器可以生產(chǎn)的最小特征尺寸、懸垂角和最小壁厚。
了解如何地應(yīng)用設(shè)計指南，例如上面說明的指南，對于充分利用單個AM技術(shù)的優(yōu)勢是必要的。
為正確的AM工藝開發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵是應(yīng)用這種設(shè)計約束的知識來元件的性能。例如，如果您正在設(shè)計熱傳遞或電磁功能，那么基本方程將告訴您最小化壁厚可以部件的性能。作為設(shè)計師，了解最小壁厚、零件成本和生產(chǎn)規(guī)模之間的平衡將使您能夠用正確的AM工藝匹配想要創(chuàng)建的幾何形狀。
2.最小化使用的設(shè)計
DfAM的四個原則中的第二個是最小材料使用的設(shè)計。通常在AM中，我們認為最少的材料使用只在需要輕質(zhì)部件的行業(yè)中有用。然而，AM中的材料使用也與構(gòu)建時間和印刷成本相關(guān)。
如果您正在設(shè)計一個使用AM生產(chǎn)的零件，那么您應(yīng)該努力使用最少的所需材料來成功打印該零件。重要的是要記住，印刷品中使用的材料是所需功能材料和成功構(gòu)建所需的任何附加支撐材料的組合。因此，要成功地設(shè)計最少的材料用量，您需要掌握允許您在最終零件中限度地減少材料用量的方法。這種技術(shù)的例子包括拓撲優(yōu)化和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計。
像這種回轉(zhuǎn)體這樣的晶格結(jié)構(gòu)是減少零件材料用量的一種好方法。但是，晶格也可以用于定制零件的功能屬性，以提高它們的整體性能。
您還需要了解盡量減少支持材料的技術(shù)。在本課程中，我們將討論其中的四個方面:
更改構(gòu)建方向
創(chuàng)建自支撐幾何圖形
添加45度倒角
將零件分割成幾個可以重新組裝的元件
3.為改進功能而設(shè)計
第三，我們需要AM能給我們的機會。為了實現(xiàn)這一點，我們將研究DfAM的第三個原則，即改進功能的設(shè)計。為了利用AM的優(yōu)勢，我們必須看看這一過程可以實現(xiàn)哪些其他技術(shù)無法實現(xiàn)的目標。
實現(xiàn)這些的某些方法包括使用選項，如部件定制、用于加熱或冷卻的內(nèi)部流體通道、增加部件的表面紋理。所有這些方法將AM從生產(chǎn)零件的替代方法擴展到生產(chǎn)零件的方法。
內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如該熱交換器內(nèi)的螺旋通道，真正利用了AM的優(yōu)勢。像這樣的零件實際上不可能用任何其他制造方法來制造。
為改進功能而設(shè)計也是證明AM業(yè)務(wù)案例合理性的必要條件。提高零件功能的優(yōu)勢在于，使用AM生產(chǎn)零件(尤其是金屬粉末床工藝)的較高前期成本可以在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)分期償還。
4.零件整合設(shè)計
個原則是為零件整合而設(shè)計。一般來說，AM的主要優(yōu)勢之一是能夠?qū)⒔M件整合成更少數(shù)量的零件，甚至在某些情況下，整合成單個整體零件。
您可能希望整合零件的一些原因包括減少固定件的數(shù)量、減少所需的庫存、降低交付或零件報廢的風(fēng)險，以及最終減少組裝時間和成本。
選擇零件整合的應(yīng)用具有挑戰(zhàn)性。像這種集熱器這樣的零件作為這種零件的附加制造工作得很好，減少了對下游焊接過程的需要，該過程需要熟練的焊工和接合工，并且減少了對夾具和固定裝置的需要。
然而，部分整合并非沒有挑戰(zhàn)。零件的合并意味著必須仔細考慮組裝和維護。隨著我們努力建設(shè)一個更加可持續(xù)的世界，維修和維護零件的能力至關(guān)重要，作為設(shè)計師，我們必須小心不要在設(shè)計過程中損害這一點。
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